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아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 – 담쟁이 – 티스토리
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 장비를 ADC (Analog to Digital Convertor)라 하고, 그 역을 DAC (Digital to Analog Convertor) 라고 …
Source: linecard.tistory.com
Date Published: 5/19/2021
View: 2471
아날로그 신호 디지털 변환 – ADC : 코스테크(주) – 제어계측
계측 분야에서 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 목적은 분명합니다.현재 측정되는 물리량을 저장하기 위함이죠ADC의 종류를 설명하기 전에 과정에 …
Source: t-m.kostech.net
Date Published: 12/14/2022
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아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치 및 방법
본 발명을 통하여 아날로그-디지털 변환기의 전력 소모 문제와 집적도 문제를 해결할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기, 프리앰프, 비교기 …
Source: patents.google.com
Date Published: 9/6/2022
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아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정 · 1. 표본화(Sampling). – 아날로그 신호에 일정 시간 간격으로 표본을 취하는 과정입니다. · 2. 양자화( …
Source: sharpcoder.tistory.com
Date Published: 11/1/2021
View: 3610
아날로그 신호를 디지털화 하는 이유 – 뉘앙스 미디어
일상생활을 살펴보면 일반적으로 만나서 직접 대화를 하거나 공연장에서 악기 연주를 듣는 것은 대부분 아날로그 신호입니다.
Source: nuance.tistory.com
Date Published: 2/16/2021
View: 9321
Computer Science – 아날로그 소리를 디지털로 변환하는 법
컴퓨터가 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정(Analog to Digital Convertor)은 표본화, 양자화, 부호화 과정을 거친다.
Source: velog.io
Date Published: 10/25/2021
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아날로그 신호 디지털화 – Phoenix Contact
시그널 컨디셔너용 플러그-인 통신 게이트웨이를 사용하면 기존 신호를 디지털 전송 프로토콜에 통합할 수 있습니다.
Source: www.phoenixcontact.com
Date Published: 7/22/2022
View: 2090
아날로그 신호와 디지털 신호의 장단점, 차이점 (디지털 신호 …
조금 바꿔 말하면 신은 아날로그를 만들었고 인간은 디지털을 만들었다. 먼저, 신호처리가 뭔지 간단히 정의하면, 다양한 신호를 분석, 합성, …
Source: wpaud16.tistory.com
Date Published: 10/21/2021
View: 1764
[Network] 아날로그 신호를 디지털 신호로! PCM(Pulse Code …
PCM(Pulse Code Modulation). CODEC은 음성, 영상 등의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 DCE(Data Communications Equipment) 입니다.
Source: www.happykoo.net
Date Published: 9/11/2022
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주제에 대한 기사 평가 아날로그 신호 를 디지털화
- Author: 시골사는개발자
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- Date Published: 2019. 3. 15.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=bSbW6xqHxc0
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
아래와 같이 아날로그 신호를 디지털 (이산) 신호로 변환하는 이유는 다음과 같다
무질서한 잡음으로부터 구분하는 전자회로 설계가 용이
디지털 신호가 보다 명확하고 규칙적임
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 장비를 ADC ( Analog to Digital Convertor)라 하고, 그 역을 DAC (Digital to Analog Convertor) 라고 한다. AD 변환은 크게 두 종류로 나눌 수 있다.
전압을 입력으로 하고 전기적인 신호로 변환하는 경우
대표적인 방식으로 펄스부호변조 (PCM, Pulse Code Modulation)
기계적 변위를 입력으로 하고 전기적인 디지털 신호로 변환하는 경우
아날로그 신호를 디지털로 변환하기 위해서는 표본화, 양자화, 부호화의 방식을 거쳐 디지털 신호로 변환한다.
각 단계에 대한 간단한 정의는 다음과 같다.
표본화 (Sampling)
원신호를 그대로 전달할 경우 많은 에너지를 전송해야 하는 단점이 있으므로 샤논의 표본화 정리에 따른 표본화 주기로 표본값을 추출하여 복원 가능한 정도의 신호만을 이산하는 과정이다. 표본화는 원 신호를 시간축 상에서 일정한 주기로 표본값을 추출하는 것을 의미한다. 이렃게 추출된 펄스열을 펄스 진폭 변조 (PAM, Pulse Amplitude Modulation)이라 한다.
