[네트워크] 신호 처리

신호 : 데이터를 한쪽에서 다른 곳으로 옮기는데 사용되는 파형 혹은 데이터 흐름

아날로그 : 데이터가 연속적으로 변하는 값을 가지는 경우, 연속적인 값

• 정보 저장 공간을 많이 차지한다
• 복제를 하면 품질이 떨어진다
• 수정이나 변경이 어렵다
• 시간이 지나면 변한다
• 세밀한 표현이 가능하다

디지털 : 아날로그적인 상태나 세기 등을 숫자나 문자 등으로 표현한 것, 불연속적인 값

• 정보 저장 공간을 적게 차지한다
• 복제가 쉽다
• 수정이나 변경이 쉽다
• 시간이 지나더라도 훼손되지 않는다
• 아날로그에 비해 덜 세밀하다

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주기 : 하나의 파형이 시작하여 완성될 때까지 걸리는 시간

주파수 : 신호의 주기적인 변화, 단위는 헤르츠, 1초 동안 주기 변화

주기 짧을수록 주파수 높아지고, 주기 길수록 주파수 낮아진다

주기 = 1 / 주파수 , 주파수 = 1 / 주기

신호 = 주파수(주기) + 진폭 + 위상

진폭 : 파형의 높이, 신호의 크기

위상 : 어느 한 순간의 위치, 신호의 시작 각도

파장 : 신호의 골과 골 사이의 거리

 

 

 

 

낮은 소리(저음) : 주기가 길고 느리게 움직임, 주파수 낮음

울린다, 가라앉은 소리라고 표현

높은 고리(고음) : 주기가 짧고 빠르게 움직임, 주파수 높음

소리가 날카롭다, 쨍거린다고 표현

 

 

 

 

 

 

큰 소리 : 큰 진폭을 가진 신호

작은 소리 : 작은 진폭을 가진 신호

 

 

 

파장이 길다 = 진동수가 적다 = 주파수가 낮다

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대역폭 : 특정 신호의 범위

가청 주파수(음파) : 인간이 들을 수 있는 소리, 20Hz ~ 20,000Hz(20KHz)

채널 : 전체 대역폭 중 특정 범위의 대역폭

 

샘플링 : 아날로그 신호를 변환하기 위해 일정 간격으로 신호 높이에 맞는 막대기를 세우는 작업, 아날로그 -> 디지털

양자화 : 눈금에 의한 막대기의 높이를 값으로 변환하는 것

샘플링 주기 : 1초 동안에 얼마나 자주 샘플링을 하는지

낮은 샘플링 주기 : 막대가 두꺼운 경우, 원래의 신호와는 다른 신호로 복원

높은 샘플링 주기 : 막대가 얇을 경우, 원래의 신호를 충실히 재현할 수 있지만 데이터 양이 많아짐

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나이퀴스트 이론 : 변환하려는 신호의 대역폭보다 2배 이상의 샘플링 주기를 사용하면 원래의 신호를 복원할 수 있음

샘플링 주기 >= 2 * H ( H는 대역폭)

 

비트 전송률 : 특정 채널에서 1초 동안 최대로 얼마만큼의 데이터(비트)를 전송할 수 있는지를 나타내는 값

최대 비트 전송률 : 나이퀴스트 식에 log₂ L가 곱해지는 값, L은 구분되는 비트 수

디지털 전송에서는 신호 하나로 0과 1을 구분 할 수 있음. 0과 1을 구분하는 경우 L은 2가 됨.

최대 비트 전송률(bps) = 2 * H * log₂​L (L은 구분되는 비트 수)

 

오디오 비트 전송률 : 샘플링 주기 * 양자화 비트 * 채널 수

대부분 44.1KHz로 샘플링, 양자화 값으로 16bit 사용, 스테레오이기에 2채널

44.1 * 16(log ₂​ L) * 2(채널) = 1411.2Kbps

 

파일의 크기 = 비트 전송률 * 시간

ex) 4분짜리 WAV 파일 크기 = 1411.2Kb * 240초(4분) = 338688Kb -> 338688Kb / 8(파일의 크기) = 42336KB = 42.336MB

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비손실 압축 : 원본과 똑같이 복원이 가능한 압축, 문서나 중요한 데이터 압축에 사용

손실 압축 : 원본과 같지는 않지만 파일크기를 더 작게 만듦, 압축율이 중요한 경우에는 손실압축 사용