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과학

데시메이션

데시메이션과학
영문명
Decimation
분야
다중 샘플링 속도 신호 처리
기본 구성
필터와 다운샘플링
정수배 출력 속도
입력 속도 나누기 M
데시메이션은 디지털 신호의 샘플링 속도를 낮추는 처리다. 보통 에일리어싱을 억제하는 필터링과 일정 간격의 샘플 선택을 함께 뜻한다. 정수 M배로 낮추면 출력 샘플링 속도는 입력의 M분의 일이 된다.

데이터 일부를 버리기 전에 준비한다

M개마다 하나를 남기는 선택 자체는 다운샘플링이라고 부른다. 그러나 샘플링 속도가 낮아지면 구별할 수 있는 주파수 범위도 달라진다. 일반적인 저역 신호에서는 새 나이퀴스트 주파수 밖의 성분을 미리 억제해야 원하는 대역으로 접혀 들어오는 영향을 줄일 수 있다.

출력 속도의 계산

입력이 초당 4만8000개 샘플이고 4배 데시메이션을 한다면 출력은 초당 1만2000개다. 출력의 나이퀴스트 주파수는 6 kHz다. 출력에서 4 kHz까지 사용하려는 가상 설계라면 보존 대역과 억제 대역 사이의 전이 구간도 고려해 필터를 정한다.

필터를 생략했을 때

앞의 예에서 입력에 10 kHz 정현파가 있고 이를 억제하지 않은 채 12 kHz로 다운샘플링하면 2 kHz 성분으로 나타날 수 있다. 10과 12의 차이가 2이기 때문이다. 이렇게 겹친 뒤에는 단순한 저역 통과 필터만으로 원래의 2 kHz 신호와 구별해 제거할 수 없다.

속도와 대역은 함께 바뀐다

샘플 개수가 줄어 저장량과 후속 처리량을 줄일 수 있지만 유지 가능한 신호 대역에도 제약이 생긴다. 필터의 지연과 끝부분 처리도 결과에 영향을 줄 수 있다. 실제 구현은 여러 단계를 나누거나 효율적인 구조를 사용할 수 있어도 필요한 대역 제한을 생략하는 것은 아니다.

관련 문서

에일리어싱 / 나이퀴스트 주파수 / 샘플링 주파수 / 저역 통과 필터 / 오버샘플링 / 델타 시그마 ADC / 안티앨리어싱 필터