소리의 디지털 표현
소리는 연속적인 파동(아날로그 신호)으로, 이를 컴퓨터가 이해할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 과정이 필요합니다.
이 과정은 크게 세 단계로 나뉩니다:
1. 표본화(Sampling): 연속적인 소리 파형을 일정한 시간 간격으로 나누어 측정
2. 양자화(Quantization): 측정된 값을 특정 범위의 숫자로 표현
3. 부호화(Encoding): 숫자를 0과 1의 비트로 변환
이 과정을 통해 우리는 소리를 디지털로 저장하고 재생할 수 있게 됩니다.
1단계: 표본화 (Sampling)
표본화란? 아날로그 소리 파형을 일정한 시간 간격으로 나누어 소리의 강도를 측정해서 샘플을 추출하는 과정입니다. 이 때, 이 일정한 시간 간격에 따라 소리의 강도를 측정하는 것을 주기라고 합니다.
주기의 횟수가 너무 적으면 원래 소리를 제대로 재현해내지 못하며, 주기의 횟수가 너무 많으면 정확한 소리를 측정할 수 있지만 용량이 너무 커집니다.
예시 : CD 오디오는 1초에 44,100번 표본화(44.1kHz)합니다. 이 말은 매 1/44100초마다 한 번씩 소리의 크기를 측정한다는 뜻입니다.
1. 슬라이더를 움직이면 표본화 주기(1~12)가 바뀌며, 그래프가 실시간으로 갱신됩니다.
2. 파란 점: 표본화값(실수값)만 표시됩니다.
3. 각 점 위에 표본화값이 표시됩니다.
오디오 파일 업로드
지원 형식: WAV, MP3, OGG, M4A
2단계: 양자화 (Quantization)
양자화란? 표본화에서 추출된 샘플을 특정 범위의 숫자로 표현하는 과정입니다.
양자화 잡음 : 양자화 과정에서 일부 소리 정보가 손실되어 이로 인해 잡음이 발생하는 것을 말합니다. 비트를 많이 사용할수록 더 정밀하게 표현할 수 있고 잡음은 줄어듭니다.
예시 : 16비트 양자화는 2¹⁶ = 65,536단계로 진폭을 나누는 것을 의미합니다. 각 샘플은 가장 가까운 레벨에 반올림되어 저장됩니다.
1. 아래 그래프는 총 4비트를 사용하여 0~15 사이의 숫자 범위로 표현됩니다.
2. 작은 숫자는 표본화값을 의미하며, 검은 숫자는 양자화값을 표시합니다.
3. 각 막대 위에 양자화 값이 표시됩니다.
3단계: 부호화 (Encoding)
부호화란? 양자화를 통해 구한 숫자를 0과 1의 비트로 변환하는 과정입니다.
부호화 단계에서는 용량을 줄이기 위한 압축 기법을 적용하기도 합니다.
예시 : 16비트 양자화된 값 하나는 2진수 16자리로 표현됩니다. 이렇게 하면 컴퓨터나 디지털 장치가 저장하거나 전송할 수 있습니다.
음질 지표
양자화값(정수)과 부호화값(4비트 이진수)이 나란히 표시됩니다.