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과학

양자화 (신호 처리)

양자화 (신호 처리)과학
영문명
Quantization
핵심 과정
입력 구간을 이산 값에 대응
주요 영향
입력 정보의 일부 손실
관련 장치
아날로그 디지털 변환기
신호 처리에서 양자화는 입력값의 범위를 여러 구간으로 나누고 각 구간을 정해진 이산 값으로 나타내는 과정이다. 같은 구간에 들어간 서로 다른 입력은 같은 출력으로 표현될 수 있다.

구간마다 값을 정한다

입력 범위를 겹치지 않는 구간으로 나누고 각각 대표 출력을 부여한다. 어느 구간에 들어갔는지를 알면 대응하는 출력이 정해진다. 경계값을 어느 쪽 구간에 포함할지도 일관된 규칙이 필요하다.

직접 만든 구간 예

0 이상 4 미만인 입력을 폭 1의 네 구간으로 나눈다고 가정하자. 각 구간의 가운데를 대표값으로 쓰면 1.2와 1.8은 모두 1.5로 나타난다. 출력만으로 두 입력이 원래 얼마였는지를 구별할 수 없다는 예다.

오차의 정의

대표 출력에서 입력을 뺀 값을 오차로 정의하면 앞의 두 경우는 각각 0.3과 −0.3이다. 부호를 반대로 정의하면 오차 부호도 바뀐다. 최근접 대표값을 사용하는 균일 구간 내부에서는 오차 크기가 구간 폭 절반 이하라는 관계를 확인할 수 있다.

시간의 이산화와 구별한다

샘플링은 어느 시점의 값을 취할지와 관련되고 양자화는 그 값을 어떤 단계로 표현할지와 관련된다. 시간을 더 촘촘하게 기록해도 각 표본의 대표값 간격이 자동으로 작아지는 것은 아니다. 디지털 측정에서는 두 과정을 나누어 이해해야 한다.

관련 문서

아날로그 디지털 변환기 / 샘플링 주파수 / 나이퀴스트 주파수 / 에일리어싱 / 비트 / 근삿값 / 반올림