디더링(Dithering)이란? 이미지 디더링 종류

우리는 화면이든, 음성이든,

모두 디지털화된 세상에 살고 있습니다.

 

 

화면의 경우 가로 넓이와 세로 넓이를 칸을 나눠 격자로 만들어

개별 위치가 갖는 색상과 명암을 숫자로 바꾸고,

소리의 경우 시간의 경과를 가로(sampling rate)로, 음압의 변화폭을 세로(bit depth)로 한 격자를 만들어 수치화(양자화)하고 있죠.

 

디지털 방식은 아무리 그 격자를 촘촘하게 만들어도 결국

위 그래프에서 처럼 원본과는 같은 것이 될 수 없습니다. 

예를들어..

 

이미지 디더링

위와 같은 8비트 이미지를 흑/백 2단계(1비트)로 줄이면,

다음과 같이 표현됩니다.

 

미묘한 명암 차이가 사라져 단순한 흑백만 남았죠.

오디오 역시 16비트 소리를 8비트로 낮추면, 부드럽던 소리가 거친 소리로 변해버립니다.

 

 

1. 디더링(Dithering)이란?

위는 조금 과한 예시이긴 하지만,

이처럼 픽셀이나 소리 같은 디지털 데이터에는 한계가 있습니다.
아무리 정교하게 샘플링해도

원본 아날로그 신호를 100% 똑같이 표현할 수는 없죠.

 

이미지 쪽에서는 이를 '계단 현상'이라 하고,

오디오 쪽에서는 'quantization noise'라고 합니다.

원래의 정보를 정해진 격자 칸(grid)에 맞춰 끼워 넣는 것입니다.

 

이런 문제점을 보완하기 위해 등장한 기술이 바로

디더링(Dithering)입니다.

 

2. 디더링의 원리

디더링은 일부러 “잡음”을 섞어서 더 자연스럽게 보이거나 들리게 하는 기술입니다.

일부러 잡음을 넣는다니? 조금 의아하죠?

하지만 인간의 눈과 귀는 똑똑해서, 단순한 계단 현상보다 랜덤하게 섞인 미세한 노이즈를 훨씬 더 자연스럽게 인식합니다.

한번 볼까요?

 

이미지 디더링

원래 256단계 명암을 1비트(흑/백)로 줄여야 한다면,

위 이미지처럼 단순히 50% 기준으로 자르지 않고

패턴이나 랜덤 분산을 섞어 표현합니다. 이렇게요.

 

이렇게 하면 픽셀 단위에서는 흑/백뿐이지만,

멀리서 보면 꽤 부드럽게 보입니다.

 

 

이미지 디더링의 종류

 

1. 패턴 디더(Pattern Dither)

• 미리 정해진 패턴을 반복해서 배치합니다.
• 예: 포토샵의 “패턴 디더” → 일정한 도트 무늬를 활용해 회색을 흉내냅니다.
• 단점: 멀리서 보면 자연스럽지만, 가까이서 보면 패턴이 티가 남.

2. 확산 디더(Error Diffusion / Diffusion Dither)

• 플로이드-스타인버그(Floyd-Steinberg) 방식이 대표적입니다.
• 현재 픽셀의 오차를 주변 픽셀에 퍼뜨려서 전체적으로 랜덤에 가까운 분포를 만듭니다.
• 장점: 훨씬 자연스러운 그레이톤 표현이 가능.

오디오 디더링 역시 8비트처럼 해상도가 낮은 신호에 미세한 노이즈를 추가하면,

계단식으로 뚝뚝 끊기던 파형이 부드러운 소리로 들리게 됩니다.

원래 들리지 않던 작은 음량도 더 자연스럽게 이어진 것처럼 느껴지죠.

 

 

즉, 디더링은 한계를 감추는 기술 입니다.

잡음을 일부러 넣어 눈과 귀가 더 자연스럽게 착각하게 만드는 것이죠.

불완전한 디지털을 완전한 것처럼 보이게 만드는 착시 기술인 것이죠.

 

 

 

참고: 

https://www.cuonet.com/bbs/board.php?bo_table=rev_buy&wr_id=2185

https://www.cuonet.com/bbs/board.php?bo_table=community2&wr_id=8004248