[멀티미디어 시스템] 시그널(signal), Information to signal transformation

안녕하세요 소프트웨어 공부하는 레오존입니다.

 

 

멀티미디어 또는 멀티미디어 프로세싱을 가능하게 하는 기초적인 지식들이 존재합니다. 멀티미디어 프로세싱에 대해 본격적으로 배우기 전에, 멀티미디어 프로세싱을 이해하기 위한 기초적인 지식들을 먼저 학습해야 합니다.

이번 포스팅에서는 시그널(signal)과 Information to signal transformation에 대해 정리해 보도록 하겠습니다.

 

 

 

signal

information은 우리 눈에 보이지 않습니다. 따라서 우리가 정보를 처리한다 하는 개념은 눈에 보이지 않는 추상적인 information을 signal로 변환한 후에 처리하는 과정을 거칩니다.  반면에 signal은 아주 구체적으로 존재하는데, 정보를 전류나 전압 같은 전적인 파형으로 구체적으로 표현한 것을 signal이라고 할 수 있습니다. 그리고 그 signal을 우리가 측정할 수도 있습니다.
정보를 운반하는 수단은 signal이 됩니다. 우리 주변에 존재하는 음성, 음악, 그리고 사진을 찍을 때 빛을 읽어들이는 이미지의 원천 같은 것들이 아날로그로 존재합니다. 예를 들어 소리의 경우, 시그널이 우리 눈에 보이지 않지만 파동의 형태로 귀에 전달 되고 있습니다. 또한, 시그널에 아무 처리를 하지 않으면 기본적으로 전부 아날로그 시그널로 존재합니다. 그렇기 때문에 멀티미디어 프로세싱이 가능하려면 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 변환해야 합니다.

 

 

 

Information to signal transformation

예를 들어 음성을 시그널로 변화하려면 마이크로 폰 같은 것을 이용해 녹음을 합니다. 마이크로 폰 안에는 transducer라는 것이 존재합니다. transducer는 변환기를 말하며, 내가 말하는 음성 정보를 받아들여서 전기적인 파형을 가진 시그널형태로 변환해 줍니다.
information 형태에서 시그널 형태로 변환하게 되면 실험실에서 oscilloscope 장비를 통해 signal 파형을 측정할 수 있습니다. 또한, signal은 멀티미디어 information을 운반할 수 있는 수단이 됩니다. 

 

 

information을 signal로 변환하는 과정에 관련된 하나의 예시를 보청기로 들 수 있습니다.
예전에는 아날로그 보청기를 사용했으나, 지금은 디지털 보청기를 많이 사용합니다. 아날로그 보청기는 단순히 들어오는 소리를 증폭해서 들려주는 역할을 수행합니다. 그러나 사람마다 들리지 않는 소리의 주파수가 다르기 때문에 그 사람에게 맞는 보청기를 제작해야 하는데 아날로그 보청기와 달리 디지털 보청기는 안 들리는 주파수 부분만 증폭할 수 있습니다. 

 

마이크로폰은 눈에 보이지 않는 음성 정보를 받아들여 신호로 변환합니다. 즉, 마이크로폰 안에 존재하는 transducer가 사람의 음성을 받아들여 신호로 바뀝니다. 특히 마이크로폰 안에는 진동판이라는 것이 존재합니다. 진동판은 스프링과 유사한 것인데, 사람이 말하는 소리의 세기에 따라 진동판이 움직입니다. 그럼 그 진동판이 움직이는 크기가 아날로그 크기로 변환됩니다. 그리고 디지털 보청기이기 때문에 디지털 신호로 처리하려면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해야 합니다. 이러한 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 것을 A/D 컨버터(Analog-to-digital converter)라고 합니다. A/D 컨버터를 거친 후에 DSP를 거칩니다. DSP(Digital Signal Processor)는 디지털 신호 처리 장치로, 보통 칩의 형태로 존재합니다.

dsp(Digital Signal Processor)에서 특정 사람이 듣지 못하는 특정 주파수대만 골라 증폭해 주는 역할을 수행합니다. 마지막으로 증폭된 소리가 스피커를 통해서 나가는 과정을 거쳐야 하는데, 스피커를 통해 나간 소리는 아날로그 신호이기 때문에 기존 특정 주파수를 증폭한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 역할을 수행하는 D/A 컨버터(digital-to-analog converter)가 필요합니다. D/A 컨버터를 통해 아날로그 신호로 바뀌게 된 소리는 스피커를 통해 귀로 전달되게 됩니다.

디지털 시스템에 대해 착각하는 것이 입력과 처리하는 것, 출력도 전부 디지털이라고 생각하는데 잘못된 생각입니다. 입력신호와 출력신호는 모두 아날로그 형태로 존재합니다. 

입력도 아날로그이고 출력도 아날로그 형태인데 왜 굳이 디지털로 변환하는 번거로운 과정을 거칠까요? 그냥 아날로그 신호 형태로 입력받아 아날로그로 처리하고 아날로그 형태로 출력하면 안 될까요?

그 이유가 디지털 시그널이 잡음(노이즈)에 강인하기 때문입니다. 시그널 퀄리티가 높아지기 때문이죠. 

 

한 2000년 정도 들어와서 대학교 교과과정이 다 디지털로 바뀌게 되었습니다. 그 이전만 해도 아날로그에 대해서 공부를 많이 했으나, 지금은 아날로그에 대한 교과과정이 거의 없습니다. 디지털에 대해서는 잘 알고 있는 사람들이 많기 때문에, 실제 요즘은 기업에서 아날로그 신호를 다루는 인재를 요구하고 있다고 합니다.

 

 

 

지금까지 시그널(signal)과 시그널 변환, 아날로그와 디지털 시그널의 특성에 대해 정리해 보았습니다. 

감사합니다.