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표본화,양자화,부호화

표본화(Sampling)와 양자화(Quantization) : 네이버 블로그

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표본화(Sampling)와 양자화(Quantization) : 네이버 블로그

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Summary of article content: Articles about [컴퓨터네트워크] 표본화 & 양자화 & 부호화 양자화는 추출한 샘플링 신호의 레벨을 몇 단계로 나타내는 과정입니다. 샘플링된 값을 구간별(y축)로 구분하고, 각 구간의 대푯값으로 치환합니다. …
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[컴퓨터네트워크] 표본화 & 양자화 & 부호화

표본화(Sampling)

양자화(Quantization)

부호화(Coding)

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Summary of article content: Articles about 표본화,양자화,부호화 이번 포스팅에서는 Analog를 Digital로 바꿔보겠습니다. A->D를 하기 위해서는 표본화, 양자화 부호화를 거치게 됩니다. 이번변환의 희생양 sin*10의 … …
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잘못된점이나 문제되는점은 지적해주시면 감사합니다.
댓글로 질문이나 보충짚어주는것도 환영합니다
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표본화양자화부호화

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Most searched keywords: Whether you are looking for 안경잡이개발자 :: 아날로그를 디지털로 바꾸는 방법 (표본화, 양자화, 부호화) 아날로그 사운드를 디지털로 변환(ADC)하는 과정은 표본화, 양자화, 부호화 과정을 거칩니다. . 먼저 표본화는 아날로그 파형을 디지털 형태로 변환 … ● 아날로그를 디지털로 변환 아날로그를 디지털로 변환하는 과정을 서술하는 문제는 멀티미디어 혹은 컴퓨터 네트워크 등의 과목에서 단골 문제로 가장 많이 출제되고 있습니다. 1) 표본화(Sampling) 2) 양자화(Q..
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아날로그를 디지털로 바꾸는 방법 (표본화 양자화 부호화)

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안경잡이개발자 :: 아날로그를 디지털로 바꾸는 방법 (표본화, 양자화, 부호화)

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신호(Signal)

디지털 신호의 변환 과정 1단계 – 표본화

디지털 신호의 변환 과정 2단계 – 양자화

디지털 신호의 변환 과정 3단계 – 부호화

디지털 신호 변환 전체 과정

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[영상 처리] 1차원 디지털 신호의 생성 ( 표본화, 양자화, 부호화 ) — 1coding 😆

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Summary of article content: Articles about 아날로그 – 디지털 부호화 – 포장빵의 IT PCM은 펄스 부호화 변조 방식으로 음성과 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화하여 전송하고 수신측에서 복호화하여 다시 원래 음성으로 변환하는 … …
Most searched keywords: Whether you are looking for 아날로그 – 디지털 부호화 – 포장빵의 IT PCM은 펄스 부호화 변조 방식으로 음성과 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화하여 전송하고 수신측에서 복호화하여 다시 원래 음성으로 변환하는 … 아날로그 정보를 디지털 신호로 변환 (codec) 코덱 인터넷 전화 (사람의 음성을 네트워크에서 전송 가능한 디지털 신호로 변환) 아날로그 – 디지털 부호화 과정 아날로그의 디지털 부호화는 펄스코드변조(PCM)를..IT공부 및 프로그래밍
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신호 변환기

아날로그 - 디지털 부호화 - 포장빵의 IT — 아날로그 – 디지털 부호화 – 포장빵의 IT

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Summary of article content: Articles about 네트워크 기초 – 표본화, 양자화, 부호화 PCM 방식에서 아날로그 신호의 디지털 신호 생성 과정 : 아날로그신호 – 표본화 – 양자화 – 부호화 – 디지털신호 1. 표본화 – 연속적인 아날로그 신호 … …
Most searched keywords: Whether you are looking for 네트워크 기초 – 표본화, 양자화, 부호화 PCM 방식에서 아날로그 신호의 디지털 신호 생성 과정 : 아날로그신호 – 표본화 – 양자화 – 부호화 – 디지털신호 1. 표본화 – 연속적인 아날로그 신호 … PCM 방식에서 아날로그 신호의 디지털 신호 생성 과정 : 아날로그신호 – 표본화 – 양자화 – 부호화 – 디지털신호 1. 표본화 – 연속적인 아날로그 신호를 불연속적인 디지털 신호로 바꾸는 과정이며, 원 신호를..
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표본화(Sampling)와 양자화(Quantization)

1. 표본화와 양자화?

