소리와 그림을 숫자로 바꾸기 (디지털 변환)

Analog-to-digital conversion (sampling and quantization)

부드럽게 이어지는 소리를 어떻게 0 과 1 의 숫자로 바꿔 담을까요?

무슨 일이 일어났나

소리 같은 아날로그 신호를 디지털로 바꾸려면, 일정한 간격마다 신호의 높이를 재고(표본 추출) 그 높이를 정해진 계단 가운데 가장 가까운 것으로 반올림합니다(양자화).

계단 수는 비트 수가 정합니다. 비트 하나는 0 · 1 두 가지라 n 비트면 2ⁿ 계단이고, CD 플레이어용 16 비트 변환기는 소리 높이를 2¹⁶ = 65,536 계단으로 나눴습니다.

재는 간격은 소리의 떨림보다 충분히 촘촘해야 합니다. 시뮬레이터의 440 Hz 소리는 1 초에 440 번 떨리므로, 한 떨림에 점을 2 개씩만 찍어도 1 초에 880 번은 재야 합니다.

정보의 단위 «비트» 는 클로드 섀넌이 1939~1967 년에 세운 정보 이론에서 들여온 말입니다(IEEE 기록).

💡 생활 속 예시

영상 통화의 목소리는 마이크가 받은 소리를 아주 짧은 간격마다 숫자로 바꿔 보낸 것입니다.
폰 카메라 사진도 같은 생각입니다. 장면을 작은 칸(화소)으로 나누고 칸마다 밝기를 숫자 계단으로 적습니다.
학교 보건실 디지털 체온계의 숫자 화면도, 센서의 이어지는 신호를 계단 숫자로 바꿔 보여 줍니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

CD 는 레코드판처럼 바늘이 홈을 긁어 소리를 읽는다.
IEEE 기록에 따르면 1979 년 필립스가 보인 CD 플레이어는 디지털 광 기록 · 재생으로 소리를 되살렸습니다. 바늘 대신 빛으로 숫자를 읽습니다. 출처

누가 왜 찾았나

클로드 섀넌은 1939~1967 년에 걸쳐 통신의 바탕이 되는 정보 이론을 세우며 정보의 양을 세는 단위 «비트(bit)» 를 들여왔습니다. 소리 · 그림을 디지털로 바꾼다는 것은 그 모양을 이 비트들로 적는 일입니다.

확인된 값

정보의 단위 «비트(bit)» 를 들여온 사람 — 클로드 섀넌(Claude Elwood Shannon): bit 출처
섀넌이 정보 이론을 세운 기간: 1939–1967 출처
필립스가 콤팩트디스크(CD) 플레이어를 기자들에게 처음 보인 날: 1979-03-08 출처
한 칩에 담은 16 비트 디지털–아날로그 변환기(1982 년 초, Burr-Brown): 16 bit 출처
1979 CD 플레이어 시연 — 디지털 광 기록 · 재생으로 소리를 되살렸다: digital optical recording 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 통합과학1 · 과학의 기초 [10통과1-01-04]
호주 v9 · AC9S9U04

출처

https://ethw.org/Milestones:Development_of_Information_Theory,_1939-1967(확인 2026-11-12)
https://ethw.org/Milestones:Compact_Disc_Audio_Player,_1979(확인 2026-11-12)
https://ethw.org/Milestones:16-bit_Monolithic_DAC,_1981(확인 2026-11-12)

이어서 보기

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