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하나의 Express VI를 이용한 웨이브폼 리샘플링

이 글에서는 소프트웨어 기반 리샘플링이 대화식 Align and Resample Express VI와 전통적인 웨이브폼 데이터 타입을 포함하는 LabVIEW의 새로운 기능 중 하나임을 설명합니다.

 

목차

  • 도입
  • 선형 보간
  • 강제 형변환 방법
  • 스플라인 보간
  • FIR 필터 기반 보간

 

도입 
신호 비교가 단순한 태스크가 아닌 경우가 있습니다. 웨이브폼을 더하고 빼는 등의 극히 단순한 태스크라도 어려운 경우가 있는데, 특히 비교하려는 신호에 공통 타임스탬프, 샘플링 속도 및 기간이 없을 경우에 그렇습니다. NI-PXI-4472 다이내믹 신호 수집 장치를 사용하여 샘플링된 신호를 동시에 처리하거나 웨이브폼을 리샘플링하여 신호의 타임스탬프, 샘플링 기간 및 기간을 다른 신호에 맞게 변경할 수 있습니다.

리샘플링의 유용성을 보여주는 일반적인 예로는 전문 오디오 장비를 이용한 오디오 조작을 들 수 있습니다. 이러한 장치는 일반적으로 48 kHz의 샘플링 속도를 사용하지만 가정용 장비는 대개 44.1 kHz에서 사운드를 처리합니다. 한 시스템에서 다른 시스템으로 사운드를 전송하려면 신호 중 하나를 다른 신호에 맞게 리샘플링해야 합니다. 신중을 기하면 음질에 영향을 주지 않고도 이 작업을 수행할 수 있습니다.

소프트웨어 기반 리샘플링은 대화식 Align and Resample Express VI와 전통적인 웨이브폼 데이터타입 VI를 포함하는 LabVIEW의 새로운 기능 중 하나입니다. 간단히 말해 리샘플링에 적용되는 보간은 입력된 기존의 신호 샘플을 기반으로 새로운 값을 예측합니다. LabVIEW Express VI는 다음과 같은 네 가지 보간 방법을 제공합니다.

 

선형 보간(linear interpolation) 
선형 보간 방법에서는 웨이브폼의 두 인접 샘플을 알고 있고 그 두 샘플 사이에서 신호가 일정한 속도로 변한다고 가정합니다. 알고리즘은 본질적으로 이 두 샘플간에 직선을 그리고 그 선을 따라 해당 포인트를 반환합니다.

 

강제 형변환 방법 
이 방법은 특정 시기에 출력 샘플 값에 가장 가까운 입력 샘플 값과 동일한 출력 샘플 값을 반환합니다. 강제 형변환 방법의 장점은 전산 처리가 거의 필요하지 않다는 것입니다.

 

스플라인 보간(spline interpolation) 
스플라인 방법은 스플라인 보간 알고리즘을 사용하여 리샘플링된 값을 계산합니다. LabVIEW 구현은 3차 스플라인(cubic spline)에 의존하기 때문에 샘플간 전환이 원활하고 싱글샷의 짧은 레코드의 품질도 뛰어납니다.

 

FIR 필터 기반 보간 
이 방법은 디지털 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 적용하여 리샘플링된 값을 계산합니다. LabVIEW 구현 시 앨리어스 신호 컴포넌트의 감쇄 레벨을 설정할 수 있습니다. 정규화된 대역폭 선택으로도 감쇄되지 않은 최소 입력 및 출력의 비율이 지정됩니다. 예를 들어 44.1 kHz에서 48 kHz로, 또는 48 kHz에서 44.1 kHz로 변할 때 항상 44.1 kHz라는 지정된 값으로 이러한 속도를 정의하게 됩니다. 이 방법은 보다 집중적인 계산이긴 하지만 주파수 분석 결과를 제공합니다.

리샘플링은 타임 도메인에서만 유용한 것이 아닙니다. Äf 또는 f0가 다른 스펙트럼을 비교하는 데도 리샘플링 기능을 사용할 수 있습니다. 또는, 예를 들어 대수 주파수 스윕 SPICE 모델을 선형 주파수 축 FFT 측정과 비교할 때도 리샘플링을 사용할 수 있습니다.

LabVIEW Align and Resample VI는 싱글샷 및 연속이라는 두 가지 작동 모드에 최적화되었습니다. 싱글샷 모드에서는 함수가 시간 대칭 작동을 갖고 보간 설정 에러를 양쪽 모두에 분배하지만, 연속 모드는 첫 번째 레코드 시작 시에만 정착되고 그 다음 입력 블록이 시간 연속적일 것으로 예상합니다. 예를 들어, 연속 모드를 사용해 1/2 블록에서 한 시간짜리 음악을 44.1 kHz에서 48 kHz로 리샘플링할 수 있습니다.

이 Express VI는 LabVIEW에서 이용할 수 있는 13가지 새로운 Express VI 중 하나입니다. 이러한 Express VI는 LabVIEW에서 이용할 수 있는 400개 이상의 측정 분석 및 신호 처리 함수 중에서 가장 자주 사용되는 함수를 모두 포함합니다.