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IT/IT 잡지식

사운드 PCM 데이터 추출을 통한 신호대 잡음비 (SNR) 측정하기

by 큰공 2020. 11. 2.
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들어가며

 SNB SNB 많이 들어봤을것이다. 여러가지 학문에 두루두루 사용되고 있는 용어이지만, 명확한 정의와 계산식등이 각 학문별로 조금씩 달라 정리해보고자 한다.

 아래 포스팅은 오디오(사운드) 데이터에서의 신호대 잡음비에 관련된 내용을 알아보고자 한다.

 

PCM 이란?

 아래 내용은 사운드 PCM 데이터에 대한 신호대 잡음비를 나타낸다. 우선 PCM 데이터가 정확히 무얼 말하는것인지 알아 보자.

"pulse code modulation"

오디오 신호를 디지털 신호로 변환하여 녹음 재생함으로써 노이즈와 일그러짐이 없는 초하이파이 사운드를 실현하는 것.

컴퓨터와 CD 레드북에서 디지털 오디오의 표준이다.

 쉽게 말하면, 오디오 아날로그 신호를 컴퓨터가 이해하기 쉽게 디지털화 된 음성 신호이다. 로 이해하자

 

SNB 란?

"S/N or SNR(signal-to-noise ratio) ; 신호 대 잡음비"


아날로그와 디지털 통신에서, 신호 대 잡음비, 즉 S/N은 신호 대 잡음의 상대적인 크기를 재는 것으로서, 대개 데시벨이라는 단위가 사용된다.

여기서, 들어오는 신호의 세기(단위는 마이크로볼트)를 Vs라 하고, 잡음을 Vn이라 하면(이것도 단위는 역시 마이크로볼트), 신호 대 잡음비는 아래와 같은 공식으로 표현된다.
S/N = 20 log10(Vs/Vn)

 

ADOBE AUDITION

 PCM 데이터의 원본 파형을 추출하여, 보기 위해서 어도비 오디션 프로그램을 이용하였다. 오디오의 파형을 손쉽게 보기 편집할수 있는 프로그램이다.

 

RMS 진폭 측정

 음성 파형의 무음구간에서의 RMS 진폭을 구하고, 사운드 출력 구간에서의 RMS 진폭을 구한다.

 이를 사운드 출력 구간 - 무음 출력 구간을 제외하면 이를 사운드에서의 신호 대 잡음비를 추정하여 구할 수 있다.

 

 1) 잡음 구간 (무음 구간)

   . 평균 RMS : -77db 

 2) 음성 구간 

  . 평균 RMS : -21db 

신호대 잡음비 = (-21) - (-77) = 50 db

 이미 db 측정시 RMS (실효치) 로 계산이 db 값이기 때문에, 단순히 뺄샘계산으로 신호대 잡음비를 구할 수 있다.

 

맺으며

 다소 어려운 내용이지만, PCM 파형에서의 사운드 잡음이 얼마나 발생하고, 그 잡음 대비 실제 사운드의 차이를 측정하여, 얼마나 좋은 품질의 사운드가 출력되는지 확인 하는 과정을 살펴보았다.

 무음 구간에서의 파형이 일정하기 때문에 실제 무음이 굉장히 저하된 상태임을 확인 할 수 있었다.

 신호 대 잡음비는  신호가 크고 잡음이 적다는 의미이기 때문에 숫자가 클수록 좋은 품질을 유지한다고 볼 수 있다.

 

신호대 잡음비는 클 수록 좋은 품질이다.

 

 

 

 

 

 

 

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