진폭

주기적 변수의 진폭은 단일 주기(예: 시간 또는 공간 주기)에서의 변화를 나타내는 척도입니다.비주기적 신호의 진폭은 기준 값과 비교한 크기입니다.다양한 진폭 정의(아래 참조)가 있으며, 이는 변수의 극값 간의 차이 크기에 대한 모든 함수입니다.오래된 문헌에서는 주기 함수의 위상을 진폭이라고 부르기도 합니다.^[1]

정의들

{\displaystyle \scriptstyle {\hat {u}}} — 사인 곡선
최대 진폭( $\scriptstyle {\hat {u}}$ ${\$
피크 대 피크 진폭( $\scriptstyle 2{\hat {u}}$ $\scriptstyle 2{\hat {u}}$ ${\$
루트 평균 제곱 진폭( $\scriptstyle {\hat {u}}/{\sqrt {2}}$ $\scriptstyle {\hat {u}}/{\sqrt {2}}$ / $\scriptstyle {\hat {u}}/{\sqrt {2}}$ ${\$
파형 주기(진폭 아님)

피크 진폭 및 반진폭

사인파와 같은 대칭 주기파의 경우 사각파 또는 삼각파 피크 진폭과 반진폭이 동일합니다.

피크 진폭

오디오 시스템 측정, 전기 통신 등에서는 측정값이 기준값 위/아래로 흔들리지만 정현파가 아닌 신호인 경우 피크 진폭이 자주 사용됩니다.기준이 0이면 이는 신호의 최대 절대값입니다. 기준이 평균값(DC 성분)이면 피크 진폭은 해당 기준과의 차이의 최대 절대값입니다.

반진폭

반진폭은 피크 대 피크 진폭의 절반을 의미합니다.^[2]대부분의 과학 문헌은^[3] 반진폭을 의미하는 진폭 또는 피크 진폭이라는 용어를 사용합니다.

그것은 천문학에서 가장 널리 사용되는 궤도 흔들림 측정법이며, 근처 별들의 작은 반지름의 측정은 외계 행성을 찾는 데 중요합니다(도플러 분광법 참조).^[4]

애매모호함

일반적으로 피크 진폭의 사용은 사인파, 사각파 또는 삼각파와 같은 대칭 주기파에 대해서만 단순하고 모호하지 않습니다.비대칭 파형(예를 들어 한 방향으로 주기적 펄스)의 경우 피크 진폭이 모호해집니다.이는 최대 양의 신호가 평균에 상대적으로 측정되었는지, 최대 음의 신호가 평균에 상대적으로 측정되었는지, 또는 최대 양의 신호가 최대 음의 신호(피크 대 피크 진폭)에 상대적으로 측정되었는지에 따라 값이 다르기 때문입니다(반진폭).전기 공학에서, 이러한 모호성에 대한 일반적인 해결책은 정의된 기준 전위(예: 접지 또는 0V)로부터 진폭을 측정하는 것입니다.엄밀하게 말하면 상수(DC 성분)가 측정에 포함되어 있을 가능성이 있기 때문에 더 이상 진폭이 아닙니다.

피크 대 피크 진폭

피크 대 피크 진폭(약칭 p-p)은 피크(최고 진폭 값)와 트로프(최저 진폭 값, 음수일 수 있음) 사이의 변화입니다.적절한 회로를 사용하면 전기 발진의 피크 대 피크 진폭을 미터 단위로 측정하거나 오실로스코프에서 파형을 볼 수 있습니다.피크 대 피크는 오실로스코프에서 간단한 측정으로 파형의 피크를 쉽게 식별하고 그래큘에 대해 측정할 수 있습니다.이것은 진폭을 지정하는 일반적인 방법으로 남아 있지만 때로는 다른 진폭 측정이 더 적합합니다.

평균 제곱근 진폭

RMS(Root Mean Square) 진폭은 특히 전기 공학에서 사용됩니다. RMS는 정지 상태에서 그래프의 수직 거리 제곱의 시간에 따른 평균의 제곱근으로 정의됩니다.^[5] 즉, DC 성분이 없는 AC 파형의 RMS입니다.

복잡한 파형, 특히 노이즈와 같은 비반복 신호의 경우 RMS 진폭이 모호하지 않고 물리적으로 중요하기 때문에 일반적으로 사용됩니다.예를 들어, 음향 또는 전자기파 또는 전기 신호에 의해 전송되는 평균 전력은 RMS 진폭의 제곱에 비례합니다(일반적으로 피크 진폭의 제곱에 비례하지 않습니다).^[6]

교류 전력의 경우, 일반적으로 정현파 파형의 RMS 값을 지정합니다.평균 제곱근 전압과 전류의 특성 중 하나는 주어진 저항에서 직류와 동일한 가열 효과를 낸다는 것입니다.

