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과학

다운샘플링

다운샘플링과학
영문명
Downsampling
정수 배율 M
M개 간격으로 한 표본 선택
표본률
입력 표본률 / M
주요 문제
대역 중첩과 에일리어싱
다운샘플링은 신호를 더 낮은 표본률로 표현하는 처리다. 정수 배율의 기본 연산에서는 일정한 간격으로 표본을 선택하고 나머지를 버린다. 단순 선택 연산은 평균이나 저역 통과 필터를 자동으로 적용하지 않는다. 필요한 대역 제한 처리를 별도로 고려해야 한다.

시작 위치에 따른 선택

수열 2, 5, 8, 11, 14, 17을 두 배율로 줄인다고 하자. 첫 표본에서 시작하면 2, 8, 14가 남고 두 번째 표본에서 시작하면 5, 11, 17이 남는다. 배율만 같아도 시작 위치에 따라 결과는 달라진다.

평균을 구하는 연산과 다르다

앞의 첫 방식은 2와 5의 평균을 구하지 않고 2만 선택한다. 두 값씩 평균내는 처리는 먼저 필터링을 하고 출력을 줄이는 별도의 과정이다. 데이터의 개수를 같게 줄인다고 연산의 의미까지 같지는 않다.

새 시간축으로 해석한다

입력 표본률이 12 kHz이고 배율이 3이면 출력 표본률은 4 kHz다. 입력에서 세 표본마다 선택한 값은 출력 시간축에서는 연속한 표본이 된다. 원래 표본률로 재생하면 시간 길이와 주파수 해석이 의도와 달라진다.

줄이기 전에 대역을 검토한다

실수 기저대역 신호를 4 kHz로 나타내려면 새 나이퀴스트 주파수는 2 kHz다. 그 위의 성분이 남아 있으면 낮은 대역으로 겹쳐 보일 수 있다. 저역 통과 필터를 포함한 전체 데시메이션 과정과 표본 선택만 수행하는 연산을 구분하면 처리 순서를 이해하기 쉽다.

관련 문서

데시메이션 / 업샘플링 / 표본화 / 나이퀴스트 주파수 / 에일리어싱 / 저역 통과 필터 / 이동 평균 필터