Signal과 Digital Signal Processing

Signal

신호(signal)란 무엇일까? 신호는 여러가지 정의를 가지고 있지만 전자공학에서의 정의는 시간에 따라 변하는 양이다. 전자공학에서 신호는 크게 아날로그 신호와 디지털 신호로 구분된다.

Analog Signal

시간에 따라 연속적(continous)으로 변화하는 신호를 말하며, 자연 현상에서 발생하는 신호에 가깝다고 볼 수 있다.

Digital Signal

이산적(descrete)으로 정보를 표현하여 메모리에 저장이 가능하게 한 신호를 말하며, 0과 1로 표현 가능하다.

Digital Signal Processing

analog signal을 digital signal로 바꾸기 위해서는 다음과 같은 과정을 거쳐야 한다.

Sampling

sampling은 원본에서 sample만 추출하겠다는 의미로, 연속적인 아날로그 신호를 어떤 기준에 의해 잘게 나눠 discrete한 디지털 신호로 표현하는 과정을 말한다. 이때 얼마나 촘촘하게 signal을 뽑아내느냐(=sampling Rate을 어떻게 설정하느냐)에 따라 성능이 달라질 수 있기 때문에 어떻게 sampling 하는지가 중요하다. sampling에 사용되는 용어 정의는 다음과 같다.

• Sample: 특정 시점에서의 signal 값
• Sampling Period: sampling을 얼마만큼의 시간마다 할 것인가 (sec)
• Sampling Rate: 1초동안 sampling을 몇번 했는가 (Hz)

위에서 sampling rate를 어떻게 설정하냐에 따라 성능이 달라질 수 있다고 이야기 했는데 그 이유는 다음과 같다. 먼저 sampling rate를 높게 설정하게 되면 그만큼 신호를 더 잘게 쪼개게 되는데 이렇게 되면 그만큼 sample 수도 늘어나기 때문에 메모리를 많이 찾이하게 된다는 단점이 있다.

반대로 sampling rate을 낮게 설정하면 analog signal의 정보를 많이 뽑아내지 못하기 때문에 analog signal과 digital signal 사이에 오차가 커지게 되어 aliasing이라는 문제가 발생한다.