그래픽스 (r1)

래스터 그래픽스는 비트맵 그래픽스라고도 불리며, 이미지를 픽셀의 격자로 표현하는 방식이다. 각 픽셀은 색상과 명암 값을 가지고 있으며, 이 값들의 배열이 전체 이미지를 구성한다. 디지털 카메라로 촬영한 사진이나 스캐너로 입력한 이미지는 대부분 래스터 형식으로 저장된다. 모니터나 프린터와 같은 대부분의 출력 장치도 래스터 방식으로 이미지를 표시하거나 인쇄한다.

래스터 그래픽스의 가장 큰 특징은 사진과 같은 복잡하고 세밀한 색상 변화를 표현하는 데 매우 적합하다는 점이다. 그러나 이미지를 확대하거나 축소할 때 화질이 저하될 수 있다는 단점이 있다. 특히 확대 시 각 픽셀이 커져 이미지가 계단 현상이나 흐릿해지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 이유로 로고나 도표처럼 선명한 윤곽선이 중요한 그래픽에는 벡터 그래픽스가 더 선호된다.

주요 래스터 이미지 파일 형식으로는 JPEG, PNG, GIF, BMP 등이 있다. JPEG는 높은 압축률로 사진 저장에 널리 사용되며, PNG는 투명도 지원과 무손실 압축이 특징이다. GIF는 제한된 색상 수를 사용하며 간단한 애니메이션을 지원한다.

래스터 그래픽스는 이미지 편집 및 합성 작업의 기반이 된다. 포토샵과 같은 소프트웨어는 개별 픽셀의 색상을 조정하거나, 필터를 적용하거나, 여러 이미지를 레이어로 겹쳐 합성하는 등 정교한 래스터 이미지 처리를 가능하게 한다. 또한 텍스처 매핑을 통해 3D 그래픽스의 모델 표면에 사실감을 더하는 데에도 래스터 이미지가 핵심적으로 활용된다.

벡터 그래픽스는 점, 선, 곡선, 다각형과 같은 기하학적 기본 요소를 수학적 방정식으로 정의하여 이미지를 표현하는 방식이다. 래스터 그래픽스가 고정된 격자에 픽셀 값을 저장하는 것과 달리, 벡터 방식은 도형의 속성(위치, 크기, 색상, 두께 등)을 수치 데이터로 저장한다. 이로 인해 이미지를 아무리 확대해도 선명도가 유지되는 장점이 있으며, 파일 크기가 상대적으로 작고 편집이 용이하다는 특징을 가진다.

이 기술은 주로 로고, 일러스트레이션, 글꼴, 기술 도면 등 정밀한 선과 형태가 중요한 그래픽 제작에 널리 사용된다. 대표적인 벡터 그래픽스 편집기로는 어도비 일러스트레이터, 코렐드로우, 인크스케이프 등이 있으며, 표준 파일 형식으로는 SVG, AI, EPS 등이 있다. 특히 SVG는 XML 기반의 개방형 표준으로, 웹에서 확장성 있는 그래픽을 표현하는 데 핵심적인 역할을 한다.

벡터 그래픽스의 수학적 기반은 기하학과 선형대수학에 있다. 모든 도형은 좌표계 상의 정점(Vertex)으로 정의되며, 베지에 곡선과 같은 수학적 곡선이 복잡한 형태를 부드럽게 표현하는 데 사용된다. 이러한 수학적 표현은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 시스템이나 3D 그래픽스의 와이어프레임 모델링에서도 그 기본 원리로 활용된다.

컴퓨터 그래픽스 파이프라인은 3차원 장면을 2차원 이미지로 변환하여 화면에 표시하기까지의 일련의 처리 단계를 체계적으로 나타낸다. 이 과정은 크게 애플리케이션 단계, 기하학 단계, 래스터화 단계로 구분되며, 각 단계는 특정 연산을 담당하여 최종 픽셀 데이터를 생성한다.