피크 대 피크 값은 예를 들어 전원 공급 장치의 정류기를 선택할 때 또는 절연이 견뎌야 하는 최대 전압을 추정할 때 사용됩니다.일부 공통 전압계는 RMS 진폭에 대해 보정되지만 정류된 파형의 평균값에 대응합니다.많은 디지털 전압계와 모든 움직이는 코일계가 이 범주에 속합니다.피크, 평균 및 RMS 값 사이의 비율은 파형에 따라 달라지므로 RMS 보정은 사인 파형 입력에만 적합합니다.측정 중인 파형이 사인 파형과 크게 다를 경우 RMS와 평균값 간의 관계가 변경됩니다.실제 RMS 대응 측정기는 무선 주파수 측정에 사용되었으며, 계측기는 전류를 측정하기 위해 저항기의 가열 효과를 측정했습니다.파형을 샘플링하여 RMS를 계산할 수 있는 마이크로프로세서 제어 측정기의 등장으로 진정한 RMS 측정이 보편화되었습니다.

펄스 진폭

통신에서 펄스 진폭은 전압 레벨, 전류 레벨, 필드 강도 또는 전력 레벨과 같은 펄스 파라미터의 크기입니다.

펄스 진폭은 지정된 기준을 기준으로 측정되므로 평균, 순간, 피크 또는 루트 평균 제곱과 같은 한정자로 수정해야 합니다.

펄스 진폭은 주파수 및 위상 변조 파형 엔벨로프의 진폭에도 적용됩니다.^[7]

형식표현

이 단순한 파동방정식에서

x=A\sin(\omega [t-K])+b\,

$A$ 는 진폭(또는 피크 진폭)입니다 $A$ .
$x$ $x$ 이 $x$ (가) 발진 변수입니다.
$ω {\displaystyle$ \omega}은(는) 각도 주파수입니다.
$t$ $t$ 이 $t$ (가) 시간입니다.
$K$ $K$ 및 $K$ $b$ $b$ 는 $b$ 각각 시간 및 변위 오프셋을 나타내는 임의 상수입니다.

유닛

진폭의 단위는 파동의 종류에 따라 다르지만 항상 진동 변수와 같은 단위로 존재합니다.파동 방정식의 더 일반적인 표현은 더 복잡하지만 진폭의 역할은 이 단순한 경우와 유사합니다.

줄 위의 파동이나 물과 같은 매질의 경우 진폭은 변위입니다.

음파 및 오디오 신호의 진폭(음량과 관련된)은 통상적으로 파동 내의 공기 압력의 진폭을 지칭하지만, 때때로 변위의 진폭(공기의 움직임 또는 스피커의 진동판)이 기술됩니다.^[8]^[9]진폭 제곱의 로그는 일반적으로 dB로 따옴표로 표시되므로 null 진폭은 - ∞ dB에 해당합니다.라우드니스는 진폭 및 강도와 관련이 있으며, 일반적인 소리에서는 진폭과 독립적으로 인식될 수 있지만, 소리의 가장 두드러진 특성 중 하나입니다.진폭의 제곱은 파동의 세기에 비례합니다.

전자기 복사의 경우 광자의 진폭은 파동의 전기장 변화에 해당합니다.그러나 라디오 신호는 전자기 방사선에 의해 전달될 수 있습니다. 방사선의 강도(진폭 변조) 또는 방사선의 주파수(주파수 변조)가 발진된 다음 개별 진동을 변화(변조)하여 신호를 생성합니다.

진폭 엔벨로프

진폭 포락선은 시간에 따른 소리의 진폭 변화를 의미하며, 음색의 지각에 영향을 미치는 영향력이 있는 특성입니다.평평한 톤은 일정한 상태 진폭이 시간 동안 일정하게 유지되므로 스칼라로 표시됩니다.다른 소리들은 갑작스러운 시작과 즉각적인 지수 붕괴를 특징으로 하는 타악기 진폭 엔벨로프를 가질 수 있습니다.

퍼커시브 진폭 엔벨로프는 다양한 충격음의 특징입니다. 두 개의 와인잔이 서로 달라붙어 드럼을 치고, 문을 쾅쾅 두드리는 등 진폭이 일시적이며 연속 함수 또는 이산 벡터로 표현되어야 합니다.퍼커시브 진폭 엔벨로프는 일시적인 라우드니스 공격, 감쇠, 유지 및 방출을 갖는 많은 일반적인 소리를 모델링합니다.

진폭 정규화

많은 오버톤을 포함하는 파형을 사용하면 각 오버톤을 고유의 고유한 과도 진폭 엔벨로프에 할당하여 복잡한 과도 음색을 얻을 수 있습니다.안타깝게도 이것은 소리의 크기를 조절하는 효과도 있습니다.라우드니스와 고조파 품질은 서로 독립적으로 제어되는 파라미터로 구분하는 것이 더 합리적입니다.

