6. DICOM Transfer Syntax ① – Explicit VR vs Implicit VR, Little Endian vs Big Endian 완벽 해설

DICOM 파일을 열었을 때, 단순히 태그와 값만 읽는 것으로는 충분하지 않다. 같은 태그 구조라도 데이터를 저장하고 해석하는 규칙(Transfer Syntax)이 다르면, 값을 잘못 읽거나 영상이 깨질 수 있다. Transfer Syntax는 두 가지 핵심 요소, 즉 VR(Value Representation) 표기 방식과 바이트 순서(Endian)를 통해 데이터 구조를 정의한다. 
이번 글에서는 Explicit VR과 Implicit VR의 차이, Little Endian과 Big Endian의 의미를 바이트 단위 분석과 함께 정리해, 실무에서 발생하는 호환성 문제까지 다룬다.

 

 

1. Transfer Syntax란 무엇인가

1.1 정의

Transfer Syntax는 DICOM 데이터가 저장·전송될 때 적용되는 인코딩 규칙 세트를 의미한다.
다시 말해, DICOM 파일을 만들거나 읽을 때 "데이터를 어떤 순서와 방식으로 기록하고 해석할지"를 정한 약속이다.
이 약속이 맞지 않으면, 파일은 열리더라도 태그 값이 엉뚱하게 보이거나 영상이 깨진다.

1.2 Transfer Syntax가 지정하는 세 가지 요소

1. VR(Value Representation) 표기 여부
   • 각 태그 값의 데이터 형식 정보를 파일 안에 직접 기록할지(Explicit)
     아니면 생략하고 표준 사전(Dictionary)에서 찾아서 해석할지(Implicit) 결정
2. Endian(바이트 순서)
   • 다바이트 데이터를 저장할 때 낮은 바이트를 먼저 저장할지(Little Endian),
     높은 바이트를 먼저 저장할지(Big Endian) 지정
3. 압축 방식
   • 픽셀 데이터가 무압축인지, JPEG·JPEG-LS·JPEG2000 같은 압축을 적용했는지 명시
     (이 부분은 2편에서 상세 설명)

1.3 Transfer Syntax UID

DICOM 표준은 각 Transfer Syntax에 고유한 UID(Unique Identifier)를 부여한다. PACS나 뷰어는 파일의 (0002,0010) Transfer Syntax UID 태그를 확인해, 그 파일을 해석하는 방법을 결정한다.

예시:

Transfer Syntax UID	VR 방식	Endian	압축
1.2.840.10008.1.2	Implicit VR	Little	무압축
1.2.840.10008.1.2.1	Explicit VR	Little	무압축
1.2.840.10008.1.2.2	Explicit VR	Big	무압축

1.4 실무에서 Transfer Syntax의 중요성

• PACS 연동: 서로 다른 장비나 서버가 같은 Transfer Syntax를 지원하지 않으면 영상 표시 실패
• 데이터 변환: AI 학습 데이터 구축 시, 모든 파일을 동일한 Transfer Syntax로 변환해두면 처리 속도 향상
• 호환성 문제 해결: 장비 교체, 소프트웨어 업그레이드 시 VR/Endian/압축 방식 차이로 인한 오류 예방

1.5 초보자가 혼동하는 지점

• Transfer Syntax는 “파일 형식”이 아니라 “파일 내부 인코딩 규칙”이다.
  즉, 같은 .dcm 확장자를 가진 파일이라도 Transfer Syntax가 다르면 내부 구조가 다를 수 있다.
• VR 방식과 Endian은 픽셀 데이터뿐 아니라 모든 태그 데이터에 영향을 준다.