애플리케이션 단계는 CPU에서 주로 실행되며, 사용자 입력 처리, 물리 시뮬레이션, 충돌 감지, 그리고 3D 모델 데이터와 장면 그래프를 준비하는 작업을 수행한다. 이 단계에서 결정된 가상 카메라의 위치, 조명 정보, 객체의 움직임 등이 다음 단계로 전달된다. 이후 기하학 단계에서는 이 데이터들을 화면 공간으로 변환하는 작업이 이루어진다. 주요 과정으로는 모델 변환, 뷰 변환, 투영 변환, 클리핑, 그리고 스크린 매핑이 포함되어, 3D 좌표를 2D 좌표로 변환하고 가시성을 판단한다.

마지막 래스터화 단계는 GPU가 담당하는 핵심 과정으로, 기하학 단계에서 처리된 2D 도형(주로 삼각형)들을 실제 화면의 픽셀로 채워나간다. 이 단계에서는 스캔 변환을 통해 도형 내부의 픽셀을 결정하고, 텍스처 매핑, 조명 계산, 은면 제거, 알파 블렌딩 등의 작업을 수행하여 각 픽셀의 최종 색상값을 결정한다. 이렇게 생성된 픽셀 데이터는 프레임 버퍼에 저장된 후 디스플레이 장치로 출력되어 우리가 보는 이미지를 완성한다.

이 파이프라인의 구조는 그래픽스 API인 OpenGL과 DirectX, Vulkan의 렌더링 아키텍처 근간을 이루며, 실시간 렌더링 성능을 극대화하기 위해 하드웨어 가속과 병렬 처리에 최적화되어 있다.

이미지 처리는 디지털 이미지의 정보를 분석하고 변형하여 원하는 결과를 얻는 기술 분야이다. 이는 컴퓨터 그래픽스가 이미지를 생성하는 데 중점을 둔다면, 이미지 처리는 기존 이미지를 개선하거나 특정 정보를 추출하는 데 주력한다는 점에서 차이가 있다. 주요 작업으로는 노이즈 제거, 선명도 향상, 명암비 조절, 색상 보정 등이 포함된다. 이러한 기술은 사진 편집 소프트웨어나 의료 영상 분석, 위성 영상 처리 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 한다.

이미지 처리는 크게 공간 영역 처리와 주파수 영역 처리로 나눌 수 있다. 공간 영역 처리는 픽셀 값에 직접 연산을 가하는 방식으로, 필터를 적용하여 블러 효과를 주거나 에지 검출을 수행하는 것이 대표적이다. 주파수 영역 처리는 푸리에 변환을 통해 이미지를 주파수 성분으로 분해한 후 처리하는 방식으로, 주로 주기적인 패턴이나 특정 주파수 대역의 정보를 조작할 때 사용된다.

이미지 처리 기술은 컴퓨터 비전 및 패턴 인식과 밀접하게 연결되어 있다. 예를 들어, 얼굴 인식 시스템은 먼저 입력된 이미지에서 노이즈를 제거하고 대비를 조정하는 전처리 단계를 거친 후, 특징점을 추출하고 비교하는 인식 단계를 수행한다. 이처럼 이미지 처리는 더 복잡한 시각 정보 해석의 기초를 제공하는 필수적인 분야이다.

타이포그래피는 글꼴, 글자 간격, 줄 간격, 배열 등을 디자인하여 텍스트를 시각적으로 효과적으로 표현하는 기술이다. 컴퓨터 그래픽스에서 타이포그래피는 2D 그래픽스의 핵심 요소로, 특히 사용자 인터페이스(UI) 디자인, 출판, 광고, 웹 디자인 등에서 중요한 역할을 한다. 디지털 환경에서는 글꼴 파일을 통해 다양한 서체를 화면에 렌더링하며, 가독성과 미적 표현 사이의 균형을 맞추는 것이 주요 과제이다.

