학습목표 신호에 대한 이해와 그 종류를 파악한다. 디지털 신호의 생성 과정을 이해한다. 왜 디지털 신호를 사용하는지 이해한다. 다양한 디지털 신호처리의 응용분야에 대해서 알아본다.
목 차 1. 서론 2. 신호의 종류 3. 아날로그 신호의 디지털 신호처리 4. 응용 분야 2
Section 01 서론 신호와 신호 처리 신호 : 시 / 공간적으로 변화하는 물리량 (아날로그 신호, 디지털 신호) 신호 처리 : 목적에 맞게 가공하는 과정 1800 1900 2000 Fourier Series Riemann Integral Discrete Fourier Transform Sampling Theory Digital Control system Digital Computer Fast Fourier Transform Wavelet Transform [ 신호 처리의 역사와 발전 ]
Section 02 신호의 종류 신호의 종류 – 스칼라 신호 하나의 소스에 의해서 발생되는 신호 하나의 독립 변수로 표현할 수 있다. 수학적 표현 : (a) 음성 신호 (b) 심전도 신호 [그림 1-1] 1차원 신호의 예
Section 02 신호의 종류 신호의 종류 – 벡터 신호 두 개 이상의 소스에 의해서 발생되는 신호 두 개 이상의 독립 변수로 표현할 수 있다. 수학적 표현 : (a) 자연 영상 신호 (b) 초음파 영상 신호 [그림 1-2] 2차원 신호의 예 [그림 1-3] 3차원 신호의 예
Section 03 아날로그 신호의 디지털 신호처리 아날로그 신호의 디지털화 장 점 : 에러 검출 능력, 에러 복원 능력, 다양한 압축 알고리즘 존재 디지털 화 과정 : 샘플링(sampling), 양자화 (quantization) A/D 변환기에 의해 수행 (a) 아날로그 신호 (b) 샘플링에 의한 이산 신호 (b) 양자화에 의한 디지털 신호 [그림 1-4] 아날로그 신호로 부터 디지털 신호를 얻는 과정
Section 03 아날로그 신호의 디지털 신호처리 아날로그와 디지털 신호 아날로그 신호 : 연속 크기, 연속 시간 (예) 심전도(ECG), 뇌전도(EEG) 등 디지털 신호 : 이산 크기, 이산 시간 (예) 컴퓨터 이진 신호
Section 03 아날로그 신호의 디지털 신호처리 원하는 목적에 알맞은 결과를 얻을 수 있도록, 신호에 대해 시스템을 이용하여 교환, 변환, 가공, 전송, 저장 등을 가하는 행위 ▶ 해석 : 신호로부터 원하는 특정 정보를 빼내어 적절한 방법으로 표현 ▶ 합성 : 조절 신호에 의해 원하는 출력 신호를 발생 ▶ 변환 : 신호를 한 물리적인 형태로부터 다른 형태로 변환 ▶ 필터링 : 불필요한 성분을 제거하거나 바람직한 형태로 신호를 변형
Section 03 아날로그 신호의 디지털 신호처리 예시 ‘알리바바와 40인의 도둑’ 이야기에서 “열려라, 참깨”라는 암호로 동굴 문을 여는 장면을 현대판 보안 시스템으로 바꾸어 설명하라. ▶ 마이크(변환) : 음성 신호를 전기 신호로 변환 ▶ 필터(필터링) : 심한 바람소리를 걸러내고 사람 음성만 깨끗하게 뽑아냄 ▶ 암호해독기(해석) : 입력 신호가 “열려라 참깨”가 맞는지를 판별 ▶ 음성 합성(합성) : “출입을 승인합니다”라는 기계음을 발생
Section 04 응용 분야 다양한 응용 분야 디지털 시스템의 강점과 약점 에러 복원 능력이 뛰어남 노이즈에 강함 분류 영상처리 계측 및 제어 음성 처리 군용 통신 생체 신호 응용분야 패턴인식 로봇비전 위성 기상도 영상 압축 스펙트럼 해석 잡음 제거 음성 인식 음성 합성 디지털 오디오 에코 제거 Radar Sonar 미사일 제어 유/무선 통신 데이터 통신 화상 회의 환자 감시장치 MRI/CT/초음파 영상 진단기 ECG/EEG등 에러 복원 능력이 뛰어남 노이즈에 강함 압축 효율성이 뛰어남. 복제하기가 쉬워 도용 및 남용의 우려, 저작권의 보호가 쉽지 않다. 저작권 [그림 1-5] 디지털 영상에 대한 워터마킹 시스템의 예