학문
아날로그 신호는 디지털 신호로 어떻게 변환되나요?
온도나 소리처럼 연속적으로 변하는 물리량은 컴퓨터가 처리하려면 디지털 값으로 바꾸는 과정이 필요한데, 이 변환 과정에서 어떤 기준과 절차가 사용되는지 의견 부탁드립니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 아날로그의 연속된 신호를 디지털 신호로 변환하는 것은 특정값이 아날로그의 연속된 신호를 어떻게 정확히 얼마의 주기로 표시하냐에 따라 달라집니다. 디지털 신호는 0과 1일 통해서 신호를 끊어서 만드는데 아날로그는 연결되어 있어서 얼마나 많은 신호를 끊어서 얼마나 많이 표현하냐에 따라서 동일한 신호가 되는 것처럼 보이는 것입니다. 그래서 좋은 기기의 경우 더 자주 더많이 끊어서 디지털 신호로 변환해서 아날로그의 온도나 소리 등이 자연스럽게 변환해서 전달 되는 것입니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
아날로그 신호는 세단계를 거치는데 샘플링-양자화-부호화를 거쳐서 디지털 신호로 변환답니다.
위 과정은 ADC라고 합니다. 아날로그 신호는 얼마나 자주 측정하고 얼마나 정밀하게 반올림하며 어떻게 0과 1로 저장하느냐에 따라 디지털로 변환한답니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
아날로그신호는 잘라내기 - 반올림 - 0과1 변환을 거칩니다. 일단 끊임없이 이어지는 자연의 신호를 컴퓨터가 알아들을수 있게 숫자로 바꿔야하기 때문입니다. 거기다가 신호의 순간의 높낮이를 정해진 수치로 매핑을 하고, 이진코드로 바꿈으로써 디지털 데이터가 완성이 됩니다.
그리고 이때, 얼마나 촘촘히 쪼개는지가 음질이나 화질의 성패를 가르게 되죠. 왜냐하면 더 세밀하게 잘라낼수록 원래 아날로그 모습에 완벽히 가까워지기 때문입니다. 그리고 원본 왜곡을 막기위해서, 신호 주파수의 2배 이상의 빠른속도로 샘플을 뽑아내는 기준을 적용해서 변환을 하는겁니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
먼저 센서가 온도나 소리 같은 물리량을 전압으로 바꿔요. 이 전압을 ADC(아날로그-디지털 변환기)가 표본화, 양자화, 부호화 순서로 처리해요.
표본화는 연속된 신호를 일정한 시간 간격으로 잘라 그 순간의 값을 읽는 과정이에요. 간격의 기준은 나이퀴스트 정리예요. 신호에 담긴 가장 높은 주파수의 2배보다 빠르게 측정해야 원래 파형을 복원할 수 있어요. 사람이 듣는 소리는 20kHz까지라 CD는 초당 44,100번 측정해요. 이보다 높은 주파수는 엉뚱한 낮은 소리로 둔갑하니 ADC 앞에서 필터로 걸러내요.
양자화는 측정한 값을 정해진 눈금 중 가장 가까운 칸에 맞추는 단계예요. 눈금 수는 비트 수로 정해지는데, 16비트면 65,536단계로 나뉘어요. 실제 값과 눈금 사이의 차이는 양자화 오차로 남아요. 비트가 1개 늘 때마다 이 잡음이 약 6dB씩 줄어요.
마지막으로 각 눈금 번호를 이진수로 바꾸면 컴퓨터가 다룰 수 있는 데이터가 돼요. 온도처럼 느리게 변하는 값은 초당 몇 번만 읽어도 충분해서, 속도보다 정밀도를 높인 24비트 ADC를 많이 써요 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
아날로그 신호를 컴퓨터가 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환하려면 표본화 양자화 부호화라는 3단계 필수 절차를 거치게 됩니다 먼저 자연의 연속적인 물리량을 일정 시간 간격으로 잘라 순간의 값을 추출하며 이때 원본 신호를 복원하려면 대상 신호 최대 주파수의 2배 이상으로 채집해야 한다는 샤논-나이퀴스트 표본화 정리가 정밀도의 핵심 기준이 됩니다.이어서 잘라낸 연속적인 측정값을 미리 정해둔 유한한 단계의 격자 수준으로 반올림하여 근사시키는 양자화를 수행한 뒤 최종적으로 이 값들을 컴퓨터가 인식할 수 있는 0과 1의 이진수 비트 데이터로 매핑하여 출력을 완성합니다