대표적인 아날로그 신호를 표본화하기 위한 샤논의 표본화 정리는 다음과 같다.
‘사람 목소리의 최대 주파수 fm= 3.4KHz 로 샤논의 표본화정리에 의해 fs = 2fm이므로 표본화 주파수는 fs= 6.8KHz이지만, 엘리어싱 해결을 위해 표본화 주파수는 8 KHz 를 사용하며 나이키스트 간격 Ts = 125 us 이다.”
양자화 (Quantization)
양자화는 표본화에 의해 얻은 PAM 신호를 유한한 수의 진폭 값을 가장 가까운 값으로 근사하는 과정이다. 표본화가 시간축을 따라 이산 값으로 변화하는 과정이라면, 양자화는 진폭축에 따라 이산값으로 변환하는 과정이라 할 수 있다.
양자화 시 연속적인 양을 이산 값으로 근사화 시킬 때 발생하는 오차를 양자화 잡음이라 한다.
부호화 (Coding)
양자화된 신호들은 전송 시에 잡음에 민감하므로 전송 및 처리에 적합하도록 부호화한다. 부호화는 이산화된 불연속적인 펄스열을 미리 정해놓은 수치로 대응하는 부호 펄스로 변환하는 과정이다. 특히 음성 부호화는 파형 부호화, 보코딩, 혼성 부호화의 방법이 있다.
부호기는 직렬 부호기, 병렬 부호기, 하이브리드 부호기가 있다.
– Serial Coder (직렬 부호기)
8비트 PCM word를 구성하는 각 비트를 순차적으로 1개씩 처리
구성이 간단하고 가격이 저렴하지만, A/D 변환 속도가 느리다
– Parallel Coder (병렬 부호기)
8비트 PCM word를 구성하는 8개 비트를 동시에 처리
구성이 복잡하고 가격이 비싸지만, A/D 변환 속도가 빠르다
– Hybrid Coder (하이브리드 부호기)
직렬과 병렬을 혼한한 방식
아날로그 신호를 표본화 양자화 부호화를 거치는 과정은 다음 그림에 표시되어 있다.
KR100945740B1 – 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치 및 방법 – Google Patents
Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
H03M1/186
Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging in feedforward mode, i.e. by determining the range to be selected directly from the input signal
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정
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위의 사진은 디지털 통신을 진행하는 과정입니다. 디지털 통신은 디지털 정보를 주고 받는 과정이므로 아날로그 신호를 여기에 그대로 사용하는 것은 불가능합니다. 따라서 디지털 신호로 변환을 해주어야 합니다.
이와 같이 이번 게시글에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정을 자세히 살펴볼 것입니다. 위의 사진에서 빨강색으로 표시한 부분을 자세히 살펴보겠다는 뜻입니다.
이 과정에는 표본화, 양자화, 부호화, 이렇게 3가지 단계가 있습니다.
1. 표본화(Sampling)
– 아날로그 신호에 일정 시간 간격으로 표본을 취하는 과정입니다.
– 일정 간격으로 점을 찍는다고 생각하시면 됩니다.
2. 양자화(Quantization)
– 표본화된 각 점을 진폭에 따라 어느 정도의 정밀도로 표현할 것인지 정하는 과정입니다.
– 여러 개의 가로 선을 그었을 때 해당 점이 속해 있는 범위에 따라 값을 정하는거라고 생각하시면 됩니다.
3. 부호화(Coding)
– 표본화와 양자화를 거진 디지털 정보를 2진수로 표현하는 과정입니다.
– 위의 양자화에서 정해진 값들을 하나의 문자열로 정리해준다고 생각하시면 됩니다. 이 후, 소스 코딩, 채널 코딩, 이렇게 2가지 단계를 거치게 됩니다.
소스 코딩(Source Coding)
– 불필요한 데이터를 최대한 줄이기 위해 디지털 데이터를 압축하는 과정입니다.
– 이 과정을 통해 전송할 수 있는 데이터의 양을 증가시길 수 있습니다.
채널 코딩(Channel Coding)
– 디지털 데이터를 전송하는 과정에서 발생하는 오류를 검출하거나 정정하는 기법입니다.