컴퓨터 기반 타이포그래피는 크게 래스터 그래픽스와 벡터 그래픽스 방식으로 나뉜다. 초기에는 비트맵 폰트가 일반적이었으나, 현재는 트루타입 폰트나 오픈타입 폰트와 같은 아웃라인 폰트가 표준이다. 이러한 벡터 기반 글꼴은 확대해도 품질이 유지되며, 화면 해상도와 인쇄 매체에 따라 최적화된 렌더링이 가능하다. 글꼴 렌더링 기술에는 앤티앨리어싱과 서브픽셀 렌더링이 널리 사용되어 화면에서 글자의 계단 현상을 줄이고 선명도를 높인다.

타이포그래피의 적용은 매우 다양하다. 게임 그래픽스에서는 게임 내 헤드업 디스플레이와 메뉴의 가독성을 보장하고, 시각 효과(VFX) 영화에서는 제목과 크레딧을 디자인한다. 또한 정보 시각화 분야에서는 복잡한 데이터를 차트나 인포그래픽으로 전달할 때 텍스트의 명확한 계층 구조를 구성하는 데 필수적이다. 이는 궁극적으로 인간-컴퓨터 상호작용(HCI)의 사용자 경험을 결정하는 요소가 된다.

사용자 인터페이스 디자인은 사용자가 시스템, 애플리케이션, 웹사이트 등과 효과적으로 상호작용할 수 있도록 시각적 요소를 설계하는 분야이다. 이는 단순히 미적인 디자인을 넘어, 사용성, 접근성, 효율성을 극대화하는 것을 목표로 한다. 그래픽 디자인 원리와 인간-컴퓨터 상호작용의 지식이 결합되어, 버튼, 메뉴, 아이콘, 레이아웃, 색상 체계 등을 구성한다.

사용자 인터페이스 디자인의 핵심은 직관성과 일관성이다. 사용자가 별도의 학습 없이도 인터페이스의 기능을 쉽게 이해하고 조작할 수 있어야 한다. 이를 위해 와이어프레임과 프로토타입을 제작하여 사용자 경험을 사전에 테스트하고 개선하는 과정이 필수적이다. 또한 다양한 디스플레이 크기와 해상도에 대응하는 반응형 디자인도 중요한 요소가 되었다.

사용자 인터페이스 디자인의 영역은 데스크톱 애플리케이션부터 모바일 앱, 웹 인터페이스, 그리고 가상 현실과 증강 현실 환경으로 확장되고 있다. 각 플랫폼은 고유한 상호작용 방식(터치, 음성, 제스처 등)을 가지므로, 이를 고려한 맞춤형 디자인 접근이 필요하다. 이 분야는 인공지능과의 결합을 통해 더욱 개인화되고 예측 가능한 인터페이스로 진화하는 추세이다.

렌더링은 3차원 공간에 정의된 모델, 조명, 재질, 카메라 설정 등의 데이터를 받아 최종적으로 2차원 화면에 보여질 픽셀 단위의 이미지를 계산하여 생성하는 과정이다. 이 과정은 컴퓨터 그래픽스 파이프라인의 최종 단계에 해당하며, 가상의 장면을 사실적으로 혹은 의도된 스타일대로 시각화하는 핵심 기술이다. 렌더링의 목표는 기하 변환, 조명 모델, 음영 처리, 텍스처 매핑 등을 통해 3D 데이터를 2D 이미지로 변환하는 것이다.

렌더링 기법은 크게 래스터화 기반의 실시간 렌더링과 레이 트레이싱 기반의 오프라인 렌더링으로 구분된다. 래스터화는 삼각형 폴리곤과 같은 기본 도형을 화면의 픽셀로 빠르게 변환하는 방식으로, 비디오 게임이나 가상 현실과 같이 높은 프레임 레이트가 요구되는 실시간 컴퓨터 그래픽스 분야에서 널리 사용된다. 반면, 레이 트레이싱은 가상의 광선을 카메라에서 발사하여 장면 내 물체와의 상호작용(반사, 굴절, 그림자 생성)을 물리 법칙에 가깝게 추적하는 방식으로, 매우 사실적인 이미지를 생성할 수 있으나 계산량이 많아 영화나 시각 효과 제작과 같은 오프라인 렌더링에 주로 활용된다.

