728x90 반응형 SMALL Signal Processing39 [Digital Filter Design] 평활화 (Smoothing) 평활화 (Smoothing) 평활화는 신호에서 단기적 변동을 제거하여 장기적 추세를 드러내려는 연산이다. 예를 들어, 주식 가격의 일일 변화를 플로팅하면 노이즈가 많아 보일 것이다. 평활화 연산자를 사용하면 가격이 시간이 지남에 따라 전반적으로 상승하는지 하락하는지 더 쉽게 확인할 수 있다. 일반적인 평활화 알고리즘은 이동 평균 (moving average)이다. 이동 평균은 특정 n 값에 대해 이 n 개 값 의 평균을 계산한다. 평활화 연산은 사운드 신호에도 적용된다. 예를 들어, 440Hz의 사각파 (square wave)의 고조파는 천천히 떨어지므로 많은 고주파 (high-frequency) 성분이 포함된다. signal = thinkdsp.SquareSignal(freq=440)wave = si.. 2024. 8. 11. [Signal] 소리 및 신호 소리 및 신호 신호는 시간에 따라 변하는 양을 나타낸다. 소리는 기압의 변화이다. 소리 신호는 시간에 따른 기압의 변화를 나타낸다. 마이크는 이러한 변화를 측정하고 소리를 나타내는 전기 신호를 생성하는 장치이다. 스피커는 전기 신호를 받아 소리를 내는 장치이다. 마이크와 스피커는 신호를 한 형식에서 다른 형식으로 변환하기 때문에 변환기 (transducers)라고 한다. 전자 신호, 기계적 진동 및 다른 많은 영역의 신호에도 동일한 방법이 적용된다. 또한, hiking trail의 고도와 같이 시간이 아닌 공간에 따라 달라지는 신호에도 적용된다. 그리고 이는 2차원 공간에서 변화하는 신호로 생각할 수 있는 이미지와 같은 1차원 이상의 신호에 적용된다. 주기적 신호 (Periodic signals) 일정 .. 2023. 10. 31. [Vital Sign] 근전도 (Electromyogram) 근전도 (Electromyogram) 근전도는 근육의 운동수축으로 인해 발생하는 전류 및 안정시의 이상 전류를 기록한 것이다. 뇌의 근육을 활동 시키기 위해 지령 신호가 뇌에서 α 뉴런 운동으로 전달된다. α 운동 뉴련은 발화하면 근섬유에 전달된다. 이 활동 전위를 계측한 것이 근전도이다. 근전도 계측용 전극 침 근전도 (Needle EMG) : 침 전즉 (Needle Electrod), 와이어 전극 (Wire Electrod) 표면 근전도 (Surface EMG) : 표면 전극 (Surface Electrode) 표면 근전도 (Surface EMG) 평균 전위는 μ ~ 수mV 주파수 대역은 1 ~ 5kHz 피부 표면의 근에서 발생되는 전기 현상을 관측하는 계측 방법으로 복수 개의 운동 단위 활동 전위가.. 2023. 10. 24. [Vital Sign] 안전도 (Electrooculogram) 안전도 (Electrooculogram) 안전도는 눈동자를 움직이게 하는 근육의 움직임을 각막과 망막간 전위로 측정한 것이다. 안구에서 각막 (Cornea) 표면과 망막 (Retina)에 대해 (+) 대전 상태에 있다. 안구가 움직이면 양 전극 간에 존재하는 가변 저항 상을 전지가 이동하는 등가 회로가 된다. 차동 증폭기의 출력에 안구 운동 (eye movement)에 해당되는 전위 변화가 발생한다. 진폭 0.1 ~ 0.5mV 주파수 대역 (DC) ~ 200Hz 컨버젼스 (Convergence) 현상 원근 조절을 위해 양쪽 눈동자가 다른 방향으로 움직이는 현상을 말한다. 컨버젼스를 기록할 경우에 각각의 안구에 별도의 전극을 더 부착해야 한다. 눈 떨림 (Nystagmus) 자신의 의지와 무관하게 발생하는.. 2023. 10. 24. [Vital Sign] 뇌전도 (Electroencephalogram) 뇌전도 (Electroencephalogram) 뇌파는 뇌 내부에 있는 각종 신경 세포의 전기 활동이 두개골과 두피를 통과해 집결한 두피 표면의 전위 변화를 나타낸다. 뇌파의 진폭은 50 ~ 100𝜇𝑉 주파수 대역은 0.5 ~ 70𝐻𝑧의 저주파 생체 신호 계측이 어려운 영역 뇌파와 각성도는 매우 밀접한 관계가 있다. 국제뇌파학회연합 표준 전극 배치법 : 10-20 시스템 뇌파는 전위 변화의 집합이다. 이에 국제적인 전극 배치 위치의 기준이 존재한다. 정수리를 중심으로 동심원 상에 전극을 부착할 때, 반경 혹은 원주의 10%나 20% 위치에 전극을 부착하여 10-20 시스템이라 한다. 10-20 시스템은 각각의 전극에서 계측하는 전위를 단극 유도에서 계측한다. 차동 증폭기를 사용한 쌍극 유도가 아닌 각각의.. 2023. 10. 24. 