Tip Bit 와 Sample Rate 란? (322번 글읽고 써봤어요)

[나기]

Bit 와 Sample Rate

이 글은 Roxie 님의

322번 글 [Specialist Forum] 비트는 머고 샘플레이트는 무엇인지? 2496과 디더링의 관계..을 보고

나름대로  좀 더 자세히 설명하면 더 많은 분들이 이해하실 수 있을 것 같아서 작성한 것입니다.

저도 공부한 지식이 짧기 때문에 아는만큼만 쓰겠습니다. (틀린부분은 딴지 팍팍 부탁~!! 드려요)

우선 소리에 대해서 간단히 짚고 넘어 가자면 소리는 공기가 진동해서 생기는 건데

아~~~~ 하고 발음할 때 나는 소리는 목젖이 있는대로 바르르 떨면서 공기를 진동시켜서 발생되는 거죠.

호수를 예로 들어 비유하자면

잔잔한 호수를 아무 소리가 없는 무음의 상태라고 할 때

거기에 돌맹이를 하나 떨어뜨리면 돌맹이가 잔잔한 물 표면에 닿기 시작한 순간 잔잔했던 물 표면이

울렁울렁... 파장을 만들면서 넓고 둥그렇게 퍼져나가죠.. 이게 소리가 나는 상태인 겁니다.

간단하게 그래프로 나타내면 이런데요   ↓( . . )>

(실제 우리가 듣는 소리는 이런 모양이 아니고 큐베이스나 사운드포지 등 오디오 편집 툴을 사용할 때

나타나는 지멋대로 요상한 파형 모양인데 이 그림은 실제로는 들을 수 없는 이론상의 순음입니다.

실제로 듣는 소리는 저런 파형이 마구마구 섞인 복합음이구요.)

0 지점이 소리가 나지 않는 지점이라고 했을 때 돌맹이가 물표면에 닿기 시작한 순간부터 물표면이 울렁이듯이

녹색선 모양처럼 공기가 진동하게 됩니다. (정확하게는 공기의 입자라고나 할까...)

위로 올라갔다가 반대로 내려가고 다시 원상태로 돌아오고 난 것을 파장이라고 하는데요.

1초동안 이 파장이 몇 번 생겼나 하는 것이 주파수(Frequency)입니다.

이 주파수를 다루는 단위가 헤르쯔(Hz) 이구요.

위 그림에서 녹색선이 한번 왔다갔다 하는데 걸린 시간이 1초라면 저 파형은 1Hz 짜리 파형 되겠습니다.

(기타 튜닝할 때 기준음으로 쓰는 A음이 440Hz 인데 이것은 A음이 1초에 440번 공기를 진동시킨 다는 뜻)

그리고 얼마나 돌맹이를 쎄게 던져서 물을 얼마나 더 마구마구 울렁거려 주느냐

위 그래프로 보면 녹색선이 얼마나 더 위 아래로 솟아 있느냐 하는 것이 소리의 크기를 결정지어 주고요.

볼륨~ 볼륨~

여기까지 소리 끝!! 더 자세한 내용 필요하신분 여기는 없겠죠? ^^

자, 이제 본격적으로  Bit 와 Sample Rate 이놈들이 뭐시냐!!

소리는 본질적으로 아날로그입니다. 연속되는 데이터

하지만 우리는 이 오리지날 아날로그를 디지털로 변환해서 연속되지 않은 데이터 즉, 0과 1의 조합으로

아날로그와 비스무리하게 들리게 귀속임해서 사용하고 있는데

얼마나 정교하게 귀속임을 하고 있느냐를 표현하는 수치가 바로  Bit 와 Sample Rate입니다.

짜잔~

Bit 란

우선 bit란 단위는 0과 1을 조합해서 얼마만큼 단계를 세분화 해주냐 하는 건데요

2ⁿ 의 n 이 bit 수입니다. (2의 n제곱)

1비트라면 2¹ 즉 2단계.. 0  1

2비트는    2² 즉 4단계.. 00  01  10  11

16비트네 24비트네 하는거..는 몇단계일까요??

...

