아날로그 시스템과 디지털 시스템의 비교 분석

본 내용은 " 디지털 신호처리 ) 동일한 아날로그 시스템과 디지털 시스템의 예를 각각 하나씩 들고 장단점을 서로 비교하여 설명 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.01.29

문서 내 토픽

• 1. 아날로그 시스템

  아날로그 시스템은 연속된 크기와 연속된 시간으로 신호를 받으며, 아날로그 신호를 입력받아 아날로그 회로를 통과해 아날로그 출력이 일어난다. 테이프 레코더가 대표적 예로, 모터와 헤드, 메커니즘으로 구성되어 있다. 헤드는 코일을 U자형 철심에 감은 구조로 전자기 신호와 법칙을 토대로 유도 자기장을 형성시켜 신호를 재생하거나 녹음한다. 3헤드 방식을 사용하며 테이프 덱의 잡음이 크고 디지털 시스템보다 2배에서 10배의 잡음이 존재한다.

• 2. 디지털 시스템

  디지털 시스템은 모든 신호가 숫자의 나열로 변환되어 전달되며, 이산 크기와 이산 시간으로 디지털 신호를 받는다. 컴퓨터 이진 신호가 예이며, 여러 수열로 이루어진 처리가 이루어진다. 전처리 필터, A/D 변환기, 디지털 신호 처리, D/A 변환기, 후처리 필터를 거친다. 신호 조작이 쉽고 다양한 처리가 가능하며, 컴퓨터와 소프트웨어를 이용한 개발이 가능하고 프로그램 교체로 다른 성능 구현이 가능하다.

• 3. 아날로그 시스템의 장단점

  장점: 단순한 회로로 구동 가능하며 규격 초과 시에도 기기가 작동한다. 정보 저장에 우수하고 신호 품질이 우수하다. 단점: 시스템 설계와 기판 비용이 매우 비싸며, 잡음에 대한 해결책이 없다. 시간이 지남에 따라 정보 손실이 크고, 신호처리에 있어 복잡함이 존재한다.

• 4. 디지털 시스템의 장단점

  장점: 신호 조작이 쉽고 다양한 처리가 가능하며, 여러 종류의 신호를 동시에 취급할 수 있다. 안정성과 재현성이 뛰어나고 데이터 손상 확률이 낮으며 정확도와 감도 보장이 가능하다. 단점: A/D 변환과 D/A 변환 과정에서 정보 손실이 발생하고, 시간 지연과 속도에 제한이 있다. 시스템 안정 문제 가능성과 finite word length effect가 발생할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 아날로그 시스템

  아날로그 시스템은 연속적인 신호를 처리하는 전통적인 방식으로, 자연 현상을 직관적으로 표현합니다. 음성, 온도, 압력 같은 물리량을 그대로 전달하므로 신호의 손실이 적고 실시간 처리에 우수합니다. 그러나 노이즈에 취약하고 정확한 측정이 어려우며, 저장 및 전송 시 품질 저하가 발생합니다. 현대에는 디지털 기술의 발전으로 점차 대체되고 있지만, 특정 분야에서는 여전히 중요한 역할을 하고 있습니다.

• 2. 디지털 시스템

  디지털 시스템은 정보를 0과 1의 이진 형태로 변환하여 처리하는 현대적 방식입니다. 높은 정확도, 우수한 노이즈 내성, 효율적인 저장 및 전송이 가능하며, 복잡한 연산과 데이터 처리에 탁월합니다. 컴퓨터, 통신, 멀티미디어 등 거의 모든 현대 기술의 기반이 되고 있습니다. 다만 아날로그 신호를 디지털로 변환할 때 정보 손실이 발생할 수 있으며, 초기 구현 비용이 높을 수 있습니다.

• 3. 아날로그 시스템의 장단점

  아날로그 시스템의 장점은 연속적인 신호 처리로 자연스러운 표현이 가능하고, 구현이 상대적으로 간단하며, 실시간 응답성이 우수합니다. 또한 특정 음향 장비에서는 따뜻한 음질을 제공합니다. 단점으로는 노이즈와 간섭에 매우 취약하고, 신호 증폭 시 노이즈도 함께 증폭되며, 정확한 측정과 재현이 어렵습니다. 장거리 전송 시 신호 감쇠가 심하고, 저장 매체의 열화로 인한 품질 저하가 불가피합니다.

• 4. 디지털 시스템의 장단점

  디지털 시스템의 주요 장점은 높은 정확도와 재현성, 우수한 노이즈 내성, 효율적인 데이터 압축 및 암호화가 가능하다는 점입니다. 대량의 정보를 안정적으로 저장하고 전송할 수 있으며, 복잡한 신호 처리와 자동화가 용이합니다. 단점으로는 아날로그 신호를 디지털로 변환할 때 샘플링 오류가 발생할 수 있고, 초기 구현 비용이 높으며, 복잡한 하드웨어와 소프트웨어가 필요합니다. 또한 전자기 간섭에 민감할 수 있습니다.