저아래 종남님께서 올리신 글에 대해 한번 논해 보겠습니다.
인용시작----------------------------------------------------------------
아날로그 신호는 66.15Khz 이상까지 있습니다..
하지만 .. 44.1Khz는 22.05Khz 음파까지 밖에 담을 수가 없습니다.
그럼 22.05Khz이상의 음파신호는 어떻게 되느냐..
그림의 것처럼.. 22.05Khz의 신호에 누적이 되면서..
원래의 22.05신호를 오염시켜버립니다..
그래서.. 녹음시에는. 필터를 사용해야 하는데..
이 때 사용하는 필터가. 필터로 인한 왜곡을 피할 수가 없다고 했지요..
------------------------------------------------------------------인용끝
나이퀴스트 샘플링 이론의 출발점은 대역 제한된 신호라는 전제 입니다.
설명이 좀 이상하지만 맞는 내용 입니다.
인용시작----------------------------------------------------------------
그래서 이문제를 피할려고 192khz로 녹음을 한다는 이야기를 했습니다.
하지만 언젠가는 다시 44.1Khz로 다운그레이드를 시켜야겠지요...
그럼 그 과정에서 똑같은 문제점이 생깁니다... 어쩔수가 없는 문제입니다...
즉 44.1Khz는 이런 원리 때문에..
절대로 정확한 0~22.05Khz의 음파신호를 원래대로 녹음도 음반에 담을 수도 없습니다..
------------------------------------------------------------------인용끝
아닙니다.
오버샘플링을 하고 decimation 하는 과정에 대역이 좁혀 집니다.
만약 3배의 오버샘플링을 했다면 1/3로 Decimation 하면 대역폭도 1/3로 줄어 듭니다.
그럼 나머지 2/3 영역에 속하는 신호성분은? 사라집니다.
그러나, 22.05KHz 근처의 신호는 필터의 특성에 영향을 받습니다.
인용시작----------------------------------------------------------------
그런데. 이것은.. 피크의 디지털 신호값에 의해서 단 하나의 아주 깨끗한..
포물선이 만들어진다는 것을 전제로 합니다..
하지만 딱 하나의 깨끗한 포물선만이 만들어질까요???
<그림1>
이런 식으로 됩니다.. 실제는요... dV/dt값이 무한의 값을 가진다면 딱 하나의
포물선만이 만들어지겠지만.... dV/dt값은 현실에서는 항상 유한하기에
이런식으로 신호전에 작은 포물선을 하나(혹은 여러개) 만들고 다시 신호후에
거울상의 미처 생각지 못한 포물선을 더 만듭니다... (링잉 노이즈)
------------------------------------------------------------------인용끝
무엇을 말씀하는지 도무지 이해하기가 어려워 한참동안 생각 했습니다.
아마도 임펄스 응답과 임펄스 신호의 주파수 성분, dV/dt가 무한대가 아닌 시간축 길이를 가지는 구형신호의 주파수 성분등을 짬뽕해서 생각 하신듯 합니다.
<그림1>에서 위의 파형은 임펄스 입니다.
아래 그림은 링잉 노이즈도 아니고, 생각지 못한 포물선은 더더욱 아닙니다.
sinc function 입니다. sinc(x) = sin(x)/x 로 정의 됩니다.
둘다 시간영역의 파형이고 위 그림의 임펄스 신호에 대한 응답특성이 아래 그림의 sinc function 특성을 가지는 시스템은 완전한 형태의 구형 특성(사각 모양)의 LPF를 구현 할 수 있음을 의미 합니다.
이상적으로 이런 전달특성을 가지는 시스템을 통과 할 때 완벽한 cutoff 특성을 가지는 low pass filter가 구현 될 수 있습니다. 즉, 구형(사각모양)의 이상적인 LPF가 구현됩니다.
그러나, 실제에 있어서는 이러한 완벽한 구형의 LPF는 존재 하지 않습니다.
왜냐하면 , sinc function 의 정의가 무한 과거로 부터 무한 미래 까지 신호가 위의 그림처럼 커졌다 작아졌다를 반복하면서 0에 수렴하며 존재 해야 한다는 것을 의미 하기 때문인데, 이러한 시스템은 존재 하지 않기 때문이며, 존재 한다 하더라도 원하는 응답 특성을 얻기 위해서는 무한 과거로부터 신호가 존재 했어야 하고, 무한 미래까지 기다려야 원하는 특성을 얻을 수 있기 때문 입니다. 불가능 하죠..
그러나, 현실적인 범위에서는 구형에 가까운 모양의 주파수 특성을 가지는 필터를 구현할 수 있습니다. sinc function을 적절한(유한한) 과거로부터 적절한(유한한) 미래 까지의 응답으로 제한 하면 가능해 집니다. 물론 주파수 응답 특성은 완전한 구형이 아닌 구형에 가까운 모양이 될 것입니다.
