주파수(frequency), 샘플링 주파수(sampling frequency)

주파수(周波數, frequency) 

주기적인 현상이 단위시간 동안 몇 번 일어났는지를 뜻하는 말이며, 단위로는 Hz를 쓴다. 

1 Hz는 1초에 1번 주기적인 현상이 일어나는 것이고, 2 Hz는 1초에 2번 주기적인 현상이 일어나는 것이다. 

샘플링 주파수(sampling frequency) = 샘플링 레이트(sampling rate) 

이산적(discrete)인 신호를 만들기 위해 연속적 신호에서 얻어진 초당 sampling 횟수를 정의한다. 단위는 Hz를 쓴다. 

[0dBFS의 1KHz Sine 파의 8KHz로 샘플링]

0dBFS: 16bit Linear PCM에서 가능한 가장 큰 Sine 파. Peak 값은 32767, -32768

1KHz: 한 주기가 0.001초

8KHz sampling: 1KHz 싸인파의 경우, 한 주기에 8번 sampling함.

[주파수 analysis]

0dBFS의 1KHz Sine 파를 8KHz로 샘플링 데이터를 주파수 분석하면 위와 같은 결과를 얻을 수 있다.

주파수 1Khz인 지점에서 Peak가 형성되며, Peak 값은 0dBFS이다.

나이키스트-섀넌 표본화 정리는 신호의 완전한 재구성은 표본화 주파수가 표본화된 신호의 최대 주파수의 두 배보다 더 클 때, 혹은 나이키스트 주파수가 표본화된 신호의 최고 주파수를 넘을 때 가능하다고 말한다. 더 낮은 샘플링 레이트가 사용되었을 경우 원래의 신호 정보가 완전히 복원되지 못할 수 있다. .^[1] 예를 들어, 신호가 100 Hz의 상위 대역폭을 가졌을 때 200 Hz보다 큰 표본화 주파수는 에일리어싱을 피하고, 이론적으로는 완전한 재구성이 가능하다. 인간의 가청 주파수의 범위는 20Hz에서 20kHz이다.^[2]
이 대역폭에서 표본화 정리를 만족시키는 최소 샘플링 레이트는 40kHz이다. 컴팩트 디스크에 사용되는 44.1kHz 샘플링 레이트는 이것 혹은 다른 기술적 이유때문에 채택된 것이다.

(출처: http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%83%98%ED%94%8C%EB%A7%81_%EB%A0%88%EC%9D%B4%ED%8A%B8)