샘플링 속도

샘플링 레이트() 또는 샘플링 주파수()는 이산적(離散的)인 신호를 만들기 위해 연속적 신호에서 얻어진 단위시간(주로 초)당 샘플링 횟수를 정의한다. 단위는 헤르츠(역수 초, 1/s, s−1)이다.

표본화 정리 

나이퀴스트-섀넌 표본화 정리는 신호의 완전한 재구성은 표본화 주파수가 표본화된 신호의 최대 주파수의 두 배보다 더 클 때, 혹은 나이퀴스트 진동수가 표본화된 신호의 최고 주파수를 넘을 때 가능하다고 말한다. 더 낮은 샘플링 레이트가 사용되었을 경우 원래의 신호 정보가 완전히 복원되지 못할 수 있다. . 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. 이 대역폭에서 표본화 정리를 만족시키는 최소 샘플링 레이트는 40kHz이다. 컴팩트 디스크에 사용되는 44.1 kHz 샘플링 레이트는 이것 혹은 다른 기술적 이유때문에 채택된 것이다.

오버샘플링 

어떤 경우에 급격한 디지털 필터와 덜 급격한 아날로그 안티 앨리어싱 필터가 급격한 아날로그 안티 앨리어싱 필터를 위한 교환에 사용되도록 시스템 대역폭 요구사항의 두 배 이상의 샘플링 주파수를 갖는 것이 바람직하다.
덜 급격한 아날로그 안티 앨리어싱 필터를 원하는 이유는 디지털 필터가 어떤 구성요소 변화에 영향을 받기 않기 때문이다. 그러므로 항상 디자이너가 선택한 필터 응답(필터링 기능)을 제공한다. 이 과정을 오버샘플링이라 한다.

언더샘플링 

그러나 어떤 것들은 나이키스트 레이트 이하로 표본화할 수 있다. 기저대역 신호를 위해서, 이것은 앨리어싱을 소개하였다. 그러나 통과대역 신호(낮은 주파수 구성요소를 갖고 있지 않은 것들)를 위해서 충돌할 높은 주파수 신호의 앨리어스를 위한 낮은 주파수를 갖고 있지 않다. 그래서 나이키스트 레이트보다 낮은 샘플 레이트로 고주파(그러면서도 협대역인)신호를 표본화할 수 있다.

오디오 
디지털 오디오에서 주로 사용되는 샘플링 레이트는 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 192 kHz이다. 낮은 샘플링 레이트를 사용하면 데이터 크기가 낮아지고 저장과 전송이 용이하다는 장점이 있다. 나이키스트-섀넌 정리에 따르면, 약 50 kHz에서 60 kHz 사이 이상의 샘플링 레이트는 인간이 들을 수 있는 정보를 제공하지 못한다. 초기 전문 오디오 장비 제조사들은 이러한 이유에서 50 kHz 영역의 샘플링 레이트를 채택하였다. 현대 전문 오디오 장비에는 44.1 kHz, 48 kHz와 더불어 88.2 kHz와 96 kHz가 자주 사용된다. 192 kHz 같은 높은 샘플링 레이트는 상호 변조 왜곡으로 인한 초음파 아티팩트, 너무 빠른 속도로 인한 부정확한 샘플링을 일으키기 쉽다. 미국음향기술자협회는 대부분의 소프트웨어에 48 kHz의 샘플링 레이트를 권장하지만, CD와 다른 소비자 용도에 44.1 kHz, 전송 관련 소프트웨어에 32 kHz, 높은 대역폭 또는 완화된 안티 앨리어싱 필터링에 96 kHz를 인정하고 있다.

모든 주요 샘플링 레이트 목록은 다음과 같다:

같이 보기 
 비트레이트
 신호
 표본화

각주 

디지털 신호 처리