– 이 기법을 통해 오류가 발생할 확률을 줄일 수 있습니다.
이렇게 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화해서 2진 비트열을 생성하는 과정을 PCM(Pulse Code Modulation) 이라고 합니다.
이 후에는 디지털 신호를 변조한 후 전송하는데, 이것은 다음 게시글에서 살펴보도록 하겠습니다.
<출처>
아날로그 및 디지털 통신이론, 김명진, 생능출판, p.25~29 아날로그 통신 시스템과 디지털 통신 시스템
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LIST
아날로그 신호를 디지털화 하는 이유
일상생활을 살펴보면 일반적으로 만나서 직접 대화를 하거나 공연장에서 악기 연주를 듣는 것은 대부분 아날로그 신호입니다. 그렇다면 핸드폰으로 통화를 하는 목소리와 스트리밍으로 듣는 음악은 아날로그 신호일까요? 맞습니다. 하지만 정확히 말하면 디지털화를 거친 아날로그 신호라고 할 수 있습니다.
아날로그 신호를 처리하는 것은 매우 불편하다고 합니다. 그래서 디지털화를 하여 처리를 정확하고 빠르게 진행할 수 있습니다. 특히 우리 사회는 컴퓨터가 많이 발달하였는데 컴퓨터는 디지털 신호만 처리할 수 있고, 아날로그 신호로는 아무 일도 할 수 없으므로 더욱 중요해졌다고 볼 수 있습니다. 더 자세하게 알기 위해서는 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이점을 비교해보면 됩니다.
아날로그 신호와 디지털 신호의 차이점
아날로그 신호는 끊김 없이 연속된 신호로 이루어져 있고, 신호의 세기를 아주 정밀하게 표현할 수 있으나 거리에 따라 신호의 세기가 약해지면서 결국 소멸하는 특징을 가지고 있습니다. 이와 반면에, 디지털 신호는 0과 1로만 이루어져 있습니다. 특정 전압 이상이어야 데이터가 있다고 판단하고 전압 이하로는 데이터가 없다고 판단합니다. 그래서 전압이 있는 곳은 1, 없는 곳은 0이라고 표현합니다. 그렇다면 아날로그 신호의 수많은 신호를 0과 1로 바꾸어 숫자로 나타내고 컴퓨터를 이용한다면 신호를 처리하는 능력이 훨씬 높아진다는 것을 생각해볼 수 있습니다. 이렇게 신호를 숫자로 나타내면 다음과 같은 장점들이 나타나게 됩니다.
1) 컴퓨터를 통한 다양한 신호 처리 가능
컴퓨터에 신호가 숫자로 입력되면 컴퓨터는 더는 신호로 보지 않고 숫자로 보아 여러 가지 다양한 일을 할 수가 있습니다. 변화를 주거나 압축을 하기도 합니다. 이 점이 신호를 디지털화하는 가장 큰 이유입니다.
2) 정확성 보장
데이터가 외부 환경의 변화에 영향을 받지 않고 다시 정확한 데이터로 조작할 수 있습니다. 아날로그는 복제 시 변형되기 쉬우나 디지털은 복제해도 품질 저하가 아날로그보다 덜하기 때문입니다. 예를 들면, 프린터 결과물을 계속해서 복사하는 것과 USB 메모리에 담긴 결과물을 계속 복사하는 것 둘 중에 당연히 USB 메모리에 담긴 결과물이 품질 저하에 영향을 주지 않는 것과 비슷한 경우입니다.
3) 완전한 재생 기능
아날로그에 비해 똑같은 연산을 같은 성능에서 재생할 수 있습니다. 그리고 녹음이나 복사 등이 자유자재로 이루어질 수 있습니다. 아날로그를 그대로 녹음한 엘피판은 전용 레코드판이 있어야 하지만, 디지털화된 신호는 어느 기계에서든 재생시킬 수 있다는 것과 비슷합니다.
