PNG, GIF, JPEG, BMP 파일의 비교.

PNG (Portable Network Graphics)

PNG 포맷을 만들게 된 배경

PNG(Portable Network Graphics)는 비손실 그래픽 파일 포맷의 하나이다.
PNG는 미국의 컴퓨 서브(Compu Serve)가 중심이 되어 개발한 그래픽 포맷으로 인터넷과 같은 네트워크상에서 빠른 전송과 이미지 재생이 가능하다. PNG는 미국 유니시스(UNISYS)사의 GIF 포맷에 대항하기 위해 만들어졌다. 즉, GIF의 저작권을 가지고 있던 유니시스사가 GIF에 저작권료를 부가하려는 움직임을 보이자 이에 대한 대안으로 컴퓨 서브가 주축이 된 연합세력이 등장하게 된 것이다. PNG는 1995년경에 처음으로 등장하였으며, 유닉스 매킨토시 등 각기 다른 기종의 시스템과 어플리케이션에서 동일한 그래픽 이미지를 보여줄 수 있다. 특히, PNG 파일에는 그 그래픽을 처음 제작했던 프로그램에 대한 정보를 기록할 수 있어, 웹 브라우저나 다른 프로그램에서 이 정보에 맞게 자동으로 이미지를 재구성할 수 있는 장점이 있다. 또한, PNG는 기존 JPG나 GIF에 비해 월등히 빠른 출력 속도를 보이고 있어, 웹 관련 국제 컨소시엄인 W3C에 의해 새로운 www 이미지 표준으로 도입되기도 했다.

또한 256 색만을 저장할 수 있는 GIF는 한계가 있으므로 컴퓨터 성능이 좋아지면서 문제가 되어 왔다. 1999년 8월, 유니시스가 자유 소프트웨어와 비상업 소프트웨어에 대한 무료 특허 정책을 거둬들이면서 PNG는 인기를 끌기 시작했다.

이 알고리즘은 미국 특허 4,558,302번으로 등록되어 있고, 다른 여러 나라에도 등록되어 있다.

GIF와의 비교

대부분의 경우 PNG는 GIF보다 압축률이 더 높다.
GIF의 단색 투명층과 달리 8비트 알파 채널을 이용한 투명층을 지원한다.
256색을 지원하는 GIF와 달리 트루 컬러를 지원한다.
GIF에서는 제공되는 애니메이션을 PNG는 지원하는 않는다. (대안으로 PNG에 기반한 APNG, JNG, MNG와 같은 파일 형식이 제안되었다.)

파일 크기

PNG가 GIF보다 최신의 압축 알고리즘을 사용하지만, GIF보다 더 큰 파일을 만든다고 알고 있는 사람이 있다. 여기에는 몇 가지 까닭이 있는데, GIF는 256색만을 지원한다. 트루 컬러 그림을 PNG로 압축할 때는 원본의 색을 다 저장하는 반면, GIF로 저장할 때는 256 색으로 수를 줄인 다음에 저장한다. 만약 원본도 256색만을 사용한다면 이런 차이는 나오지 않는다.

PNG 파일 형식에는 메타데이터가 추가로 붙어 있는 경우가 있다. (어도비 사의 파이어웍스 등).
어도비 포토샵의 일부 옛 버젼에서는 PNG 압축 알고리즘을 잘 구현해 내지 못해 큰 파일을 만들곤 했다.
PNG 파일의 크기를 줄이는 OptiPNG나 pngcrush와 같은 오픈 소스로 MS-DOS에서 유닉스나 리눅스 등의 다양한 환경을 지원하여 제공하고 있다.

JPEG와의 비교

왼쪽의 JPEG 파일에 비해 오른쪽의 PNG 파일이 훨씬 더 깔끔하다.손실 압축 알고리즘을 사용하는 JPEG가 PNG에 비해 더 작은 파일을 만든다. 경우에 따라 5-10배 차이를 보이기도 한다. 하지만 JPEG 압축은 양자화의 영향으로, 바라지 않던 잡티가 낄 수 있다. 문자나 날카로운 경계가 있는 그림은 JPG에서 뭉게지기 쉽기 때문에 PNG를 쓰는 게 더 낫다.

또한, PNG는 비손실 압축이므로, 나중에 편집을 해야 한다면 PNG로 저장해 놓는 것이 낫다. JPEG를 사용할 때는 저장을 하면 할수록 계속 손실이 누적될 수 있다.

GIF (Graphics Interchange Format)

'Graphics Interchange Format'의 약자로 인터넷에서 그래픽을 압축하여 빠르게 전송하려는 목적으로 개발되었다. 1987년 미국의 컴퓨서브(CompuServe)사가 처음 개발하였으며, 2002년 12월 현재 버전은 1989년 발표한 GIF89a이다.

GIF는 인터넷에서 래스터 화상을 전송하는 데 널리 사용되는 파일 형식으로, 최대 256가지 색이 사용될 수 있는데 실제로 사용되는 색의 수에 따라 파일의 크기가 결정된다. 그러므로 적은 수의 색이 사용된 화상은 컴퓨터에서 많은 수의 색이 사용된 화상보다 적은 메모리 공간을 차지한다.