 

2. VR(Value Representation)과 Transfer Syntax의 관계

• VR이란:
  태그 값의 데이터 형식(예: PN=Person Name, DA=Date, US=Unsigned Short)
• 저장 방식 차이:
  • Explicit VR: 태그 뒤에 VR 2바이트가 직접 기록됨
    •  
      [Tag] [VR] [Length] [Value]
  • Implicit VR: VR 필드가 생략되고, 데이터 사전(Dictionary)에 따라 형식을 해석
    •  
      [Tag] [Length] [Value]
• 비교표:

구분	Explicit VR	Implicit VR
VR 정보	데이터 안에 포함	생략, 사전 참조
장점	해석 명확, 오류 최소	파일 크기 소폭 감소
단점	파일 크기 증가	사전 불일치 시 해석 오류
실무 사용	최신 장비·PACS	구형 장비, 네트워크 전송 최적화 환경

 

3. Little Endian vs Big Endian

• Endian:
  다바이트(2바이트 이상) 데이터를 메모리에 저장하는 순서
• Little Endian:
  낮은 바이트를 먼저 저장 (Intel CPU, 대부분의 PC/PACS 표준)
• Big Endian:
  높은 바이트를 먼저 저장 (과거 Sun, PowerPC 기반 장비 일부)
• 예시: 16진수 값 0x1234 저장
  • Little Endian: 34 12
  • Big Endian: 12 34

 

4. 바이트 단위 예시 – VR + Endian 결합

예시 태그: (0010,0010) Patient’s Name, 값 = "HONG^GD"

• Explicit VR Little Endian

  • 10 00 10 00 50 4E 08 00 48 4F 4E 47 5E 47 44

  • Tag: 10 00 10 00
  • VR: 50 4E ("PN")
  • Length: 08 00 (8바이트)
  • Value: "HONG^GD"
     
• Implicit VR Little Endian

  • 10 00 10 00 08 00 00 00 48 4F 4E 47 5E 47 44

  • Tag: 10 00 10 00
  • VR 없음
  • Length: 08 00 00 00 (4바이트, DWORD)
  • Value: "HONG^GD"  

 

5. 실무 문제와 대응 (통합·보강 버전)

VR 방식과 Endian 규칙은 단순한 이론이 아니라, 현장에서 실제 데이터 전송·분석 과정에 직결되는 요소다.
이 둘이 맞지 않으면 태그 값이 왜곡되거나 영상 자체가 로드되지 않는 문제가 발생한다.

 

- 주요 오류 사례

1. PACS 전송 오류
   • 서로 다른 VR 방식을 사용하는 서버 간 전송에서,
     VR 필드 해석 실패로 태그 값이 깨져 보이는 문제
2. Endian 혼동
   • Length 값이 비정상적으로 커져, 이후 태그 위치 파악 불가
   • 픽셀 데이터 크기 계산이 틀려 영상이 깨짐
3. AI 전처리 실패
   • 파이썬 pydicom 등 라이브러리에서 Endian mismatch 예외 발생

대응 방법

• Transfer Syntax UID 확인: (0002,0010) 태그에서 VR·Endian·압축 방식을 먼저 파악
• 표준 UID 예시:
  • 1.2.840.10008.1.2 → Implicit VR Little Endian
  • 1.2.840.10008.1.2.1 → Explicit VR Little Endian
  • 1.2.840.10008.1.2.2 → Explicit VR Big Endian
• 변환 툴 활용: DCMTK의 dcmconv나 GDCM 도구로 VR/Endian 변환
• 변환 후 검증: 무작위 샘플링으로 뷰어에서 정상 표시 여부 확인

여러 장비나 기관에서 수집한 DICOM 데이터는 분석 전 반드시 Transfer Syntax를 일괄 점검·통일하는 것이 안정성과 처리 효율을 높이는 핵심이다.

 

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결론

VR 방식과 바이트 순서는 DICOM 파일 해석의 가장 기초적이면서도 중요한 요소다. Explicit VR/Implicit VR 차이를 이해하고, Little Endian/Big Endian 개념을 익히면 호환성 문제를 사전에 방지하고, 다양한 장비와 환경에서 안정적으로 데이터를 다룰 수 있다. 
다음 편에서는 Transfer Syntax의 또 다른 축인 압축 방식(JPEG, JPEG-LS, JPEG2000)과 Transfer Syntax UID별 특징·활용 사례를 비교한다.