표본화와 양자화. 처음 들었을 때 그 의미가 명확히 떠오르지 않는 다소 생소한 용어들이다.

이 두 가지 개념은 쉽게 말하자면 아날로그 신호를 디지털화하는 과정의 한 부분이고 어렵게 말하자면

표본화는 시간 축의 디지털화, 양자화는 진폭 값의 디지털화라고 할 수 있다.

이 생소한 용어는 심오한 과학에서나 쓰일 법하지만 디지털카메라, MP3, 스캐너 등 우리 생활 속에서도 존재한다.

이제부터 표본화와 양자화를 디지털화의 과정에서, 그리고 우리의 생활 속에서 알아보도록 하겠다.

2. 디지털화 = 표본화+양자화+부호화

디지털화란 연속적으로 변화하는 아날로그 신호(소리, 온도, 기압, 밝기, 음성 등)를 비연속적인 값(0 or 1)의 디지털 신호로

변환하는 것이다. 이러한 디지털화는 아래 그림과 같이 표본화, 양자화, 부호화의 과정을 거친다.

1) 표본화

표본화는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꿔주는 첫 번째 단계로 일정 시간 간격으로 아날로그 신호의

순간적인 값을 취하는 것을 의미한다.

즉, 그림처럼 선형으로 이루어진 아날로그 신호를 일정 시간 간격으로 미세하게 나누어 각각의 점에 해당하는

부분을 수로 표현하는 것이라고 할 수 있다. 따라서 표본화를 시간 축의 디지털화라고 하며 말 그대로

아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것이다.

2) 양자화

표본화를 통해 쪼개진 값은 연속적인 값을 갖는데 이 값을 진폭(크기)에 따라

연속적이지 않은 각각의 대푯값으로 변환하는 과정이다.

예를 들어 표본화에서 구해진 값이 1.1232312412··· 이라면 이 값을 1로 정수화 하는 것을 의미한다.

이렇게 정수화하여 구해진 값은 위의 그림처럼 단계화되며 이 값은 정확한 값이 아니기 때문에 오차가 발생하게 된다.

이때 발생하는 오차를 양자화 오차(Quantization error)라고 한다.

3) 부호화

표본화와 양자화를 거친 디지털 정보를 0과 1의 이진수로 표현하는 과정이다.

양자화 과정을 거친 정보들은 전송 시 잡음에 매우 민감하므로 전송 및 처리에 적합하도록 이진수로 부호화된다.

3. 표본화와 양자화를 느껴보자

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 표본화와 양자화. 매우 이론적이며 처음에는 생소하기까지 했던 이 개념을

우리 실생활에서 느껴볼 수 있을까? 주위에 음악 좀 듣는다며 귀에 이어폰을 꽂고 사는 친구가

‘역시 실제 공연장에서 듣는 것과 MP3로 듣는 것은 하늘과 땅 차이야’라고 하는 말을 들어본 적이 있을 것이다.

예전 같았으면 허세라고 생각하여 비웃었겠지만,

표본화와 양자화의 개념을 배운 우리는 이제 미세한 차이를 감지하는 이 친구를 인정해야 한다.

실제 공연장에서 듣는 소리는 자연적인 파형(Waveform)의 형태이지만 MP3의 형태의 소리는 인공적으로

가공된 변형된 소리이기 때문에 차이가 발생한다. 이 변형은 표본화, 양자화 과정 모두에서 일어난다.

표본화 과정을 거칠 때 원음에 가깝게 하기 위해서는 표본화율(1초 동안 취한 표본 수)을 높여야 하는데

이는 데이터양의 증가를 가져오기 때문에 원음과 동일한 소리를 내는 것에는 한계가 있다.

또한, 양자화 과정에서는 소리의 값을 정수로 단계화시킬 때 양자화 잡음(Quantization noise)이 발생한다.

이 역시 소리의 미세한 차이를 유발한다. 위의 민감한 친구뿐만 아니라 일반인들이 같은 노래라도 용량이 큰 음악파일의

음질이 좋다고 느끼는 것도 표본화와 양자화를 체감하는 것이라고 볼 수 있다.