구형(사각모양)의 완전한 주파수 응답특성을 가지는 이상적인 LPF가 존재하지 않는 이유가 바로 여기에 있습니다.
다음 그림을 보겠습니다.
<그림 2>
이 그림에서 종남님은 이런 설명을 하십니다.
인용시작----------------------------------------------------------------
이런 식으로 각각의 포물선의 합의 값이 최종 아날로그 신호값이 됩니다...
그럼 보면.. 0점 선에 걸치는 미처 예상치 못한.. 신호들이 계속 합의 값에
영향을 끼치지겠지요...... 이 0점선에 걸치는 작은 포물선의 부분합의 값이
0이 되지 않는한.. 항상 아날로그 신호는 왜곡이 될 수 밖에 없습니다...........
------------------------------------------------------------------인용끝
과연그럴까요?
왜곡되는 이유를 미처 예상치 못한 신호들이 계속 합의 값에 영향을 끼치기 때문이라 하십니다.
깊이 이해를 못하신 탓이겠지만 전혀 엉뚱한 해석을 하고 계십니다.
그림에서도 나타나 있듯이 sinc 함수가 피크값을 가지는 점에서는 다른 sinc 함수들의 값은 0 입니다. 이것은 연속되는 펄스 열들이 이전의 펄스와 이후의 펄스의 피크값에는 영향을 주지 않음을 뜻합니다. 왜 그런지는 그림에 이미 나와 있습니다. sinc 함수의 값이 0인 지점은 펄스열이 반복되는 주기와 같기 때문입니다.
여기서 피크값은 원래 신호의 크기에 대응 됩니다.
그럼 복잡해 보이는 저 그림이 의미하는 바는 무엇일까요?
바로 어제 그저께 20KHz 샘플링 데이터들이 도저히 사인파가 될 것 같지 않은데 사인파가 만들어 지는 이유를 시간축상에서 보여주고 있는 것입니다.
펄스와 펄스 사이의 sinc 함수 값들이 서로 더해져서 파형의 모양을 보간하고 있는 것입니다. 그 더 해진 결과가 그림에서 SUM OF ALL IMPULSE RESPONSES 라고 표현된 포락선 입니다.
여기서 인용하지는 않았지만 종남님 글의 첫번째 그림의 샘플링 되기전의 파형과 같아 보이지 않나요?
여기서 한가지, 종남님께서 늘 입에 달고 계시는 지터가 영향을 주는 이유도 이 그림에서 알 수 있습니다.
그림<2>에서 펄스열의 간격이 일정하지 않을 때 앞뒤 펄스들은 서로 간섭을 일으킬 수 있습니다.(이것도 Intersymbol Interference라고 해도 되려나?)
0이 되어야할 지점이 0이 되지 않는 경우는 지터에 의한 시간축 배열이 균일 하지 않을 때 입니다.
푸리에변환에는 이러한 관계가 있습니다.
주파수 영역에서의 곱은 시간영역에서 컨벌루션 이고,
시간영역에서의 곱은 주파수 영역에서 컨벌루션 이다.
위의 그림은 컨벌루션의 전형적이고 개념적인 그림이고, 이것은 주파수 영역에서 곱의 형태로 나타나는데 주파수 영역의 곱의 의미는 LPF를 통과 한다는 의미인 거죠..
종남님 글의 마지막 부분 입니다.
인용시작----------------------------------------------------------------
그럼 어떻게 해야.. 0점선에 걸치는 작은 포물선의 부분합계의 값이 0이 되게
만드느냐........... 그것은 신호를 계속 잘게 쪼갤 수 밖에 없습니다...
무수하게 잘게 쪼개면 작은 포물선의 값은 다음 포물선의 값에 의해 상쇄가
되므로.. 쪼개면 쪼갤 수록.. 점점 0값에 수렴이 되는 것이지요..
------------------------------------------------------------------인용끝
이건 무슨 뜻인지?
아무도 이해 할 수 없는 종남님표 이론 입니다.
위에서 말씀드렸듯이 상쇄할 필요가 없고 저 파형들이 더해져야 원래의 신호가 재생됩니다.
정리하면
종남님께서 인용하신 그림은 디지털이 원 신호를 표현할 수 없다는 것을 의미 하는 것이 아니라 오히려 대역제한된 샘플링된 신호가 완벽히 복원되는 과정을 설명하는 자료인 것입니다.
정 반대의 해석을 하고 계신거죠..
에휴...이 밤에 뭐하는 건지 한잔 하고 들어 왔는데 술이 다깼네요...
혹 잘못된 곳 있으면 지적 해 주세용........^^