문서 보기문서 편집수정 내역 펄스 부호 변조 (r0 버전으로 되돌리기) [include(틀:다른 뜻1, from=PCM, other1=PABAT! 2013에 참가한 위풍당당 행진곡의 리메이크, rd1=PCM(BMS), other2=2021년 6월 30일까지 지상파에서 시행하던 PCM(Premium Commercial Message), rd2=PCM(중간광고))] [include(틀:오디오 코덱)] [목차] == 개요 == {{{+1 '''P'''ulse '''C'''ode '''M'''odulation}}} '''펄스 부호 변조'''는 [[아날로그]] 신호를 0과 1의 [[디지털]] 신호로 변환하는 방법이다. 버나드 올리버, [[클로드 섀넌]], 존 피어스가 PCM 을 발명하였다. 1972년 ITU-T(국제 전기 통신 연합 전기 통신 표준화 부문) G.710~G.719로 규격이 표준화 되었다. == 설명 == [[소리]] 등의 연속되는 값을 기록하기 위해 쓰이며, 전자[[악기]] 중 일부의 음원을 표현하는 방식이기도 하다. 롬팩을 사용하여 미리 음원을 PCM 형식으로 저장하는 것, 음파를 삼각함수로 분석한 데이터를 담아놓고 필요할 때마다 렌더링해서 소리를 내는 것의 두 가지로 크게 나뉜다. 이름이 그 원리를 잘 표현해주고 있다. 이름만 갖고 간단히 설명하자면 파형을 미세한 시간 단위로 쪼개 펄스열로 바꾼 후 그것을 '부호(code)화'하여 디지털 신호로 '변조(modulation)'해 내는 기술이다. 이 PCM으로 [[컴퓨터]]는 용량만 충분하다면 이론상 어떤 아날로그 데이터든 1과 0으로 표현이 가능하다. 조금 더 자세하게 원리를 설명하면 파형을 미세한 시간 단위로 쪼개는 것을 샘플링이라 부르며 이 과정을 거치면 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 펄스로 변환된다. PAM 펄스의 진폭은 연속적인데 이를 이산적인 값으로 변환하는 양자화를 거치면 이산적인 진폭을 갖는 펄스가 나오고 이를 2진 부호로 변환하면 디지털 신호가 된다. 이론적인 설명이라 실제 ADC의 동작과는 살짝 차이가 있긴 하다. 자세한 내용은 [[디지털]] 문서 참조. == PCM 단계 == === 샘플링(표본화) === 음성과 같은 아날로그 신호를 디지털화하기 위해 일정한 간격으로 표본화(Sampling) 한다. 이것을 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM)라고 한다. === 양자화 === 펄스 진폭 변조 신호의 크기를 디지털 양으로 변환한다. === 부호화(인코딩) === 양자화된 값들을 전송을 위한 2진 비트열로 변환한다. == 사용 용례 == [[디지털]] 녹음 방식의 대표적인 형태로 지금까지 쓰이고 있다. PCM 기기는 음향 신호의 표본화[* [[샘플링]], 양자화, 부호화 등으로도 쓰임.]를 통해 [[2진법]] 디지털 데이터로 기록하게 된다. 출력할 때는 변환기를 통해 반대의 과정을 거친다. 컴퓨터에서 사용되는 [[WAV]] 파일도 기본적으로 PCM 데이터를 저장한다. 이 녹음 방식이 등장함에 따라 아날로그 방식의 음향 기기들은 주류 시장에서 깔끔하게 사장되었고 사실상 소수의 뮤지션들이나 오디오 마니아들의 수요에 연명하고 있다. 디지털 기반 음향 기기들이 녹음, 전송, 재생 등의 처리 과정에서 수반되는 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)가 가격에 비해 비교할 수 없을 수준으로 낮은 덕분이다. 더구나 컴퓨터 성능이 매우 향상된 2010년대 이후로는 랩톱 한 대만 가지고도 PCM 기반의 녹음부터 마스터링까지 음반/방송 프로그램 제작의 전 과정을 무리 없이 수행할 수 있다. 한 마디로 가성비가 매우 좋다. 디지털 음향 기술이 보급되면서 일반 대중들도 스튜디오급 음질의 음향을 집에서도 쉽게 즐길 수 있게 되었다. 센서 신호의 처리에도 쓰인다. 아두이노에도 10비트 PCM ADC가 들어가 있다. 아날로그, 디지털 방식 모두 장비의 [[헤드룸]]을 넘어갈 만큼의 신호가 입력되면 왜곡되는 것은 같다. 다만, 아날로그에서는 장비의 헤드룸을 벗어나면 클리핑이 발생해 왜곡이 발생하더라도 일정 범위까지는 파형이 부드럽게 곡선 형태로 찌그러진다. 반면, 디지털에서는 헤드룸의 범위를 넘어가는 부분은 양자화 시킬 수가 없어 파형이 구형파 형태로 잘리는 클리핑 현상이 발생한다. 바로 이 부분에서 청감상으로 드러나는 중대한 차이가 생기는 것이다. 디지털에서 클리핑이 발생하면 원래 입력 신호에는 존재하지 않았던 고조파가 홀수배음 형태로 차례로 생성되면서 청감상 거슬리는 소리를 만들어낸다.[* 이를 고조파 왜곡(Harmonic Distortion)이라고 한다.] 아날로그도 이 부분에서 왜곡이 발생하는 것은 동일하지만, 클리핑이 일어나더라도 청감상 부드럽게 들리는 짝수 배음 형태의 신호가 원래 신호에 더 추가되면서 귀에 덜 거슬리게 들리는 것이다. 그러나 이것도 일정 범위 안에서의 얘기고, 헤드룸을 심각하게 넘기는 큰 소리가 입력될 경우엔 아날로그, 디지털 가릴 것 없이 홀수배음 고조파(Harmonic)가 매우 커지면서 원래 소리를 크게 변형시키게 된다. == 관련 문서 == * [[변조]] [[분류:신호 처리]]캡챠되돌리기