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과학

재표본화

재표본화과학
영문명
Resampling
변환 예
48 kHz에서 44.1 kHz
정수비 표현
출력률 = 입력률 × p / q
주요 처리
보간과 대역 제한
재표본화는 이미 얻은 신호를 새로운 표본률이나 표본 시점에 맞추어 표현하는 처리다. 오디오의 표본률 변환처럼 일정한 간격의 수열을 다른 일정 간격으로 바꾸는 경우가 대표적이다. 배열의 길이만 바꾸는 것과 달리 새로운 시간축과 필터링 조건을 함께 다룬다.

분수 배율로 나타낸다

48,000표본/초를 44,100표본/초로 바꾸는 비율은 147 / 160이다. 개념적으로 147배 업샘플링하고 적절한 저역 통과 필터를 거친 다음 160배 다운샘플링하는 흐름으로 설명할 수 있다. 실제 구현이 거대한 중간 배열을 반드시 만들어야 하는 것은 아니다.

길이와 재생 시간을 구분한다

48 kHz로 표현한 1초 구간을 44.1 kHz로 변환하면 같은 시간에 대응하는 표본 수는 대략 44,100개가 된다. 원래 48,000개를 그대로 두고 표본률 표지만 44.1 kHz로 바꾸면 재생 시간이 약 1.088초가 되어 다른 작업이다.

필터가 필요한 이유

표본을 줄이는 과정에서는 새 표본률로 표현할 수 없는 성분을 미리 줄여야 한다. 표본을 늘릴 때도 0을 삽입한 중간 수열을 그대로 최종 파형으로 보지 않고 보간 필터를 고려한다. 변환 비율이 같아도 필터의 통과 대역과 감쇠 조건에 따라 결과는 달라진다.

구간의 양끝을 확인한다

유한 데이터의 앞뒤에는 필터 계산에 필요한 이웃 값이 충분하지 않을 수 있다. 경계를 어떻게 연장하는지, 필터 지연을 보정하는지에 따라 끝부분과 출력 길이가 달라진다. 변환 결과를 비교할 때는 시간 위치와 경계 처리 조건도 함께 확인한다.

관련 문서

업샘플링 / 다운샘플링 / 데시메이션 / 표본화 / FIR 필터 / 군지연 / 저역 통과 필터