생체 신호 (Vital Sign) 생체 신호 (Vital Sign) 생체 신호란 살아있는 세포의 활동에서 발생되는 생물학적 신호로서 주로 전기 및 자기 신호를 말하며, 신호의 크기가 매우 작기 때문에 정밀 측정 기술이 가장 핵심 기술이 된다. 생체 신호의 종류는 심전도 (ECG : electrocardiogram), 뇌전도 (EEG : electroencephalogram), 근전도 (EMG : electromyogram), 피부 전도도 (GSR : galvanic skin response), 피부 온도 (SKT : skin temperature), 맥파 (PPG : photoplethysmography) 등이 있다. 생체 신호 계측의 목적 정확한 진단을 위해 일상 생활 중 생체 데이터 제공 이상 징후를 조기 발견하기 위한 건강 상태 모.. 2023. 10. 24. FFT (Fast Fourier Transform) vs STFT (Short-Time Fourier Transform) FFT (Fast Fourier Transform) FFT는 Fourier Transform을 빠르게 계산하는 알고리즘으로, 신호의 전체 주파수 성분을 추출한다.시간 도메인의 신호를 주파수 도메인으로 변환하고 전체 신호의 주파수 성분을 한 번에 분석한다. 그리고 시간에 대한 정보를 상실한다. 주파수 대역의 크기와 위상 정보를 알수 있다. 주기적 신호의 분석, 신호 전체의 스펙트럼을 확인, 주파수 필터 설계, 잡음 분석 등에 사용된다. STFT (Short-Time Fourier Transform) STFT는 시간-주파수 분석 방법으로, 신호를 작은 시간 구간 (윈도우)으로 나눈 뒤 각 구간에 대해 FFT를 적용한다. 시간-주파수 분석 가하다. 시간에 따라 주파수 성분이 어떻게 변화하는지 확인할 수 .. 2023. 10. 2. Mel Spectrogram The Mel Scale Mel Scale은 수학적으로 말하면 주파수 스케일의 비선형 변환 결과이다. 인간은 주파수를 linear scale (선형 척도)로 인식하지 못한다. 인간은 높은 주파수보다 낮은 주파수에서의 차이를 더 잘 감지한다. 예를 들어, 00Hz와 1000Hz 사이의 차이는 분명한 반면, 7500Hz와 8000Hz 사이의 차이는 거의 눈에 띄지 않는다. 연구에서 사람이 동일한 거리에서 소리가 들리도록 하는 pitch 단위를 제안했다. 이것을 Mel Scale이라고 한다. 이 Mel Scale은 Mel Scale에서 서로 같은 거리에 있는 소리가 서로 거리가 같으므로 인간에게도 "소리"가 나도록 구성되었다. 주파수에 대한 수학적 연산을 수행하여 주파수를 Mel Scale로 변환한다. 비선형.. 2023. 9. 13. Welch's Method Welch's Method Peter D. Welch의 이름을 딴 Welch의 방법은 스펙트럼 밀도 추정 (spectral density estimation)을 위한 접근 방식이다. 이는 다양한 주파수에서 신호의 전력을 추정하기 위해 물리학, 공학 및 응용 수학에 사용된다. 이 방법은 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한 결과인 주기도 (periodogram) 스펙트럼 추정값을 사용하는 개념을 기반으로 한다. Welch의 방법은 표준 주기도 스펙트럼 추정 방법과 Bartlett의 방법을 개선한 것이다. 이는 주파수 분해능을 줄이는 대가로 추정된 전력 스펙트럼 의 잡음을 줄인다는 점이다. 불완전하고 유한한 데이터로 인해 발생하는 잡음으로 인해 Welch 방법의 잡음 감소가 필요한 경우가 많다. 전력.. 2023. 8. 23. [Fourier Transform] 1차원 푸리에 변환의 특성 (2) Linear Systems Analysis 시스템의 "입력" 자극이 시스템으로부터 "출력" 반응을 일으키는 시스템이 있다고 가정한다면, 주차장과 같은 공터에 있는 카트의 예를 생각한다. 어떤 입력 힘으로 카트를 밀면 카트는 출력 거리를 이동하게 된다. 선형 시스템은 출력이 입력에 선형적으로 의존하는 시스템으로, 즉 출력의 진폭은 입력의 진폭에 선형적으로 비례한다. 원래 힘 또는 힘의 두 배로 카트를 밀면 카트는 원래 거리의 두 배로 이동하게 된다. 선형 시스템은 시스템에 동시에 적용되는 두 개 이상의 입력에 대한 시스템의 반응을 다루는 또 다른 특성을 가지고 있다. 이 특성 (중첩이라고도 함)은 동시 입력에 대한 선형 시스템의 반응이 모든 개별 입력에 대한 시스템의 반응의 합이라고도 한다. 만약, 한 사.. 2023. 7. 31. 이전 1 2 3 4 다음 728x90 반응형 LIST