렌더링의 품질과 속도는 사용되는 알고리즘과 GPU의 성능에 크게 의존한다. 현대의 그래픽스 API인 DirectX D3D와 Vulkan, OpenGL은 이러한 렌더링 파이프라인을 효율적으로 제어하고 가속하기 위한 소프트웨어 인터페이스를 제공한다. 또한, 글로벌 일루미네이션과 같은 고급 렌더링 기법은 장면 내의 모든 빛의 상호작용을 계산하여 사실감을 극대화한다.

렌더링 기술은 애니메이션 스튜디오, 건축 시각화, 제품 디자인, 과학 시각화 등 다양한 분야에서 필수적이다. 특히 게임 엔진은 실시간 렌더링 기술을 집약한 플랫폼으로, 언리얼 엔진과 유니티는 고품질 렌더링을 위한 다양한 도구와 셰이더 시스템을 제공하며 해당 분야의 발전을 주도하고 있다.

애니메이션은 정지된 이미지(프레임)를 연속적으로 빠르게 보여주어 움직이는 듯한 착시를 일으키는 기술이다. 컴퓨터 그래픽스에서 애니메이션은 2D 또는 3D로 생성된 객체나 캐릭터에 시간에 따른 변화를 부여하는 과정을 의미한다. 이는 단순한 위치 이동부터 복잡한 표정 변화, 물리 기반 시뮬레이션에 이르기까지 다양한 형태로 구현된다. 애니메이션의 기본 원리는 전통적인 셀 애니메이션과 유사하지만, 컴퓨터를 통해 보다 정교하고 효율적으로 제작할 수 있다.

애니메이션을 제작하는 주요 기법에는 키프레임 애니메이션, 모션 캡처, 프로시저럴 애니메이션, 물리 기반 애니메이션 등이 있다. 키프레임 애니메이션은 애니메이터가 움직임의 시작과 끝 등 중요한 지점(키프레임)을 직접 설정하면, 컴퓨터가 중간 프레임(인비트윈)을 자동으로 생성하는 방식이다. 모션 캡처는 실제 배우나 동작의 움직임을 센서를 통해 디지털 데이터로 기록하여 3D 모델에 적용하는 기술이다. 프로시저럴 애니메이션은 알고리즘에 따라 자동으로 움직임을 생성하며, 군중 시뮬레이션이나 자연 현상 표현에 자주 사용된다.

애니메이션은 게임 그래픽스, 영화 및 애니메이션, 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 등 다양한 분야에서 핵심 요소로 활용된다. 게임에서는 캐릭터의 생동감 있는 움직임과 상호작용을 제공하며, 영화에서는 시각 효과(VFX)와 결합하여 실제처럼 보이는 장면이나 완전히 가상의 캐릭터를 만들어낸다. 또한, 과학 시각화나 의료 영상에서는 복잡한 데이터를 시간의 흐름에 따라 시각적으로 표현하여 이해를 돕는 데 애니메이션이 적용된다.

애니메이션 작업은 주로 전문 소프트웨어를 통해 이루어진다. 3D 애니메이션의 경우 모델링과 렌더링 작업과 긴밀하게 연계되어 있으며, Maya, Blender, 3ds Max 등의 소프트웨어가 널리 사용된다. 이러한 도구들은 애니메이터에게 정교한 컨트롤과 효율적인 워크플로우를 제공하여, 복잡한 애니메이션 시퀀스의 제작을 가능하게 한다.

게임 그래픽스는 비디오 게임의 시각적 표현을 생성하고 구현하는 컴퓨터 그래픽스의 응용 분야이다. 게임의 몰입감과 전달력을 결정하는 핵심 요소로, 기술의 발전과 함께 현실적인 3차원 환경부터 독창적인 2차원 스타일까지 다양한 미적 표현이 가능해졌다. 게임 그래픽스의 구현은 렌더링 엔진, 셰이딩 기법, 텍스처 매핑, 조명 모델 등 복합적인 기술에 기반한다.

