[CS50 코칭스터디] 컴퓨터는 아날로그 신호인 소리를 어떻게 디지털로 저장하는 걸까요?

CS50 코칭스터디2기 2021. 1. 14. 20:08

1. 컴퓨터는 아날로그 신호인 소리를 어떻게 디지털로 저장하는 걸까요?

컴퓨터에 아날로그 신호인 소리를 저장하려면 일단 소리 대해서 알아야 합니다

소리란 음 또는 '음파'는 공기나 물 같은 매질의 진동을 통해 전달되는 종파입니다. 쉽게 말해서 진동이라는 뜻입니다.!

1초에 몇 번이나 떨렸는지 표현하기위해 herz, hz라는 단위를 사용합니다 1hz는 1초에 10번 진동했다는 것을 의미합니다. 또한 진동은 자연계에서 발생한 것이기 때문에 아날로그(Analog)의 형태로 나타납니다.

아날로그는 신호나 자료를 연속적인 물리량으로 나타낸것입니다.

연속성의 대표성은 바로 수입니다 1과 2사이에는 1, 1.1, 1.255, 1,36666, …… 1.8888, 1.9999 2

수를 계속해서 쓰다보면 무수히 많은 수가 들어가있습니다.

이러한 성질을 연속성이라고 부릅니다.

가로 축은 시간, 세로 축은 전압입니다. 아날로그 신호는 아무리 쪼개도 끝이 없는 연속성을 가집니다.

연속성을 가진 아날로그 신호를 0과 1밖에 이해하지못하는 컴퓨터(디지털)에게 입력하려면 어떻게 해야할까요?

아날로그를 → 디지털로 변환시켜서 컴퓨터에게 입력해주어야합니다. 이러한 변환을 해주는 장치를

바로 ADC(Analog to Digital Converter) 라고 부릅니다.

ADC의 프로세스는 표본화, 양자화, 부호화 과정을 거처 아날로그 신호를 디지털로 저장합니다.

표본화 : 아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것을 의미합니다. 이 때 나이키스트 정리에 따르면 표본화 시 원음을 그대로 반영하기 위해서는 원음이 가지는 최고 주파수의 2배 이상으로 표본화를 해야 합니다.
양자화는 표본화된 각 점을 어느 정도의 정밀도로 표현할 것인지 정하는 것을 의미합니다. 8 bit로 양자화를 하면 값을 256 단계로 표현할 수 있지만, 정밀도를 높여서 16bit로 양자화를 하면 좀 더 세밀한 65,536 단계로 표현이 가능합니다.
부호화는 표본화와 양자화를 거친 디지털 정보를 2진수로 표현하는 과정입니다. 대체적으로 사운드 파일의 원본의 용량은 크기 때문에 일반적으로 부호화 과정에서 압축하여 저장합니다.

소리를 컴퓨터에 저장하려면 ADC를 사용하여 아날로그 신호를 디지털로 신호로 변화시켜야 저장이 가능하다 입니다.