A/D Conversion 정리 (Sampling, Quantization, Coding)

연속 신호에서 이산 신호를 얻으려면 Sampling을 거쳐야 합니다. 주파수 중첩 현상을 피하기 위해 적절한 Sampling Rate 선정이 매우 중요합니다.

 

아날로그 신호를 컴퓨터가 해석 가능한 디지털 신호로 바꾸기 위해 A/D(Analog to Digital Conversion) 변환 과정이 필요합니다. 이 변환 과정은 샘플링, 양자화, 부호화 세 과정으로 이루어집니다.

 

샘플링(Sampling)

$x[n]=x_a(nT)$

연속 신호에 대해 시간 간격을 두고 순시값을 취하여 이산 신호로 만드는 과정을 말합니다. 보통 일정한 시간 간격 T로 샘플링합니다. 이때 샘플링 간격 사이의 아날로그 신호에 대한 정보는 잃어버리게 됩니다. 그러므로 '샘플링한 이산 신호를 원래의 연속 신호로 되돌릴 수 있도록' 샘플링 간격(Sampling Rate)을 적절하게 선정하는 것이 중요합니다.

 

 

양자화(Quantization)

신호의 크기에 대해 이산화시켜 신호의 값을 유한 개의 등급(레벨)으로 나누는 과정을 말합니다. 다시 말해, 신호 값을 이진 비트로 표현 가능한 만큼으로 구간을 나눠 원래의 신호 값 대신 그 구간의 대푯값(레벨)으로 바꿔치기하는 동작입니다. 여기서 양자화 레벨 수는 몇 비트로 수치를 나타내느냐에 따라 결정됩니다. 만약 B비트라면, 양자화 레벨의 최대 수는 $2^B$개입니다.

 

부호화(Coding)

신호를 컴퓨터가 이해하고 처리할 수 있는 형태의 Binary Code로 만드는 과정을 말합니다. 다시 말해, 컴퓨터가 이해할 수 있는 0과 1의 조합으로 바꾸는 작업입니다. 이 과정을 통해, 잡음의 영향을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 데이터 압축, 보안성 강화, 오류 검출 및 정정 등 기능을 수행할 수 있습니다.