이를 위해 고조파 진폭 엔벨로프는 프레임 단위로 정규화되어 진폭 비율 엔벨로프가 되며, 각 프레임마다 모든 고조파 진폭이 100%(또는 1)로 더해집니다.이렇게 하면 메인 소음 조절 봉투를 깨끗하게 제어할 수 있습니다.^[12]

소리 인식에서는 최대 진폭 정규화를 사용하여 두 개의 유사한 소리의 주요 고조파 특징을 정렬할 수 있으며, 이를 통해 유사한 음색을 소리 크기와 무관하게 인식할 수 있습니다.^[13]^[14]

참고 항목

메모들

^ Knopp, Konrad; Bagemihl, Frederick (1996). Theory of Functions Parts I and II. Dover Publications. p. 3. ISBN 978-0-486-69219-7.
^ 테이텀, 제이비.물리학 – 천체역학.제18.2.12.2007항.2008-08-22 검색.
^ 캘리포니아 대학의 레지던트들.빛의 우주: 파도의 진폭은? 1996.2008-08-22 검색.
^ 골드베이스, 유리엘 A.외계행성 Wayback Machine 2021-03-03 보관, pp. 2-32008-08-22 검색.
^ 위스콘신-매디슨 커뮤니케이션 장애 대학.웨이백 머신에서 RMS Amplitude Archived 2013-09-11.2008-08-22 검색.
^ Ward, Electrical Engineering Science, pp. 141-142, McGraw-Hill, 1971
^ 이 기사는 퍼블릭 도메인 자료를 통합합니다.
^ "Amplitude Frequency Period Sound". VEDANTU. 2020-06-23. Retrieved 2022-06-30. Amplitude is the maximum displacement of the particles of a sound wave. Frequency is the number of vibrations made by a sound wave per second.
^ "amplitude-frequency-period-sound". BYJUS. 2016-08-05. Retrieved 2022-06-30. The amplitude of a sound wave is the measure of the height of the wave. The amplitude of a sound wave can be defined as the loudness or the amount of maximum displacement of vibrating particles of the medium from their mean position when the sound is produced.
^ "amplitude envelope". MAPLE Lab. Retrieved 2023-10-30.
^ Schutz, Michael; Gillard, Jessica (June 2020). "On the generalization of tones: A detailed exploration of non-speech auditory perception stimuli". Scientific Reports. 10.
^ "Additive Sound Synthesizer Project with CODE!". www.pitt.edu.^{[영구 데드링크]}
^ "Sound Sampling, Analysis, and Recognition". www.pitt.edu.^{[영구 데드링크]}
^ rblack37 (2 January 2018). "I wrote a Sound Recognition Application". Archived from the original on 2021-11-08 – via YouTube.

[1] Knopp, Konrad; Bagemihl, Frederick (1996). Theory of Functions Parts I and II. Dover Publications. p. 3. ISBN 978-0-486-69219-7.

[Tatum-2] 테이텀, 제이비.물리학 – 천체역학.제18.2.12.2007항.2008-08-22 검색.

[3] 캘리포니아 대학의 레지던트들.빛의 우주: 파도의 진폭은? 1996.2008-08-22 검색.

[4] 골드베이스, 유리엘 A.외계행성 Wayback Machine 2021-03-03 보관, pp. 2-32008-08-22 검색.

[5] 위스콘신-매디슨 커뮤니케이션 장애 대학.웨이백 머신에서 RMS Amplitude Archived 2013-09-11.2008-08-22 검색.

[6] Ward, Electrical Engineering Science, pp. 141-142, McGraw-Hill, 1971

[7] 이 기사는 퍼블릭 도메인 자료를 통합합니다.

[VEDANTU_2020-8] "Amplitude Frequency Period Sound". VEDANTU. 2020-06-23. Retrieved 2022-06-30. Amplitude is the maximum displacement of the particles of a sound wave. Frequency is the number of vibrations made by a sound wave per second.

[BYJUS_2016-9] "amplitude-frequency-period-sound". BYJUS. 2016-08-05. Retrieved 2022-06-30. The amplitude of a sound wave is the measure of the height of the wave. The amplitude of a sound wave can be defined as the loudness or the amount of maximum displacement of vibrating particles of the medium from their mean position when the sound is produced.

[10] "amplitude envelope". MAPLE Lab. Retrieved 2023-10-30.

[11] Schutz, Michael; Gillard, Jessica (June 2020). "On the generalization of tones: A detailed exploration of non-speech auditory perception stimuli". Scientific Reports. 10.

[pitt.edu-12] "Additive Sound Synthesizer Project with CODE!". www.pitt.edu.^{[영구 데드링크]}

[13] "Sound Sampling, Analysis, and Recognition". www.pitt.edu.^{[영구 데드링크]}

[14] rblack37 (2 January 2018). "I wrote a Sound Recognition Application". Archived from the original on 2021-11-08 – via YouTube.

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