샘플링이란
아날로그 신호를 채취해 내는 것을 말한다. 우리 귀의
가청 주파수는 약 22,050Hz까지 이다. 즉 사람은 초당 22,050번 이상의 주파수를 가지는 소리를
들을 수 없는 것으로 알려져 있다. 따라서 이 이상의 주파수는 기록해서 다시 연주를 해도 우리의
귀가 듣지 못하므로 필요가 없다.
22,050Hz의 주파수를 갖는 소리를 디지털로 변환하기 위해서는
그의 2배인 초당 44,100번의 AD 변환과정이 필요하다. 왜냐하면 주파수란 초당 몇 번의 파형이
나타내는가를 의미하고, 하나의 파형은 상승과정과 하강과정이 있기 때문에 하나의 파형을
나타내기 위해서는 상승했을때와 하강했을때의 2개 값이 필요하다. 이 것이
샘플링 이론(Sampling Theory)이다.
우리가 듣는 CD도 44.1KHz로 샘플되어 저장된다. 그리고 매 변환마다 2byte를 사용한다. 즉 16bit 변환을 사용한다.
이런 과정을 통해 아날로그 신호인 소리가 컴퓨터에 저장되고 , DAC (Digital to Analog Converter)
를 통해 전달되는 것이다.
이제 다른 것을 생각해보자. 16bit, 44.1KHz로 1초간 채취된 소리를 16bit, 88.2KHz로 0.5초간
연주한다면 어떻게 될까? 이런 경우 모든 소리는 2배 빠른 속도로 연주된다. 각 소리는 2배의 주파수를 가지고 연주될때 사람의 귀에는 음 높이가 한 옥타브 올려져 들리게 된다. 예를 들어
원래 채취한 소리가 C4음이었다면, 귀에 들리는 소리는 C5음이 된다. 다시 말해서 같은 소리의
주파수를 2배로 올릴수록 한 옥타브씩 음 높이가 올라간다. 반대로 16bit 22KHz로 2초간 연주하면
한 옥타브가 내려져 들리게 된다. 이렇게 하나의 소리가 연주 시간에 따라서 음높이는 Log함수를
이루게 된다. 만일 채취한 소리의 음높이를 원하는 양만큼 올리고 내릴때는 연주 속도를 바꿔주면
된다.
이번엔 모든 채취된 값을 2배 늘려주면 어떻게 될까? 연주되는 소리가 원래의 소리보다 2배 큰
진폭을 갖게 되며, 이 때 사람의 귀에는 2배 더 큰 소리로 들리게 된다. 지금까지 설명한것이 PCM
방식의 음성변환이다. 이외에도 PCM방식을 약간 개조하여 데이터의 양을 줄인 ADPCM방식도 있다.
출처 : 월간 마이크로소프트웨어 1995년 6월호