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과학

상호상관

상호상관과학
영문명
Cross-correlation
비교 대상
두 신호
가로축
상대 지연 또는 래그
주요 용도
정렬과 지연 추정
상호상관은 두 신호의 상대적인 시간 위치를 바꾸어 가며 유사성을 계산하는 방법이다. 시간 지연을 추정하거나 알려진 패턴을 찾는 데 사용할 수 있다. 지연의 부호와 정규화 방식은 정의에 따라 달라지므로 계산 관례를 먼저 확인한다.

밀어 보며 곱을 더한다

실수 유한 수열에 대해 rxy[k] = Σ x[n+k]y[n]으로 정의하는 관례를 생각할 수 있다. 범위 밖은 0으로 두고 겹치는 값의 곱을 더한다. 복소수 신호에서는 한쪽 값의 복소 켤레를 사용하는 정의를 확인해야 한다.

한 샘플 지연의 예

가상의 수열 x = [0, 2, 1, 0, 0]과 y = [0, 0, 2, 1, 0]을 비교하자. 같은 위치끼리 곱하는 k=0에서는 합이 2다. 위 정의에서 k=-1이면 두 패턴이 맞아 2×2 + 1×1인 5가 된다. y가 x보다 한 샘플 늦지만 이 관례의 상관 봉우리는 음의 래그에 나타난다.

정규화를 구분한다

원래 곱의 합은 신호의 진폭과 길이에 영향을 받는다. 에너지로 나누거나 겹치는 샘플 수에 따라 보정하는 등 서로 다른 방법이 있다. 평균을 제거했는지도 확인한다. 정규화하지 않은 상관값을 항상 -1과 1 사이의 상관계수라고 해석해서는 안 된다.

봉우리 하나의 한계

반복되는 패턴은 여러 지연에서 비슷한 봉우리를 만들 수 있다. 잡음이나 진폭 변화, 짧은 겹침도 결과에 영향을 준다. 가장 큰 봉우리의 위치만으로 물리적 원인이나 인과관계를 증명할 수는 없으며 가능한 지연 범위와 신호의 생성 조건을 함께 확인한다.

관련 문서

합성곱 / 순환 합성곱 / 샘플링 주파수 / 군지연 / 신호대잡음비 / 이산 푸리에 변환