매트랩(MATLAB)을 이용한 양자화 및 오디오(audio) 파일 실험

소개글

매트랩을 이용한 실험으로 양자화 및 오디오 파일 실험입니다.

주요 내용은 매트랩을 이용해 양자화를 구현해서 SQNR과 같은 양자화 잡음을 측정하고

실제로 오디오 파일을 매트랩으로 불러와서 실험을 하는 내용입니다.

실험을 하기위해 필요한

모든 전반적인 내용 , 수학적 수식, 매트랩 코드, 실행 결과 그래프

가 전부 포함 되어있습니다.

참고로 이 자료는 모든 조의 자료중에 1등한 자료입니다.

목차

1. Quantization이란 무엇인가? 그 중에서 Uniform quantization 이란 무엇인가?
2. 원래의 신호를 Quantization하면 발생하는 양자화 잡음 (Quantization Noise)에 대해 설명하고, SQNR의 의미를 설명하시오.
3. Uniform Quantization에서 사용하는 비트의 수와 SQNR의 관계를 설명하시오.
4. sample의 값을 signed - 8비트로 양자화하시오. 즉, 최대값 1 은 01111111이 되고, 최소값 -1은 11111111이 되도록 하시오.
5. 값을 구하고Matlab의 Intrep1 함수를 이용하여, 의 값을 구하여 하나의 window에 plotting 하시오
6. Interp1 function에서 METHOD의 값으로 “Nearest”, “Linear”, “Spline”을 사용할 때, 각각 어떤 차이가 있는지 설명하시오.
8. 자신의 목소리를 32Khz, 16-비트, 모노, PCM 방식으로 10초간 녹음한 wave file을 생성하시오.

본문내용

◎ Quantization (양자화)

양자화는 간단히 말해 입력신호를 진폭 영역으로의 이산적인 값으로 변환하는 조작이다.
아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 과정을 간단하게 A/D 변환 (Analog/ Digital) 이라고 부르는데, 이러한 A/D 변환 과정의 핵심은 연속적인 신호를 일정한 시간단위로 쪼개고 각 시간 단위에서의 신호의 크기 또한 정해진 단계만큼 계단화 시키는 것이다.
이때, 표본화란 연속적인 신호를 시간영역(일반적으로 x축)으로의 이산적인 신호로 sampling하는 과정을 말하며 이에 대해 양자화란 신호의 연속적인 값(일반적으로 y축)들을 discrete하게 단계화 하는 과정을 말한다. 따라서 이 단계화를 위해 필연적으로 다양한 근사방법이 요구된다.


연속적인 범위의 값을 갖는 신호를 단계화하면 정도의 차이는 있으나 일반적으로 오차가 발생하는데, 이러한 원신호와 양자화 신호와의 오차를 양자화 잡음(Quantization Noise) 혹은 양자화 오차라고 한다. 원신호의 왜곡을 막기 위해선 신호의 성질과 상태에 따라서 양자화하는 디지털 level의 수를 조절함으로써 적절한 수준의 양자화 에러를 유지해야 한다.


위의 그림은 양자화를 설명하기 위한 그래프에 추가적인 정보를 표시한 그림이다.
여기서 검게 칠해진 부분이 양자화 잡음을 가리킨다. 예를 들어 t1지점에서 1/14의 값은 그 바로 위의 값인 1/7또는 바로 아래 값인 0으로 양자화되는데 만약 0으로 양자화 되었다고 했을 때(버림 근사화) ‘오차1’의 값이 t1에서 양자화 잡음의 값이다. t2에서의 양자화 잡음은 마찬가지로 ‘오차2’이다.

참고 자료

없음