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과학

군지연

군지연과학
영문명
Group delay
대표 표기
τg
계산 기준
위상 응답의 기울기
디지털 표현
샘플 수 또는 시간
군지연은 필터의 위상이 주파수에 따라 변하는 기울기로부터 정의하는 지연 특성이다. 군 지연이라고도 쓴다. 각주파수에 대한 연속적인 위상 응답의 미분에 음수를 붙여 구하며 위상 지연이나 모든 신호의 단일한 도착 시간과 항상 같은 것은 아니다.

미분에 쓰는 단위를 맞춘다

위상 φ를 rad, 각주파수 ω를 rad/s로 나타내면 군지연은 -dφ/dω이고 단위는 초다. Hz를 사용하는 f에 대해 같은 위상을 미분한다면 -1/(2π)를 곱해야 초가 된다. 디지털 각주파수를 rad/sample로 쓰면 결과는 샘플 수가 된다.

순수 지연의 예

입력을 2 ms만큼 그대로 늦추는 가상 시스템의 위상은 φ = -ω×0.002다. 이를 각주파수로 미분하고 음수를 붙이면 모든 주파수에서 군지연은 0.002 s다. 샘플링 속도가 1만 Hz라면 같은 시간은 20개 샘플 간격에 해당한다.

선형 위상 FIR의 지연

길이가 L인 표준적인 인과 선형 위상 FIR의 군지연은 위상이 정의되는 대역에서 (L-1)/2 샘플이다. 예를 들어 길이 21인 필터라면 10샘플이며 샘플링 속도가 2000 Hz일 때 5 ms다. 필터 길이가 21이라는 말을 21샘플 지연과 혼동하지 않는다.

데이터를 비교할 때

필터 전후 값을 비교할 때 시간 정렬을 무시하면 서로 다른 시점의 값을 오차로 계산할 수 있다. 군지연이 주파수별로 다르면 단일한 이동만으로 모든 차이를 보정하기 어렵다. 위상이 감겨 보이는 점프를 그대로 미분하는 문제나 응답이 0에 가까운 곳의 불안정한 추정도 구분한다.

관련 문서

주파수 응답 / FIR 필터 / IIR 필터 / 임펄스 응답 / 샘플링 주파수 / 이동 평균 필터