게임 그래픽스의 제작 과정은 일반적으로 3D 모델링 소프트웨어를 이용한 자산 제작, 게임 엔진 내에서의 레벨 디자인과 머티리얼 설정, 최종적으로 실시간 렌더링을 통해 화면에 출력하는 단계로 이루어진다. 게임 엔진은 이러한 파이프라인을 관리하는 핵심 플랫폼으로, 유니티와 언리얼 엔진이 널리 사용된다. 고성능 그래픽 처리 장치(GPU)와 그래픽스 API인 DirectX 및 Vulkan은 복잡한 시각 효과를 실시간으로 처리하는 데 필수적이다.

현대 게임 그래픽스는 단순한 정적 이미지를 넘어, 물리 기반 렌더링(PBR), 동적 조명, 테셀레이션, 레이 트레이싱 같은 고급 기법을 통해 사실감을 극대화하고 있다. 또한 가상 현실(VR)과 증강 현실(AR) 게임에서는 사용자의 시점과 움직임에 즉각 반응하는 그래픽스가 요구되며, 이는 새로운 기술적 도전과제를 제시한다.

게임 그래픽스의 발전은 하드웨어 성능의 진보와 궤를 같이하며, 게임 디자이너와 테크니컬 아티스트의 협업을 통해 예술성과 기술이 결합된 결과물을 만들어낸다. 이는 플레이어에게 강력한 시각적 경험과 감정적 반응을 제공하는 데 기여한다.

시각 효과는 영화, 텔레비전, 비디오 게임, 광고 등에서 실사 촬영만으로 구현하기 어렵거나 불가능한 장면을 컴퓨터 그래픽스 기술을 활용해 창조하거나 보강하는 작업이다. 이는 실사 영상에 CGI를 합성하거나, 모션 캡처를 통해 디지털 캐릭터에 생동감을 부여하거나, 파티클 시스템으로 폭발, 불, 물, 연기 등의 현상을 시뮬레이션하는 방식으로 이루어진다. 현대 시각 효과 제작은 프리비주얼라이제이션부터 최종 합성에 이르기까지 복잡한 파이프라인을 거치며, 3D 모델링, 텍스처 매핑, 리깅, 애니메이션, 렌더링 등 다양한 그래픽스 기술이 총동원된다.

시각 효과 산업은 할리우드를 중심으로 한 대형 영화 산업과 밀접하게 연관되어 발전해왔다. 《쥬라기 공원》, 《반지의 제왕》, 《아바타》와 같은 작품들은 당대 최첨단 시각 효과 기술을 선보이며 영화 예술의 가능성을 확장시켰다. 오늘날에는 블록버스터 영화뿐만 아니라 OTT 플랫폼의 오리지널 콘텐츠와 독립 영화에서도 고품질의 시각 효과가 광범위하게 활용되고 있다. 주요 제작에는 인더스트리얼 라이트 앤 매직, 웨타 디지털, MPC, DNEG 등의 전문 스튜디오가 깊이 관여한다.

시각 효과의 기술적 진보는 실시간 렌더링 기술의 발전과 함께 가상 프로덕션이라는 새로운 제작 방식을 가능하게 했다. 이는 LED 월 스크린을 배경으로 배우를 촬영하여, 촬영 현장에서 실시간으로 최종 합성 영상에 가까운 결과를 확인할 수 있게 한다. 또한, 인공지능과 머신 러닝 기술은 딥페이크 생성, 고해상도 업스케일링, 모션 데이터 처리 등에서 점차 중요한 도구로 자리잡고 있다. 이러한 기술들은 제작 비용과 시간을 단축시키는 동시에 더욱 정교하고 사실적인 효과를 구현하는 데 기여하고 있다.

과학 시각화는 복잡한 과학 데이터나 모델을 시각적으로 표현하여 이해를 돕는 컴퓨터 그래픽스의 응용 분야이다. 주로 과학 연구나 공학 분야에서 방대한 양의 수치 데이터나 추상적인 개념을 그래프, 차트, 등고선, 볼륨 렌더링 등의 시각적 형태로 변환한다. 이를 통해 연구자들은 데이터에 내재된 패턴, 추세, 이상치 등을 직관적으로 파악하고 새로운 통찰을 얻을 수 있다.

