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샘플링의 기초강좌
게시물ID : sound_3333짧은주소 복사하기
작성자 : 그눈빛사랑(가입:2011-09-10 방문:2277)
추천 : 2
조회수 : 384회
댓글수 : 53개
등록시간 : 2018/03/13 21:31:09

샘플링의 기본 원리를 많은 분들이 알았으면 하는 생각에서 적습니다.



샘플링2회.jpg
소리는 기본적으로 파형의 모습을 하고 있습니다.
1초에 한번 진동을 하면 1Hz라고 합니다.
1Hz를 기록하려면, 몇번 샘플링 해야 할까요?
네, 당연히 두번입니다.
올라갔을때 한번, 내려갔을때 한번, 총 2번을 해야 완전한 파형을 기록할수 있습니다

그런데, 샘플링을 할때 Hz라는 단위를 사용합니다.
동영상과 같이 프레임이나, Count등의 단위를 사용했다면, 오해를 하는 사람이 없을것인데,
Hz라는 단위를 사용해서, 많은 사람들이 주파수와 샘플링 Hz를 혼동하고 있습니다.



샘플링어긋난2회.jpg
그럼, 1Hz를 담기 위해서, 초당 2번 샘플링 하면, 완전한 파형을 기록할수 있을까요?
정답은 아닙니다.
녹음 버튼을 누를때, 정확히 파형의 최고지점에서 손가락이 누른다면, 가능하겠지만, 
0.0s에누르면, 1Hz로 진동하는 파형은 있지만, 샘플링은 0의 값을 기록할 뿐입니다.
오직, 0.25s에 누를때, 127의 최고값을 기록하면서, 파형을 온전하게 기록할수 있습니다.

그래서, 인간이 들을수 있는 가청주파수인 20Khz를 기록하기 위해서는 40Khz를 최소한으로 요구한다
라는 말을 하는것입니다.
40Khz로 기록하면, 가청주파수를 완전히 기록할수 있다는 말이 아니라요.



샘플링4회.jpg
그럼, 1hz를 기록하기 위해서, 2회가 아니라, 4회로 늘리면 어떻게 될까요?
최악의 경우 0.125s, 0.375s, 0.625s, 0.875s에 기록 하면서, 최고 파형을 피해갈수 있습니다.



샘플링8회.jpg
여기에서 8회로 다시 늘리면, 잘못샘플링할 가능성을 크게 줄일수 있습니다.

인간의 귀는 20Khz까지 들을수 있지만, 44Khz가 아니라 96Khz, 192Khz로 담는 이유는, 
돌고래의 목소리를 기록하기 위해서가 아니라, 가청주파수의 파형 오차를 줄이기 위함입니다.

위에도 지적했듯이 샘플링 레이트라는 말은 오해를 사기 쉽습니다.
수정한다면, 20Khz의 가청주파수를 담기 위해서, 최소 2만2천번, 오차를 줄이기 위해서, 19.2만번까지 기록한다
라고 한다면, 쉽게 이해할수 있을것이라고 봅니다.





샘플링4회.jpg
원본 파형

복구된파형.jpg
DAC에서 생성된 파형

업스케일은 어떻게 만들까요?
0.125s, 0.375s, 0.625s, 0.875s 총 4번을 기록했다면, 위로 2번 올라간 이상한 파형이 만들어집니다.
업스케일링은 0.125s, 0.375s사이에 0.25s공간을 만들고, 이 이상한파형이 사실은 위로 값이 있을것이다
라고 추측을 할수 있습니다.
그러면, 그공간에 추측된 값을 넣는것이죠.
참 쉽죠?

하지만, 어디까지나, 추측이므로, 틀릴수 있습니다.
팟플레이어에 DmitriRender라는 프로그램이 있습니다.
프레임 사이에 임의의 프레임을 넣어서 영상을 부드럽게 만드는것이죠.
개발자의 입장에서는 복구한다고 생각할수 있겠지만, 소비자의 입장에서는 그냥 부드럽게 볼수 있으면 됩니다.

사운드에서도, 마찬가지로, 앞뒤 값을 참고해서, 중간값을 임의로 계산해서, 넣을수 있습니다.
원본하고 다르며, 굳이 원본과 같을 필요도 없습니다.
음악감상하기에 좀더 편하게, 즐겁게 들을수 있으면 되니깐요.
물런, 생성하는 로직은 최대한 원본을 추측하며 만들겠지만요.

당연히, 부실한 샘플링 레이트로 인해서 재생된 44Khz 소리보다, 업스케일링해서 만들어진 96Khz, 192Khz의 소리가 훨씬더 좋은 소리를 들려줍니다.

p.s 틀린내용, 오탈자 지적 환영합니다

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