샘플링(sampling)이란
아날로그 신호를 디지털화하는 과정에서 단위 시간을 잘게 분할하여 이 분할된 시간 마다 1개의 디지털 값을 갖게
하는 것을 말하며 ‘표본화’라고 번역된다. 그림(1)참조 또 샘플링 주파수란 1초를 단위로 하여 얼마나 많은 샘플링이
이루어지는가를 나타내는 용어로서 CD의 경우는 44.1kHz, DAT는 48kHz로 고정되어 있으며 이외에 일본
등에서 운용중인 위성방송의 디지털식 음성부에서는 32kHz 방식이 채택되고 있다.
또한 샘플링 주파수는 나이퀴스트 레이트 (Nyquist Rate)라고도 하는데, 이는 1930, 40년대 미국 벨연구소에서
현재의 디지털 신호처리 이론의 초석을 다진 나이퀴스트 박사의 논문에서 유래한 말이다. 즉 그는 아날로그 신호가
손실없이 디지털화하기 위해서는 아날로그 신호가 갖고 있는 최고 주파수의 적어도 2배 이상으로 샘플링해야 한다고
밝힌 바 있다.
한편 보다 충실한
아날로그의 원음 재생은 샘플링 주파수가 보다 커야 가능하지만 실제적으로는 가청주파수의 최고주파수 20kHz의 2배
이상인 40kHz에 약간의 여유를 둔 44.1kHz와 48kHz정도이다. CD의 샘플링 주파수가 44.1kHz로
정해진 경위는 세계 최초의 민생용 디지털 방식 오디오 기기인 PCM 프로세서가 사용한 44.1kHz의 샘플링 주파수에
기인하며, 이 PCM 프로세서는 VCR을 기록매체로 해야 하므로 현행 TV방송 방식인NTSC방식의 수직 및 수평동기
펄스와의 관계 등에서 결정되었다.
이렇게 디지털 신호화하는
과정에 있어 샘플링 단계 이전에 반드시 샘플링 주파수의 1/2이상의 아날로그 주파수 신호는 미리 로 패스 필터를
통해 충분히 제거되어야만 한다. 만약 그렇게 하지 않고 샘플링 주파수 1/2이상의 주파수가 신호에 있는데도 샘플링
했을 경우, 이를 디지털화 하였다가 다시 아날로그 신호로 복원하면 그림(2)의 사선 친 부분과 같이 기본파와 고조파
주파수대가 겹쳐, 매우 심한 찌그러짐이 나타난다.
이런 현상을 얼라이징(aliasing)이라
하며 반드시 피해야만 한다. 이런 현상을 피하기 위해서는 32kHz의 샘플링 주파수를 갖는 디지털식 방송은 사전에,
16kHz이상의 아날로그 신호를 샘플링 이전에 모두 제거되어야 하는데 디지털 방송 수신후에 아날로그로 복원된 신호도
16kHz가 상한선이다. 이런 주파수대 역 면에서는 현재의 FM방송(15kHz가 상한주파수)과 유사하다.