결론
그렇다고 항상 디지털 신호가 아날로그 신호보다 좋기만 한 것은 아닙니다. 만약 디지털 신호를 표현하는데 충분한 비트(용량 또는 크기)를 할당하지 않으면 원래의 신호 값을 잃어버리게 되어 부정확한 값이 표현되는 경우가 많이 발생하기 때문입니다. 그래서 일반적으로 품질이 매우 우수해야 하는 응용 분야에서는 아날로그를 그대로 사용하는 예도 있습니다. 그러나 요즘은 숫자를 처리하는 컴퓨터를 많이 사용합니다. 미디어 처리 과정을 진행하려면 숫자여야 컴퓨터가 인식하고 저장하며 가공할 수 있습니다. 앞으로, 디지털 신호는 우리 생활이 컴퓨터 등 AI 관련 기계가 많이 생기면서 계속 확대가 될 것이며, 명확한 내용을 전달하고 동작을 수행 받기 위해서는 아날로그 신호를 디지털화하는 것이 중요하게 느껴집니다. 다음에는 아날로그에서 디지털 신호로 바뀌는 과정에 대해 말씀드릴게요.
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아날로그 신호 디지털화
산업용 측정 기술 분야에서 기존 4 – 20 mA 신호는 오늘날에도 여전히 널리 사용되는 표준입니다. 계획자, 설치자 및 유지 관리 담당자는 확립된 아날로그 기술의 높은 유지 관리 용이성과 보편적인 적용 가능성을 높이 평가합니다.
이제 피닉스컨택트가 제공하는 MINI Analog Pro 제품군의 플러그-인 게이트웨이를 사용하여 이러한 신호를 산업용 버스 시스템 및 네트워크에 통합할 수 있습니다. 이는 플랜트 운영자에게 새로운 가능성을 열어줍니다.
아날로그 신호와 디지털 신호의 장단점, 차이점 (디지털 신호처리의 응용분야)
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이런 말이 있다.
신은 곡선을 만들었고 인간은 직선을 만들었다 .
조금 바꿔 말하면 신은 아날로그를 만들었고 인간은 디지털을 만들었다.
먼저, 신호처리가 뭔지 간단히 정의하면, 다양한 신호를 분석, 합성, 변조하는 것이다. 이 처리의 방법은 아날로그와 디지털을 이용한 방법이 존재한다.
먼저, 디지털 신호처리의 등장의 이유부터 알아보자!
기본적으로 우리의 세계(자연)는 아날로그 신호로 존재하는데 이 아날로그 신호는 외부 노이즈, 처리 속도, 대역폭 제한, 보관 등 여러 가지 문제가 있다. 따라서 이런 문제를 해결하고 더 나은 품질을 위해 디지털 신호처리가 등장한다. 현대에 들어선 수많은 디지털 신호가 존재하는데 신호는 곧 정보라고 할 수 있다. 수많은 정보 중에서 내가 필요로 하는 정보를 얻기 위해 우리는 유용한 정보를 추출, 강화, 저장, 전달하기 위해 디지털 신호처리가 필요하다. 디지털이 상용화되기 전까지는 아날로그 신호를 그대로 처리하는 아날로그 신호처리 시스템이 대부분을 차지하였다
그러나 주위 온도에 대한 불안정성, 위에선 언급한 문제 등의 문제로 온전한 신호처리를 할 수가 없었다. 이에 반하여 DSP는 고정도화 다중화 처리 적응 처리 비선형 처리가 가능하다. 그리고 처리 내용이 소프트웨어로 기술되기 때문에 간단히 변경할 수도 있고 같은 회로를 여러 개 만들 때 동일한 특성을 가진 제품을 만들 수 있다.
디지털 신호처리의 장단점을 알아보자!
디지털 신호처리의 장점은 특정 데이터 삭제나 추가 같은 신호조작이 가능하다. 그리고 단점인 동시에 장점은 아날로그의 무한한 신호에서 내가 원하는 유한개의 샘플을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 이에 연장선으로 신호가 유한하기 때문에 전송속도가 아날로그에 비해 매우 빠르다. 또, 데이터의 압축뿐만 아니라 전송에서의 오류 검출 정정이 가능하다. 그래서 샘플을 하나하나 조작이 가능하여 세부조작이 가능하다. 신호의 왜곡, 손실을 방지할 수 있다. 또한 처리된 정보를 수식화 하고 전산 처리하여 프로그램이 가능하다.
