[펌]양자화 노이즈란

과의 대화에서 양자화 노이즈에

대한 이야기가 나왔다.

분명히. 나이퀴스트 이론에 위해서 샘플링주파수는, 인간 가청주파수인 22000hz 의 2배인
44000hz 또는 그 이상이 되어야 한다는것을 알았다.
왜냐하면, 그 이하에서는 알리어스 (Aliasing error) 라 불리는 전혀 엉뚱한 파형이 결과물로
튀어나오기 때문이다.

(붉은 색이 원파형, 파란점이 샘플링(2배 이하의 간격으로) 파란선이 결과물

만약 아래의 검은색 파형이 22000hz 의 사인파형이라면,

22000hz 로 간격을 잡아 샘플링한것이 붉은점.->결과물은 DC 
22000hz 의 4/3 속도로 더 빠르게 샘플링한것이 파란점 -> 결과물은 Aliasing signal...

결국 22000hz 의 2배인 44000hz 보다 작은 간격으로 샘플링하면, 가청주파수의 가장 높은 
파형은 엉뚱한 파형들로 재탄생하는것이다...라는 말은 22000hz 를 재생못한다.

하지만 보라색 선은 22000hz 의 정확히 2배인 44000hz 로 간격을 잡아 샘플링했다.
결과물은 22000hz 의 삼각파형.

삼각파는 사인파보다 배음을 약간더 가지고 있을뿐이므로, 필터를 걸어서 기음만 남기고 22000hz 이상의 배음을 cut 해버리면, 다시 sine 파형으로 재생된다.따라서 원래의 22000hz 의 사인파를재생할 수 있다.

어쨋든. 나이퀴스트 이론에 의해서 2배의 주파수로 샘플링하면 원래 파형을 얻을 수 있다.


하지만 왜 44100hz 인가..? 44000hz 로도 가청주파수 영역을 완벽히 재생할 수 있는데....왜 44.1kh 인가...

CD 라던지, 표준은 44000 hz 가 아니고, 44100hz 이다. 즉 44.1khz ..
단순히 2배를 한것에 100을 더한 이유라도 있는가?



그것은 양자화 노이즈 때문이다.

어떠한 파형을 44000hz 로 퀀타이즈(양자화) 하여 샘플링하게 되면, 22000hz 의 노이즈가
생성된다. 

다름이 아닌 위와 같은 노이즈인데, 순전히 이것은 우리귀의 자동 필터링 특성을 이용한것이라 할 수 있다.22000hz 는 모든 사람이 똑같이 22000hz 의 가청 능력을 지닌것은 아니지만, 업계 표준은 있어야 하지 않겠는가.

여튼, 빨간색 파형은, DAC 를 통해 나오는 파형이고,녹색파형은, 원래의 파형이다.
우리는 녹색파형 을 들어야 하지만, 실제로는 빨간색 파형을 듣고 있지 않은가.
그 이야기는 녹색파형+파란색파형=빨간색 파형.

그러니까 녹색파형도 듣게 되면서 쓸대없는 파란색 파형도 같이 듣게 된단 이야기다.

단. 이 파란색 파형이 22000hz 이하라면.들리게 되겠지만

만약 이 파란색이 22000hz 이상의 주파수이면,
파형이 있다 하더라도, 우리귀가 가청 주파수가 아니라서 인식을 못하니까...

그래서 44000hz 로 퀀타이즈 되어 다시 우리에게 재생되는 소리는 22000hz 의 이 파란색
파형도 재생되기 때문에, 우리는 쓸대없는 22000hz 의 잡음도 듣게 된다.

이것이 양자화 노이즈 이다.(이 파란색 파형)

하지만 우리가 약간 머리를 써서, 44100hz 로 퀀타이즈  하면, 이 양자화 노이즈는 
22050hz 의 잡음이 되고, 우리 인간의 귀는 22050hz 는 (이론상) 못듣는 소리 이므로
(소머즈나 개의 귀를 가지신분은 들으실듯) 파란색 파형은 못듣고, 원래의 파형과 같은
소리만 듣게 된다.

그래서...44.1khz 이다.


- 물론 양자화 노이즈를 역이용하는 Dithering 은 이것을 거꾸로 노이즈를 생성해서 쏘는것이다.

출처 : http://jazzbass.tistory.com