이 분야는 의료 영상이나 기상학 예보처럼 실험적 데이터를 다루기도 하며, 유체 역학 시뮬레이션이나 분자 모델링처럼 계산된 데이터를 표현하기도 한다. 예를 들어, 천체 물리학에서는 은하 충돌 시뮬레이션을, 생물학에서는 단백질의 3차원 구조를 시각화한다. 핵심은 데이터의 정확한 표현과 함께 시각적 명료성을 확보하는 데 있다.

과학 시각화는 단순한 그림을 넘어, 사용자가 데이터와 상호작용하며 실시간으로 탐색하고 분석할 수 있는 대화형 시각화 도구로 발전해왔다. 이는 가상 현실이나 증강 현실 기술과 결합되어 연구자로 하여금 가상의 과학 환경 속에 몰입하여 데이터를 조작하고 관찰할 수 있게 한다.

정보 시각화는 복잡한 데이터와 정보를 시각적 표현으로 변환하여 이해와 분석을 돕는 컴퓨터 그래픽스의 응용 분야이다. 이는 단순히 데이터를 차트나 그래프로 만드는 것을 넘어, 사용자가 데이터 속에 숨겨진 패턴, 추세, 이상치를 직관적으로 발견할 수 있도록 설계된 인터랙티브 시각적 인터페이스를 제공한다. 인간-컴퓨터 상호작용과 인지 과학의 원리가 깊이 반영되어, 정보의 효과적인 전달과 의사 결정 지원을 목표로 한다.

주요 시각화 기법으로는 막대 그래프, 선 그래프, 산점도와 같은 전통적인 통계 그래픽부터, 트리맵, 네트워크 다이어그램, 히트맵, 지리 정보 시스템을 활용한 지도 시각화 등이 있다. 또한 대규모 빅데이터를 다루기 위해 실시간으로 데이터를 처리하고 변화를 보여주는 대시보드 시스템이 널리 사용된다. 이러한 도구들은 금융, 마케팅, 사회 과학, 디지털 인문학 등 다양한 분야에서 필수적이다.

정보 시각화의 핵심 가치는 데이터의 추상적 속성을 시각적 속성(위치, 길이, 면적, 색상, 명도 등)에 체계적으로 매핑하는 것이다. 예를 들어, RGB 색상 모델을 기반으로 데이터 값의 크기에 따라 색상을 부여하는 경우가 많다. 효과적인 시각화는 데이터의 정확한 표현과 사용자의 인지적 부하 최소화 사이의 균형을 이루어야 한다.

그래픽스 API는 응용 프로그램이 그래픽스 하드웨어, 주로 GPU(그래픽 처리 장치)의 기능을 제어하고 활용할 수 있도록 하는 소프트웨어 인터페이스이다. 이 API들은 프로그래머가 복잡한 하드웨어 세부 사항을 직접 다루지 않고도 2D 그래픽스 및 3D 그래픽스를 생성할 수 있는 고수준의 명령어 집합을 제공한다. 게임, CAD/CAM, 가상 현실 등 다양한 응용 프로그램의 그래픽 성능과 품질은 사용되는 그래픽스 API에 크게 의존한다.

가장 널리 알려진 그래픽스 API로는 OpenGL, DirectX, Vulkan이 있다. OpenGL은 크로스 플랫폼 표준으로, 윈도우, 리눅스, macOS 등 다양한 운영 체제에서 사용된다. DirectX는 마이크로소프트가 개발한 API 모음으로, 윈도우 및 엑스박스 플랫폼에서 멀티미디어 및 게임 처리를 위해 설계되었다. Vulkan은 OpenGL의 후속 세대로, 더 낮은 수준의 하드웨어 제어와 높은 효율성을 제공하는 차세대 크로스 플랫폼 API이다.

