소리

소리는 물체의 진동이 매질(공기)를 통해 전달되는 파동(음파 sound wave)을 라고 하며, 즉 진동이라고 생각하면 쉽다. 예를 들어 관악기에서 나오는 소리는 입술이나 리드의 진동이 증폭된 것이고, 사람이 부르는 노래는 성대의 진동에 의해 나온다. 이러한 음파는 크게 단순파, 복합파로 나눠진다.

• 단순파
  음파의 가장 단순한 형태로, 진동으로 만들어지는 파형이 sine wave모양을 보인다.
• 복합파
  일상에서 들을 수 있는 대부분의 소리를 말하며, sine wave들의 합으로 이루어진 파형
  
  

이러한 음파를 이해하기 위해서는 단순파의 구성요소인 진폭, 주파수, 위상에 대해서 알아야한다.

• 진폭 Amplitud
  • 소리의 세기, 강도 Intensity
  • 단위 dB(데시벨)
• 주파수 Frequency
  • 떨림의 빠르기
  • 1초동안의 진동 횟수, 즉 반복적인 패턴이 일정한 시간내에 얼마나 반복되는가.
  • 단위-Hz
  • 주파수가 높으면 높은 소리가 나고, 낮으면 낮은 소리가 난다.
• 위상 Phase
  • 반복되는 파형의 한 주기에서 첫 시작점의 각도 또는 어느 한 순간의 위치
    
    

이러한 음파(진동)는 자연계에서 발생한 것인데, 자연계에서 발생하는 대부분의 거시적인 신호는 아날로그 형태를 가진다. 아날로그는 신호나 자료를 연속적인 물리량으로 나타낸 것으로 여기서 연속적이란 것은 1에서 2까지라고 한다면 그 사이에 무한한 수가 연속적으로 존재한다는 것이다. 이런 연속적으로 존재하는 아날로그 신호를 디지털화하기 위해서는 표본화(Sampling), 양자화(Quantizing), 부호화(Encoding)를 거쳐야한다.

• 표본화 Sampling
  • 연속적으로 흐르는 시간 중에서 대표적으로 몇군데만 골라서 샘플(표본)을 추출하는 것
• 양자화 Quantizing
  • 표본화를 통해서 구해진 데이터가 소수점 아래로 무한히 정밀해질 수 없기에 일정 간격으로 값을 근사하여 구하는 것
  • 근사치이기때문에 아날로그 신호와는 미세한 왜곡이 발생되지만, sampling rate(초당 샘플링 횟수)가 클수록 왜곡이 줄어들어 아날로그와 가까운 형태로 변환된다.
  • samplig rate가 표본화된 최대 주파수의 2배이상이 되어야 왜곡없이 변환할 수 있다. 참고
• 부호화 Encoding
  • 표본화와 양자화를 거친 후 실질적으로 디지털화(0과 1)하는 것