샘플링 레이트, 양자화, CD, MP3음질 비교

샘플링 레이트, 양자화, CD, MP3음질 비교

//샘플링 레이트(sampling rate)

* 표본화, 샘플링 (sampling)
- 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것
- 표본값은 일정한 간격으로 추출되는데 이 간격을 프레임 (frame) 또는 표본 간격 (sampling interval)

- 샘플링 레이트(sampling rate), 샘플링 주파수( sampling frequency)
    - 초당 샘플링 수
    - 1초에 신호(음파)를 추출(처리,기록)하는 주기(횟수)

- 표본화 정리, 나이키스트-섀넌 샘플링 정리(Nyquist-Shannon sampling theorem), 나이퀴스트의 샘플링 이론(법칙)
    - 가청 주파수의 2배 이상을 샘플링해야 제대로 재생가능
    - 인간의 가청 주파수( 20 ~ 20,000Hz)
    -> 44,100Hz가 표준이 됨

8,000 Hz     전화
44,100 Hz     오디오 CD, MPEG-1 오디오(VCD, SVCD, MP3
48,000 Hz     테입 레코더
88,200 Hz     CD를 위해 사용할 때에 몇몇 전문 녹음 장비
96,000 Hz     DVD-Audio,
192,000 Hz     DVD 오디오,
2,822,400 Hz : SACD

- 오버샘플링(oversampling)
    - 두 배 이상의 대역폭, 또는 샘플링할 수 있는 최고의 샘플링 주파수로 신호를 샘플링하는 것
    - 에일리어싱 방지, 해상도 향상, 노이즈 감소에 효과

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* 양자화 (quantization)
- 표본화된 신호를 디지털 값으로 변환 처리하는 것
- 양자화 폭(최소값과 최대값의 차)은 이진 부호의 비트 수에 의해 결정
- bit depth
    8비트 : 2^8 = 256 간격으로 부호화, 전화 음성
    16비트 : 2^16 = 65,536, CD 오디오
    24비트 : 2^24 = 16,777,216, 프로장비
    32비트 : 2^32 = 4,294,967,296,

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* PCM(Pulse-code modulation), 펄스 부호 변조
- 변조(modulation) : 정보를 저장, 전송하기 위해 전기적 신호로 변환하는 것
- PCM : 아날로그 신호를 균일한 주기로 표본화 하여 양자화 처리 하는 것

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* 부호화, 인코딩(encoding)
- 정보의 형태를 표준화, 보안, 처리 속도 향상, 압축, 전송 등을 위해서 다른 형태로 변환하는 처리

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* CD 오디오 정보량
    - 샘플링 레이트 : 44,100 Hz=44.1 kHz
    - PCM encoding : 16-bit
    - 스테레오
    - 44100 * 16 * 2 = 1,411,000 bps = 1,411 kbps

    - MP3 압축비율 :  128kbps(11:1), 160kbps(9:1), 192kbps(7:1), 320kbps(4:1)
    - 음질 비교(FPI: Fidelity Potential Index)
    http://www.enjoythemusic.com/magazine/manufacture/0909/
        - CD = 7.1
        - MP3(320kbps) = 3.2

참고 : 음질 비교 (mp3, CD, SACD, LP)