신호의 정의
신호란?
시간에 따라 변하는 전압, 전류, 또는 전자기파
신호처리(1차원 처리) : 신호로부터 받은 데이터를 분석하기 위해서 어떠한 처리를 하는 것
영상처리(2차원 처리) : 특정한 간격으로 잘라서 2차원으로 배열된 영상에 대해 특별한 처리를 통해 그 영상이 가지고 있는 컬러, 주파수 등의 정보들을 분석하는 것
1차원 처리, 2차원 처리는 어떠한 객체가 생성하는 물리량을 획득해서 그 물리량이 보유하고 있는 특성이나 특징을 분석하는데 필요한 매우 중요한 기술이다.
신호의 분류
- 연속시간신호와 이산시간신호
- 아날로그신호와 디지털 신호
- 주기신호와 비주기 신호
- 유한길이신호와 무한길이신호
- 인과적 신호, 반인과적 신호, 비인과적 신호
- 우함수신호와 기함수신호
- 결정적 신호와 비결정적 신호
연속시간신호와 이산시간신호란?
연속시간신호(continuous-time signal) : 물리량의 변화가 시간에 대해 끊이지 않고 연속적으로 나타나는 경우의 신호
이산시간신호(discrete-time signal) : 시간에 대해 값이 연속적이지 않고 중간에 끊어지는 형태로 나타나는 신호
값에 따른 신호구분
- 연속시간/ 연속값(continuous-time/continuous value) → 아날로그신호 (a)
- 연속시간/이산값(continuous-time/discrete value) (b)
- 이산시간/연속값(discrete-time/continuous value) (c)
- 이산시간/이산값(discrete-time/discrete value) → 디지털신호 (d)
(a) → (c) : 샘플링 과정을 통해 변화
(c) → (d) : 양자화 과정을 통해 변화
아날로그신호와 디지털신호란?
아날로그신호(analog signal) : 값이 연속,이산 관계없이 연속시간신호
디지털신호 : 연속시간신호를 샘플링하여 얻은 이산시간신호를 다시 양자화(quantization)하여 얻은 이산값을 가지는 이산시간신호
이산신호(binary signal) : 값이 0 또는 1 둘 뿐인 디지털 신호
주기신호와 비주기신호란?
주기신호(periodic signal) : 신호가 시간축을 따라서 일정 간격마다 되풀이하여 나타나는 경우
비주기신호(aperiodic signal) : 신호가 시간축을 따라서 일정 간격마다 되풀이하여 나타나지 않을 경우
유한길이신호와 무한길이신호란?
: 신호가 존재하는 구간이 유한(finite-length)한지 무한(infinite-length)한지에 따라 나누어지는 표현방법
유한길이신호 : $t_1 < x(t) < t_2$과 같이 시간축을 따라 유한한 구간 $t_1$에서 $t_2$까지만 값을 가지는 신호
무한길이신호 : 시간축을 따라 신호가 존재하는 구간이 무한인 신호
이산신호처리(DSP, discrete signal processing)에서 유한길이의 이산신호를 입력으로 하여, 그 신호의 특성을 이해하고 분석하고 표현한다.
이산신호처리에서 사용하는 유한길이의 신호는 이산시간신호라 하지 않고 단순히 이산신호라 하며, 이산시간신호에서 시간 개념을 제하고 일련의 시퀀스로 개념을 전환한 것이다.
인과적 신호, 반인과적 신호, 비인과적 신호란?
인과적 신호(causal signal) : 모든 음의 시간에 대해 0인 값을 가지는 신호(c)
반인과적 신호(anti-causal signal) : 모든 양의 시간에 대해 0인 값을 가지는 신호, 현재의 출력이 입력이 아닌 과거 입력에 의존하는 신호 - ex) 메모리에 저장되어 있던 신호만을 사용(a)
비인과적 신호 : 양과 음의 시간에 대해 모두 0이 아닌 값들을 가지는 신호, 현재 출력이 현재 입력뿐만 아니라 과거 입력 모두에 의존하는 경우의 신호 형태(b)
인과적 신호, 반인과적 신호, 비인과적 신호란?
우함수신호(even signal) $x_e(t) = x_e(-t)$
기함수신호(odd signal) $x_o(t) = -x_0(-t)$
$x_e(t) = \frac{x(t)+x(-t)}{2}, x_o(t) = \frac{x(t)-x(-t)}{2}$
$x(t) = x_e(t) + x_o(t) = \frac{1}{2}(x(t)+x(-t))+\frac{1}{2}(x(t)-x(-t))$
결정적 신호, 비결정적 신호란?
결정적 신호(deterministic signal) : 신호의 값들이 고정되어 있고 수학적인 표현 규칙 또는 표에 의해 결정될 수 있는 신호
비결정적 신호(non-deterministic signal) : 큰 불확실성을 가지는 신호. 비결정적 신호의 미래값은 정확한 예측이 불가능하며, 신호의 어떤 집합에 대해 평균값으로 추측 가능함
