JPeg Baseline과 Transfer Syntax

DICOM 표준에서 정의하는 Default Transfer Syntax는 Implicit VR Little Endian 입니다.

Transfer Syntax에 대한 이해가 필요하시면 링크의 글을 먼저 참고 하시기 바랍니다.

https://dicomis.tistory.com/5

Transfer Syntax는 뭐지?

DICOM은 또 이미지에 대한 손실 압축, 무손실 압축, RLE 압축에 대한 Default Transfer Syntax 를 정의하고 있는데...

여기서는 손실 압축에 대한 Default Transfer Syntax for Lossy JPEG 즉 DICOM에 정의된 JPEG Baseline Transfer Syntax에 대해 알아 보려고 합니다.

 

Transfer Syntax는 DICOM Tag(0002, 0010)에 기록되고 종류가 아래 링크에서 볼수 있듯이 아주 많습니다.

https://www.dicomlibrary.com/dicom/transfer-syntax/

DICOM Library - About DICOM available transfer syntax

그런데 Implicit VR Littlen Endian, Explicit VR Big Endian 등의 Transfer Syntax는 이름 자체로 쉽게 의미 파악이 가능한데

JPEG Baseline은 처음보면 무슨 말인지 감이 잘 오지 않습니다.

 

일단 모든 Transfer Syntax는 Implicit VR 인지 Explicit VR인지 구분이 되고 Littlen Endian을 쓰는지 Big Endian을 쓰는지도 구분이 되어야 합니다. 그런데 JPEG Baseline 은 도대체 뭘 쓰는 걸까요? 뭘 쓰는지는 DICOM standard 문서를 뒤져봐도 찾기 어렵습니다.  이런 것들이 DICOM을 더욱 어렵게 만들고 있습니다.

 

JPEG Baseline은 Explicit Little Endian을 사용하고 있습니다. 이름만 봐서는 모르는데 말이죠.

압축되는 Pixel data는 항상 Explicit Little Endian 을 사용한다고 하네요.

저도 아래 링크의 글을 보기 전까지는 항상 궁금했었거든요.

http://dicomiseasy.blogspot.com/2012/01/introduction-to-dicom-chapter-6.html

Introduction to DICOM - Chapter 6 - Transfer Syntax

 

그러면 일단 알기 쉽게 Explicit Little Endian JPEG Baseline 이라고 하고

여기서 알아야 할것은 JPEG이라는 단어가 들어갔다는 의미는 Pixel data가 jpeg으로 압축된 data라는 의미입니다.

 

여기서 혼동하지 말아야 할 것이 하나 더 있는데 Photometric Interpretation Tag (0028, 0004) 입니다.

이 Attribute에는 MONOCHROME, RGB, YBR... 등의 값을 넣을 수 있는데...

 

예를 들어, RGB 로 되어 있으면 Pixel data가 R, G, B 각각 8bit씩 값이 들어가는 형태로 되어 있다는 의미입니다.

그러면  JPEG Baseline 인데 동시에 Photometric Interpretation 이 RGB 라면 무슨 의미일까요?

이부분이 헷갈릴 수 있는데... 

영상 데이터가 만들어지는 과정을 보면 Photometric Interpretation에 따라 처음에는 RGB data 가 만들어 질것이고 만들어진 data를 다시 JPEG 으로 압축한다는 의미입니다. 

 

DICOM file을 열어서 해석하는 관점에서 본다면 JPEG Baseline 인 DICOM file의 Pixel data 는 Jpeg image인데 이 data의 Jpeg 압축을 풀면 Photometric Interpretation 값이  가르키는 형태가(RGB, YBR 등...) 된다는 의미입니다.

 

추가로 RGB 와 YBR 을 간단히 알아 보도록 하겠습니다.

RGB 는 우리가 일반적으로 많이 아는데 DICOM에서는 YBR을 많이 사용합니다. 왜 그럴까요?

 

우리가 흔히 접하는 초음파, X-Ray, CT, MRI 등이 만들어 내는 영상은 Color 가 표현 될 수 있지만 대부분의 Color는 시스템에서 임의로 정한 값이고 실제로 중요한 것은 흑과 백의 영역인 Grayscale 입니다. 내시경은 좀 다를지도 모르겠네요.

인간의 시각은 Color 보다 밝기, 휘도와 같은 것에 훨씬 민감하여 더 세밀한 차이를 감지할 수 있습니다.

실제로 256 GRAY level을 지원하는 일반 모니터를 보다가 512, 1024나 2048 gray level을 지원하는 모니터를 보면 

체감상 느끼는 영상의 퀄리티가 많이 차이가 납니다.  그래서 GSDF 등을 지원하고 1024 level 이상을 지원하는 모니터는 매우 고가입니다.

 

영상 진단 장치에서 획득한 이미지가 RGB로 저장했고 이 때에 gray level은 256까지만 구분이 가능하다고 가정해 봅시다.

그런데 YBR을 사용하면 휘도에 해당하는 값(Y)을 더 크게하고 color 값을 줄여서 표현할 수 있습니다.

Y값에 더 많은 데이터를 할당하면 gray level을 더 크게 구분할 수 있게 되는 것입니다.

그려면 Gray level이 중요한 이미지를 위해서는 YBR로 저장하는 것이 더 좋다고 말할 수 있을 것입니다.