1.3 표본화 주파수

300x250

<문 3> 표본화 주파수(Sampling Frequency)의 정의와 조건 및 실무적 고려사항 설명

1. 개요
표본화 주파수는 아날로그 신호를 이산 신호로 변환할 때 사용하는 샘플링 속도로,
신호 재현의 정확도와 잡음, 대역폭 효율성 등에 영향을 주는 핵심 요소임.

 

2. 개념 및 구성

• 표본화 주파수(fs): 1초 동안 추출하는 샘플 수
• 표본화 주기(Ts): 샘플 간 시간 간격 → Ts = 1/fs
• 최대 주파수 성분(fm)에 대해 Nyquist 조건 필요

나이퀴스트 조건: fs ≥ 2fm → 손실 없는 디지털화 가능
fs < 2fm 시 Aliasing 발생

 

3. 조건 및 계산 공식

항목	공식 및 의미
샘플 수	N = fs × T
Nyquist 주파수	fN = fs / 2, 재현 가능한 최대 주파수
대역폭 요구량	fs 증가 시 부호화 데이터량도 증가
오버샘플링	fs ≫ 2fm → SNR 개선, 필터 설계 용이
실무 기준치	음성: 8kHz / CD: 44.1kHz 등

예시: 20kHz 신호를 정확히 표현하려면 fs ≥ 40kHz
→ CD는 44.1kHz로 설계 (NTSC/PAL 비디오 호환 기준)

 

4. 표본화 주파수의 영향 및 고려사항

항목	고주파수(fs↑)	저주파수(fs↓)
해상도	정밀 표현 가능	세부 정보 손실
Aliasing	감소	증가
데이터량	많음 (저장/처리 부담)	작음 (효율↑, 품질↓)
시스템 부하	DSP 부담↑	경량화 유리

 

5. 기술 동향

고해상도 음향 시스템, AI 음성 인식, 초정밀 센서 등에서 Oversampling + Digital Filter 조합이 일반화되며, Adaptive Sampling으로 fs를 실시간 조절하는 기술도 확대 중.

<끝.>

 

728x90