또 LZW 압축 방법을 사용하여 파일의 크기를 1.5:1에서 2:1의 비율로 압축함으로써 파일의 크기를 더한층 축소시킨다. GIF에는 특정한 색을 투명색으로 지정함으로써 한 페이지 또는 윈도의 배경을 투명하게 할 수 있는 투명 GIF, 화상을 저해상도부터 서서히 뚜렷한 화상으로 표시할 수 있는 인터페이스 GIF, GIF를 연속적으로 표시하는 GIF 애니메이션 등이 있으며, 이것들을 조합할 수도 있다.

GIF는 JPEG 파일에 비해 압축률은 떨어지지만 사이즈가 작아 전송속도가 빠르고 이미지의 손상도 적다는 장점을 가지고 있다. 이미지파일 내에 그 이미지의 정보는 물론 문자열(comment)과 같은 정보도 함께 저장할 수 있고, 여러 장의 이미지를 한 개의 파일에 담을 수도 있다.

또, 통신용 파일이므로 인터레이스 형식으로도 저장된다. 인터넷상에서 이미지파일 포맷으로 가장 널리 사용되어 사실상 표준으로 평가된다. 그러나 저장할 수 있는 이미지가 256색상으로 제한되어 있어 다양한 색상을 필요로 하는 이미지를 저장하는 형식으로는 적당하지 않다.

그리고, 이미지를 조금씩 보여주는 기법인 Interlace기법, 이미지를 투명하게 만드는 Transparent기법, 그리고 고정된 각각의 이미지 파일을 재생시켜 움직이는 화면이 가능하게 할수 있어 비교적 짧은 시간의 에니메이션 제작이 가능하다.

- 장점 : 압축률이 높고, 애니매이션, 즉 움직이는 이미지와 투명 이미지를 저장할 수 있다.
- 단점 : 화질 면에서 조금 떨어진다.
- 용도 : 아이콘, 애니매이션이 들어간 이미지 등등...

JPEG (Joint Photographic Coding Experts Group)

JPEG 위원회에 의해 개발되었다. 정지 화상을 위해서 만들어진 손실 압축 방법 표준이다. 이 표준은 ISO와 ITU-T에서 제정하였다. JPEG를 사용하는 파일 형식들도 보통 JPEG 이미지라 불리며, .jpg, .jpeg, .jpe 등의 확장자를 사용한다.

JPEG는 풀 컬러(full-color)와 그레이 스케일(gray-scale)의 압축을 위하여 고안되었으며, 사진이나 예술분야의 작업에서 장점을 나타낸다. GIF와 함께 인터넷에서 가장 자주 사용된다. GIF에 비해 데이터의 압축 효율이 더 좋다. 또한 GIF는 256색을 표시할 수 있는데 반해 JPEG는 1,600만 색상을 표시할 수 있어 고해상도 표시장치에 적합하다.

또 한 가지 JPEG의 유용한 점은 이미지를 만드는 사람이 이미지의 질과 파일의 크기를 조절할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 이미지가 큰 파일을 아주 작은 크기의 파일로 압축하려 하면 이미지의 질이 그만큼 떨어지게 된다. 그러나 JPEG 압축기술을 이용하면 이를 적절히 조절하여 이미지에 손상에 가지 않도록 이미지를 압축할 수 있다.

JPEG 표준은 이미지가 어떻게 연속된 바이트로 바뀌는지만을 규정한다. 독립 JPEG 그룹(Independent JPEG Group; IJG)에서 만든 JPEG의 확장인 JFIF(JPEG File Interchange Format)는 JPEG 스트림을 저장과 전송에 적합한 형태로 담는 이미지 파일 형식이다.

디지털 카메라의 사진 저장 방식으로는 다른 확장인 EXIF JPEG 형식이 더 자주 사용된다. 일반적으로 JPEG 파일이라고 할 때는 JFIF 형식이거나 EXIF JPEG 형식을 가리키지만, JNG와 같은 JPEG 기반의 다른 파일 형식도 존재한다.

JPEG/JFIF는 웹 상에서 사진 등의 화상을 보관하고 전송하는 데 가장 널리 사용되는 파일 형식이다. 하지만 이 압축 방법은 문자, 선, 세밀한 격자 등 고주파 성분이 많은 이미지의 변환에서는 GIF나 PNG에 비해 불리하며, 나쁜 품질을 보이는 경우가 많다.

JPEG 표준에도 비손실 압축 방법이 정의되어 있지만 특허 문제와 압축률 등의 이유로 잘 사용되지는 않으며, PNG 등의 비손실 압축을 지원하는 포맷을 많이 사용한다.

- 장점 : 고화질이며 압축률이 높아서 용량이 작고, 이미지 확장자 중 가장 많이 쓰인다.
- 단점 : 손글씨, 도트, 아이콘 등의 이미지는 화질이 저하 된다.
- 용도 : 사진, 대부분의 이미지 파일...

BMP (Bit Map)

비트맵 : 마이크로소프트 윈도, OS/2 등의 운영 체제에서 쓰는 그림 파일의 확장자.

- 장점 : 제일 기본적인 이미지 파일이며, 이미지 확장자 중에서 화질이 제일 선명하다.
- 단점 : 압축이 전혀 되지 않아서 용량을 많이 차지하며, 대부분의 사이트에서 업로드를 제한하기 때문에 인터넷에 올리기 어렵다.
- 용도 : 개인소장용 이미지, 설계도, 작업중인 이미지, 윈도우 배경파일 등등...

*다음 글은 카메라 촬영시 이미지 포맷은 "왜 RAW로 해야 하는가..?" 이다.