Chapter 2 - Digital signal processing [디지털 신호 처리]

1. 서론

이번 포스팅에서는 디지털 신호 처리에 기본인 소리의 특징에 대해 알아보겠다.

(1) Basics of Sound (2) Analog Signal Processing (3) Digital Signal Processing

2. 내용 및 정리  

(1) Basics of Sound

1) Physics : 소리 신호(흔들림)는 매체를 통해 뇌로 전달되며, 신호는 파도가 움직이듯 

               공기 또는 중간 매체를 응축시켰다가 이완시키며 퍼져나간다.

2) 표현 방법 

- Wavefor : 저장장치의 진동판 움직임을 표현하며 일정한 파동의 모습으로 나타냄

- Spectrum : 주파수 높낮이를 이용하여 나타냄 

- Spectrogram : x축의 시간과 y축은 주파수로 색이 짙을 수록 운동량이 큼

*고주파의 특성 : 고주파 대역에서 에너지가 크며 사람에게 높은 음으로 들림

*저주파의 특성 : 저주파 대역에서 에너지가 크며 사람에게 낮은 음으로 들림

(2) Analog Signal Processing

1) Audio Recording 

   지진계 (아날로그 신호 기술) / 축음기 (저장매체의 문제점-소프트) / LP (내구성 문제-마모) / 마그네틱테이프 (자성 문제)

- 아날로그 매체의 특징 : 극한 값으로 수렴, 잡음/왜곡에 약함

- 디지털 매체 특징 : 디지털 신호 특성(0/1),  잡음/왜곡에 강함

* CRC - 巡回冗長検査（じゅんかいじょうちょうけんさ、英: Cyclic Redundancy Check, CRC）

* SHA

- 아날로그 신호 왜곡 

  * 신호 감쇄 / 주파수 왜곡 / 잡음

(3) Digital Signal Processing

1) Aliasing 

2) Nyquist Sampling 이론 : 샘플링시 원본 신호의 2배 이상의 샘플링 수가 필요(고주파 대역 신호 왜곡)

3) Fourier analysis(FFT)

4) Narrowband spectrogram / Wideband spectrogram

(주파수 해상도와 시간축 해상도 이슈로 인해 두 가지 방법을 혼용 필요)

* 아날로그에서 디지털로의 변환

- Quantization

- Linear pulse-code modulation

- Mu-law coding

 

*디지털에서 아날로그로의 변환

- Sampled data

- Nearest-Neighbor interpolation

- Linear interpolation