PCM
IT 위키
Pulse Code Modulation; 펄스 부호 변조
아날로그 신호를 일정 간격으로 측정해 디지털 부호로 바꾸는 가장 기본적인 디지털 변조 방식
전화망의 음성 디지털화에 쓰이면서 표준이 되었고, 오늘날 WAV·CD 오디오 등 무압축 디지털 음성의 기반이다.
표본화 → 양자화 → 부호화 순서로 진행한다. 시험에서 이 순서를 그대로 묻는다.
- 표본화(Sampling)
- 연속적인 아날로그 신호를 일정 시간 간격으로 측정해 이산적인 값(PAM 신호)으로 만든다.
- 표본화 주파수는 나이퀴스트 정리에 따라 원 신호 최고 주파수의 2배 이상이어야 한다.
- 음성은 4kHz 까지를 쓰므로 8kHz(1초에 8,000번)로 표본화한다.
- 양자화(Quantization)
- 표본화한 값을 정해진 개수의 단계 중 가장 가까운 값으로 근사한다.
- 이 과정에서 원래 값과의 차이가 생기는데 이를 양자화 잡음(양자화 오차)이라 한다.
- 양자화 단계를 늘리면 잡음은 줄지만 부호화 비트 수가 늘어 대역폭을 더 쓴다.
- 부호화(Encoding)
- 양자화된 값을 2진 부호로 바꾼다.
- 음성은 보통 8비트를 쓴다.
- 전송 속도 = 표본화 주파수 × 표본당 비트 수 × 채널 수
전화 음성 한 채널은 8,000 × 8 = 64kbps 다. 이 64kbps 가 디지털 전화망의 기본 단위(DS-0)가 되었고, T1(24채널, 1.544Mbps), E1(32채널, 2.048Mbps)이 여기서 나온다.
- 비선형 양자화(압신, Companding)
- 신호가 작을 때는 촘촘하게, 클 때는 성기게 양자화한다. 사람의 청각 특성에 맞춘 방식이다.
- 북미·일본은 μ-law, 유럽·한국은 A-law 를 쓴다.
- DPCM : 이전 표본과의 차이만 부호화해 비트 수를 줄인다.
- ADPCM : DPCM 에 적응적 양자화를 더해 32kbps 로도 비슷한 품질을 낸다.
- 델타 변조(DM) : 차이를 1비트로만 표현하는 극단적인 방식이다.