이러한 API들은 그래픽스 파이프라인의 각 단계, 예를 들어 정점 처리, 래스터화, 픽셀 셰이딩 등을 관리한다. 또한 텍스처 매핑, 조명, 셰이더 프로그래밍과 같은 고급 기능을 지원한다. API의 발전은 실시간 렌더링 기술의 진보와 밀접하게 연관되어 있으며, 더욱 사실적인 시각 효과와 복잡한 가상 환경을 구현하는 데 기여한다.

그래픽스 작업의 결과물은 다양한 파일 형식으로 저장된다. 이 형식들은 크게 래스터 그래픽스와 벡터 그래픽스로 구분되며, 각각의 특성에 따라 압축 방식, 투명도 지원, 애니메이션 기능 등이 다르다. 적절한 파일 형식을 선택하는 것은 이미지 품질, 파일 크기, 호환성을 결정하는 중요한 요소이다.

래스터 이미지를 위한 대표적인 형식으로는 JPEG과 PNG가 있다. JPEG은 손실 압축 방식을 사용하여 사진과 같은 복잡한 이미지에서 높은 압축률을 제공하지만, 반복적인 저장 시 화질이 저하될 수 있다. 반면 PNG는 무손실 압축을 지원하며 알파 채널을 통한 완벽한 투명도 표현이 가능하여, 로고나 웹 그래픽에 널리 사용된다.

벡터 이미지를 저장하는 주요 형식은 SVG이다. SVG는 XML 기반의 텍스트 파일로, 점, 선, 곡선, 다각형 등의 수학적 정보를 저장한다. 이 때문에 확대나 축소 시에도 선명도를 유지할 수 있어, 다양한 해상도의 디스플레이에 대응해야 하는 웹 디자인이나 반응형 디자인에 필수적이다.

3차원 그래픽스 분야에서는 3D 모델링 데이터를 저장하기 위한 형식이 사용된다. 대표적인 예로 OBJ 파일 형식이 있으며, 이는 폴리곤 메시의 정점 좌표, 텍스처 매핑 좌표, 법선 벡터 등의 기하학적 정보를 담고 있다. OBJ는 비교적 단순하고 널리 지원되어 3D 프린팅, 컴퓨터 게임, 컴퓨터 애니메이션 등에서 모델 데이터를 교환하는 데 자주 활용된다.

색 공간은 색을 체계적으로 표현하고 재현하기 위한 수학적 모델이다. 컴퓨터 그래픽스에서는 다양한 목적에 맞춰 여러 색 공간이 사용되며, 그 중 RGB, CMYK, HSV가 가장 널리 알려져 있다.

RGB 색 공간은 가산혼합의 원리를 기반으로 하며, 주로 모니터, 텔레비전, 디지털 카메라와 같은 발광체 장치에서 사용된다. 이 모델은 빛의 삼원색인 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)의 조합으로 모든 색을 표현한다. 각 채널의 값이 높을수록 밝아져 흰색에 가까워지며, 세 채널을 모두 최대로 혼합하면 순수한 흰색이 된다. 이는 빛을 직접 방출하는 장치에 적합한 방식이다.

반면 CMYK 색 공간은 감산혼합 원리를 사용하며, 잉크나 토너를 이용하는 인쇄 과정에 필수적이다. 이 모델은 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow)의 삼원색과 검정(Key)을 조합한다. 종이에 잉크를 찍어낼 때는 빛을 흡수하여 색을 표현하기 때문에, RGB와 달리 색을 섞을수록 어두워져 이론상 검정에 가까워진다. 실제 인쇄에서는 순수한 검정을 얻기 어렵고 비용 문제가 있으므로 별도의 검정(Key) 잉크를 추가하여 사용한다.

HSV 색 공간은 색상을 인간의 지각 방식에 더 가깝게 표현하기 위해 고안되었다. 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 세 가지 요소로 구성되어 있어, 예술가나 디자이너가 색을 직관적으로 선택하고 조정하는 데 유용하다. 색상은 빨강, 노랑, 초록 등 색의 종류를, 채도는 색의 선명도를, 명도는 색의 밝기를 나타낸다. 이 모델은 그래픽 디자인 소프트웨어나 이미지 편집 도구의 색상 선택기에서 흔히 볼 수 있다.