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2020.07.20

디지털 풍화 ~Twitter Fleet의 글씨는 언제쯤 흐릿해질까~

플릿

Twitte Fleet으로 글씨를 열화시키는게 유행처럼 돌고 있어서 대충 몇 바퀴를 돌아야 글씨가 사라질지 왜 때문인지 알아보는 글.

세줄요약

  1. 디지털 풍화는 실존한다.
  2. JPEG은 손실 압축 포맷이고 Quality Parameter 때문이다.
  3. 타임머신을 타보자 :clock12: :clock3: :clock6: :clock9:

디지털 풍화

이미지를 어딘가에 올리고 공유할 때 마다 점점 이미지 화질이 나빠지는 현상을 겪은 적 있다. 특히 Twitter Fleet은 눈에 띄게 열화가 발생해서 사람들이

생활 속의 디지털 풍화

카카오톡

YouTube : 그저 카카오톡에 수동으로 풍화시켜보려는 영상

JPEG

손실 압축이다. 인터넷의 80% 이상이 해당 포맷으로 유통된다. 더 나은 포맷도 많지만 선점효과 때문에 쓰인다.

standards xkcd: standards

awesome 놀랍게도 JPEG만 해도 10개가 넘는 유사 포맷이 있다.

Quality Parameter

  • 0~100 범위를 갖는다.
    • DCT 양자화에 사용되는 값이다.
  • 90 이상은 거의 변화가 없으므로 고화질 또는 원본 화질이라고 표현한다.
    • 물론 이 때도 속칭 풍화가 발생한다.
  • 80 이상을 고화질이라고 일반적으로 표현한다.
  • 70 이상을 저화질이라고 하는 경향이 있다.
  • 대략 95 이상, 60 이하는 크게 의미가 없다. 용량 측면에선 더 늘거나 줄지도 않는다.
  • 해당 파라미터로 인한 품질 저하, 압축 성능은 영어 위키피디아를 참고 : JPEG, effect of compression
  • 같은 값으로 다시 인코딩해도, 인코딩하는 순간 DCT 양자화를 다시 하기 때문에 같은 파라미터로 인코딩을 해도 원본과 차이점이 발생한다.

12

JPEG을 가지고 놀아보자

실습) ImageMagick

  • 썸네일과 같이 diff를 만들 수 있다.
  • compare를 하면 아래와 같이 나온다.

12

  • Quality Paramter를 뽑아볼 수 있다.

ang2 ang ang3

스크립트

magick compare

magick compare k1.jpg k3.jpg k13.jpg

magick identify

magick identify -verbose k2.jpg

magick convert

import os

for i in range(1, 100):
    os.system("magick convert go85/{}.jpg -quality 55 go85/{}.jpg".format(i, i+1))

Quality Paramter만 돌려서 확인해본 결과

  • 이게 아닌거 같다, 단순히 Quality Parameter만 수정할 경우 아래와 같이 별로 깨지지 않는다.

101.jpg

그렇다면 혹시 해상도 차이에서 리사이즈가 발생하면서 생긴 일 일까?

  • 단순히 파라미터만 바꿔서는 저런 느낌으로 풍화가 발생하지 않음
  • 층층이 쌓일 때 해상도가 바뀌는데, 혹시 이 영향일까?

설계

  • 내가 받은 원본은 970x2048 크기의 스크린샷
  • 정말 정확하게 하려면 한국내 스마트폰 비율을 따지고 각 기기별 해상도를 불러와서 스크린샷처럼 만들어야 하지만
  • 귀찮다. 그냥 random신이 모든걸 해결해주실꺼야!

스크립트

import os
import random

start_width = 970
start_height = 2048

for i in range(1, 100):
    target_w = start_width * random.uniform(0.2, 2.4)
    target_h = start_height * random.uniform(0.2, 2.4)
    os.system("magick convert go85/{}.jpg -quality 90 -resize {}x{} go85/{}.jpg".format(i, target_w, target_h, i+1))

boom

결과

  • 다른 디지털 풍화보다 더 플릿이 빨리 늙는 이유는 사람들이 스크린샷을 찍을 때 마다 해상도가 꾸겨지고 리사이즈되면서 발생한 것이다.
  • Qualit Parameter의 영향은 생각보다 적다.
    • 오히려 퀄리티가 높아서 자연스럽게 블러가 되며 뭉개진 것에 가깝다.
  • 플릿 글씨가 흐려진 원인으로 중간에 누군가 일부러 블러로 뽀샤시 쳤을 가능성이 있을 수도 있다, 자연스러운 풍화라고 하기엔 너무 블러가 자연스럽다는 의심이 들기 시작했다.

101

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QnA

Q. 복원할 수 있나요?

A. 손실 압축입니다. 다시 압축되면서 이미 손실된 픽셀 정보는 복원이 불가능합니다. waifu 같은 SR(Super Resolution) 기술로 복원해도 아직은 부자연스러운 부분이 남아있습니다.

Q. 어디서 어떻게 올린건지 추적할 수 있나요?

A. 사이트나 어플리케이션마다 인코딩 설정이 보통 정해져 있기 때문에 어디에 올렸었는지 알 순 있지만, 손실 정보만 가지고 추적하기엔 정보가 부족합니다.

Q. 다른 이미지 포맷은 어떤가요?

  • PNG
    • 기본적으로 PNG는 비손실 압축 방식을 사용합니다.
    • 하지만 pngquant와 같은 팔레트를 사용한 Color Quantization이 적용되면 손실이 발생합니다.
      • libpng spec 4.1.2 , 9.5 참조
      • 흔히 PNG의 용량을 줄이기 위해서 압축한다고 하면 이런 로직이 수행되며, 설정에 따라 원본과 달라질 수 있습니다.
  • GIF
    • 거의 무조건 색이 바랩니다. 한 팔레트에 256색만 존재할 수 있습니다.
    • gifski와 같은 인코더는 한 팔레트에 256색을 두고, 다음 프레임에 새로 256색을 추가하는 방식으로 이 한계를 조금 넓힐 수는 있습니다.
  • WebP