[Signal Processing] 디지털 신호처리 개요(신호란 무엇인가)

위 내용은 "파이썬으로 배우는 디지털 신호처리"에 대한 내용을 정리하였습니다.

 

1. 신호

1.1 신호란 : 시공간에서 어떤 변화를 나타내는 물리량

ex) 내가 말을 하게 되면 소리는 시간적인 상황에 따라 내 입이라는 공간에서 소리가 이동하여 다른 사람에게 들리게끔 한다.

신호처리 해당사항 : 전류, 전압, 전자기파 / 온도, 빛 세기, 기압 등(실제 표현 어려움, 물리량을 전기 신호로 변환하여 가시적으로 볼 수 있는것이 가능)

 

신호처리의 종류 : 

1차원 신호처리(신호처리) : 신호(t)

2차원 신호처리(영상처리) : 영상(x, y)

 

신호처리의 목표 : 물리량을 획득, 물리량을 가진 신호의 특성(Amplitude, Frequency, Phase)를 분석

 

1.2 신호의 종류

1. 아날로그 신호 vs 디지털 신호

 - 아날로그 신호(연속시간 / 연속된 값), 디지털 신호(이산시간, 이산값)

 - 아날로그신호 -> 디지털 신호로 변환하는 과정 

   1) sampling(표본화) : 시간축에 따라 일정한 시간 간격으로 샘플링

   2) 양자화 : 연속적인 값을 이산값으로 변환(ex 이진신호 0과 1로 표현)

   3) 고도화

출처 : 파이썬으로 배우는 디지털 신호처리

 

2. 주기신호 vs 비주기신호

 - 시간(t)와 주기(T)는 반비례 관계

 - x(t) = x(t+T) : 주기성을 가지고 있는 신호

 

3. 유한길이신호 vs 무한길이 신호

  - t1 < x(t) < t2 : 이산신호는 시퀀스(데이터 처리의 크기에 따라 양자화 값이 결정)로 구성된 유한길이 신호

  ex) 8-bit 처리시 2의 8승 = 256개의 숫자를 처리(-127 < x < 128)

 

1.3 이산신호

연속신호(ex 코사인 신호) : x(t) = cos(ft) (f : 주파수(상수), t : 시간, 독립변수) -> 이산시간신호 : x(nTs) = cos(fnTs) ( n = 1, 2, 3, 4)

연속신호를 일정시간 간격(Ts)로 샘플링하여 이산시간신호로 변환, 이후 Ts는 한번 결정되면 변화가 없는 상수이기 때문에 nTs -> n으로 값 표현 가능(이렇게 할 경우 컴퓨터가 계산이 가능하게 됨) : 이산신호

 

출처 :&nbsp;파이썬으로 배우는 디지털 신호처리

1.4 디지털신호

연속시간신호에서 sampling을 통해 이산시간신호로 변환이 가능하고 변수 nTs를 n으로 변경하여 이산신호로 변환하였습니다. 이후 qunatization(양자화)와 coding(코드화)를 통해 디지털신호로 변환이 가능합니다.

 

출처 :&nbsp;파이썬으로 배우는 디지털 신호처리

 

양자화 비트 수 n = 2(bits) -> 양자화 레벨 L = 2 x 2 = 4(levels)

이진코드 변환 신호는 메모리 등 디지털 저장기기 파일로 저장이 가능하고, 16진 코드(hex code)로 메모리에 저장합니다