추가로 아날로그에 비해 비교적 온도에 영향을 덜 받아서 안정성이 향상되며, 가격 또한 메모리, 게이트, 마이크로프로세서 등의 가격을 낮춘 VLSI 기술로 아날로그에 비해 매우 저렴하다. 아날로그는 여러 번의 복제를 거치면 기존의 신호가 상해 복원하기 힘든 반면에 디지털 신호처리는 거의 완벽한 복제가 가능하며 손실이 거의 없다. 그리고 무엇보다 디지털 신호는 기록매체만 안전하다면 영원히 훼손되지 않고 보관할 수 있다는 입장에서 아날로그에 비해 더 안전하다. 암호화된 형식으로 전송되며 암호 해독용 코드가 있어야 한다.
디지털 신호처리의 단점은 기존 정보를 완벽하게 구현하기 어렵다는 것이다. 샘플링을 하여 구현함으로 어쩔 수 없는 부분이다. 그렇다고 무한하게 샘플링을 한다 해도 해결되진 않는다. 또, 초고주파 영역에서 동작 속도가 느리다는 점이다. 그리고 규격이 존재하기 때문에 이외의 규격이 들어오면 미세한 신호를 잡지 못한다. 또한 0,1 즉 이진법으로 표기하기 때문에 0.5. 와 같은 숫자는 표현하지 못한다. 그래서 데이터 자체의 정밀도를 잃어버릴 수 있다. 추가로 회로의 구조가 복잡 해진다. 그래서 높은 비용이 들기도 하며 신호의 동기에 신경을 써야 한다는 단점이 있다.
아날로그의 대표주자 LP판
아날로그 신호처리의 장단점을 알아보자!
아날로그 신호처리의 장점은 단순한 회로에서는 디지털처럼 복잡하게 하지 않고 비교적 낮은 비용으로 단순하게 처리 가능하며 쉽고 직관적으로 볼 수 있다. 디지털 신호처리에 비해 표현의 범위가 넓어서 품질이 매우 우수하다.
디지털은 정해진 규격의 신호만을 잡아낼 수 있어서 규격을 초과하는 대역폭이나 진폭을 가진 신호가 들어오면 처리할 수 없는데 아날로그는 규격을 조금은 초과하더라도 어느 정도 작동한다. 보존성 또한 우위에 있다. 어느 정도 손상을 입어도 재생이 가능하지만 디지털은 정보가 압축되어 있다면 불가하다.
아날로그 신호처리의 단점은 신호를 처리할 때 융통성이 부족하고 시스템 설계가 복잡하다. 또한 가격이 디지털에 비해 매우 비싸다. 또한 잡음의 제거가 불가능하고 예를 들어 LP 판처럼 계속 듣다 보면 신호가 왜곡된다. 즉, 부품의 노후화에 따라 손실이 높다. 그리고 아날로그 신호는 시시각각 바뀌기 때문에 그 신호의 특성과 처리 방법에 적합한 회로를 매번 새로 만들어야 한다. 신뢰성이 낮은데 이 말은 신호가 왜곡돼 잘못된 신호가 들어올 수도 있다는 말이다. 또, 잡음 및 전자파 등의 미세한 입력 변화에도 민감하게 반응한다
디지털 신호처리의 응용 분야를 알아보자!
디지털 신호처리의 응용 분야로는 스펙트럼 해석이나 시스템 모델링 신호처리의 중심적인 분야를 형성하고 있다. 그리고 신호처리의 고도화를 목적으로 고속 연산 알고리즘, 직교 변환 등의 연구가 활발히 행해지고 있다. 또한 디지털 신호처리는 마이크로프로세서, 전용 LSI 등과 같은 디바이스 기술의 현저한 발전에 힘입어 생체신호 분석, 음성의 합성과 인식, 지진과 해석, 레이더 처리, 음파 탐지기, 인터넷 접속 모뎀, pc 하드디스크 드라이버의 모니터 제어, 음성 우편, 팩스, 군용 무전 장비, 광역 수신기, 천문학 해석, X선 단층 촬영, 음성 및 영상처리를 비롯하여 정보통신, 제어계측, 의용공학, 자원탐사 등 광범위한 분야에서 다방면으로 이용되고 있다.
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