무지 많겠죠? (계산기 꺼내기가 귀차나서.. ^^)

이 단계를 어디에다가 써먹느냐.. 아까 얘기한 위아래로 얼마만큼 솟았느냐 하는 부분 (네, 볼륨 ^^)

에다가 사용합니다.

얼마만큼 세밀하게 나눠 주는가 하는거죠..

1비트로 소리를 변환했다면.. 머.. 어떻게 될까요?? 원래소리와는 전혀 다른

사각파가 되겠네요

이렇게 연속되어져 있던 원래 아날로그였던 소리를

디지털화 하면서 저렇게 단계별로 한 점으로 인식해서

나중에 내부 프로세싱을 거쳐서 원래 아날로그

소리처럼 비스무리 하게 날 수 있게 해주는 거죠

당연히 비트수가 높을수록 섬세하게 기록할 수 있겠죠?

Sample Rate 란

비트가 소리의 크기를 단계별로 나눠준 단위라면 샘플레이트는 아까 위에서 말한 주파수 단위로

소리를 1초동안 몇 번 쪼개서 저장할 것인가 하는 것을 나타내는 수치입니다.

44.1kHz 의 샘플레이트 값을 같는다는 것은 소리데이타를 디지털로 변환할 때 1초동안 44100번

쪼개서 저장한다는 말이죠.

이렇게 Bit와 마찬가지로 소리를 쪼개주는데

다른점이라면 Bit 는 음압의 크기를 쪼개주는데 반해

이놈은 소리의 길이를 쪼개 줍니다.

세상에는 0.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 Hz부터

99999999999999999999999999999999999999999999999999999 Hz 까지 무수히 많은 주파수들이 존재하겠지만

인간이 들을 수 있는 주파수 한계는 20Hz에서 20kHz 까지입니다. (이론상)

20Hz 이하 그리고 20kHz 이상으로는 아무리 공기를 부르르를 떨게 해줘도 소리를 듣지 못합니다.

만물의 영장 인간의 귀는 대빵 후집니다!

샘플링레이트 값을 결정할 때 인간이 최대로 들을 수 있는 주파수가 20kHz 이기 때문에

1초에 2만번까지만 데이터를 짤라 저장해주면 문제가 없을 것 같지만

나이퀴스트 이론 ... #$%#$^#$#$% (생략)

하여튼.. 어떤 머리좋은 분이 내놓은 이론에 의하면 소리를 디지털화 할 때 오리지널과 똑같은 음질을 지니기

위해서는 최소한 인간의 가청주파수의 2배( 20kHz의 2배 = 40kHz)가 되야 한답니다.

그래서 현재 오디오 CD의 샘플레이트는 40kHz에 여분 4.1Khz를 더해 44.1kHz의 값을 표준으로 정하고 있는

것입니다.

결국

Bit 와 Sample Rate는 소리를 0 1 조합으로 바꿔서 디지털화 하는 것을 얼마나 자세히 쪼각내서

세밀하게 저장하여 얼만큼 더 그럴싸하게 진짜소리와 비슷하게 표현할 수 있게 해주느냐 하는 것을

나타내 주는 수치입니다.

Bit 와 Sample Rate에 대한 설명은 여기서 마무리 하겠습니다.

아직 정확히 개념을 파악 못하고 계셨던분께 도움 되었으면 좋겠습니다.

이상, 나기의 뜬금없는 주절거림 이었습니다.

꾸벅

[나기]

우어 해노코 보니깐 그림 엄청 허접하네요.. 그리는 방법을 몰라서 ㅜㅜ 두시간 걸려서 그린건데.. 허그등

[haree]

자세한 설명 감사드립니다.

[知我以始™]

좋은 강의입니다.

[애 플]

^^잘 봤습니다. 고생하셨네요~

[매실주]

아.....이제사 이해가 되는군요......감사합니다

[N4]

아하~ 기본개념이 확실히 잡혔습니다..감사합니다~^^

[a.k.a FreesTylor]

정말 설명 잘하셨네요~ 감사합니다.

[misscloud]

쏙 쏙 이해가 됩니다. 강의 감사합니다. ^^ **

[한설]

아에 개념이 없었는데 덕분에 좋은 정보 알아갑니다. 감사합니다

[kecha]

와 정말 이해가 잘되네요 감사합니다!