참고문헌

최윤철, 임순범(2010), 『멀티미디어 배움터』, 생능

이재현(2004), 『멀티미디어와 디지털세계』, 커뮤니케이션북스

서관희(2003), 「양자화 기법을 이용한 디지털 홀로그램의 효율적인 압축」, 성균관대학교 대학원

이번 포스팅에서는 Analog를 Digital로 바꿔보겠습니다

A->D를 하기 위해서는 표본화, 양자화 부호화를 거치게 됩니다

이번변환의 희생양 sin*10의파형

표본화

시간축을 따라 이산 값으로 변환하는 과정 소위 샘플링이라 합니다 샤논(shannon)의 표본화 정리에 따르면 신호 주파수의 2배 이상의 빈도로 샘플링하면 샘플링된 데이터로부터 본래의 데이터를 재연할 수 있다 합니다 표본화 정리는 나중에 따로 정리하는 걸로 하고 위 sin*10의 파형을 2π/50간격으로 표본화해보겠습니다

2π/50간격으로 표본화

양자화

진폭 축을 따라 이산 값으로 변환하는 과정을 양자화라 합니다 즉 아날로그 신호의 진폭을 양자화 레벨의 숫자로 나누어 간격에서 뽑아낸 표본 값을 미리 정해진 값에서 가장 가까운 값으로 변환합니다 이과정에서 불가피하게 양자화 잡음이 생기는데 예를 들어 4.7의 신호를 양자화하면 5가 돼서 0.3의 오차가 발생합니다 이것 또한 양자화 분해능을 늘리면 되지만 이러면 데이터의 크기가 늘어나게 됩니다

양자화전 양자화후 파란색 원SIN파와 각지점의 차이가 양자화노이즈

부호화

표본화와 양자화가 끝난 값을 2진 디지털 부호로 바꾸는 과정입니다 부호화하는 시스템에 따라 nbit로 부호화합니다

부호화 이미지 출처:디지털논리회로

[영상 처리] 1차원 디지털 신호의 생성 ( 표본화, 양자화, 부호화 )

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신호(Signal)

아날로그 신호는 시간에 대해 연속적인 신호이며, 자연계의 신호입니다.

디지털 신호는 아날로그 신호로부터 디지털화 과정을 통해 얻어진 불연속 신호입니다.

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정은 총 3단계로 구분됩니다.

디지털 신호의 변환 과정 1단계 – 표본화

표본화 단계는 연속된 신호 파형에서 일정한 시간 간격으로 값을 취해 불연속적인 신호로 변환하는 과정입니다.

위는 아날로그 신호와 표본화된 신호를 표현한 그림입니다.

아날로그 신호에서 일정한 시간 간격으로 값을 추출합니다. 이 일정한 시간 간격을 표본화 주기라고 합니다.

주기에 따라 표본화된 파형의 높이 값을 바로 표본이라 합니다.

표본화 정리(Sampling Theory)에 따르면, 아날로그 신호에 있는 최대 주파수의 2배 이상으로 표본화하면 정보 손실 없이 원래의 아날로그 신호로 복원이 가능합니다. ( = 나이퀴스트 샘플링 이론 )

디지털 신호의 변환 과정 2단계 – 양자화

양자화 단계(Quantization)는 표본 값을 디지털 장치, 컴퓨터에서 표현할 수 있는 근삿값으로 변환화는 과정입니다. 여기서 양자화 비트 수는 표본 값을 정밀하게 표현하는데 사용하는 비트 수입니다.

디지털 신호의 변환 과정 3단계 – 부호화

디지털화의 최종 단계인 부호화 단계(Coding)는 양자화된 표본 값을 이진수로 값을 표현하는 과정 입니다.

디지털 영상은 데이터의 양이 매우 크기 때문에, 10진수를 바로 2진수로 변환하는 방법은 비효율적입니다.

따라서, 부호화를 수행하여 10진수를 규칙에 따라 2진수로 변환하여 압축합니다.

아래는 양자화된 표본 값을 2진수 4bit로 직접 변환화는 과정입니다. 아직 압축을 하지 않아 비트 수가 많습니다.

디지털 신호 변환 전체 과정

아날로그 신호에서 Ts만큼의 주기마다 표본을 추출하는 표본화 작업을 시행합니다.

표본화된 값에 대해 근삿값을 구하는 양자화 과정을 거친 후, 양자화된 값을 각각 이진수로 표현합니다.

아래는 디지털 신호를 다시 반대로 아날로그 신호로 변환하는 과정입니다.

마찬가지로, 반대로 진행합니다. 이진수 값을 십진수로 변환하고 그 값을 나열하고 그래프로 쭉 나열합니다.

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물리계층_PCM(Pulse code Modulation) 표본화, 양자화, 부호화, 디지털, 아날로그

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