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LabVIEW를 이용한 디지털 신호처리
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LabVIEW를 이용한 디지털 신호처리

  • 권영만
  • |
  • 생능출판
  • |
  • 2012-08-24 출간
  • |
  • 460페이지
  • |
  • 188 X 254 X 30 mm
  • |
  • ISBN 9788970507408
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




실생활과 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있는 신호처리 책

디지털 신호처리(DSP) 제품들은 우리 생활의 일부분이 되었으며, 하루에도 몇 번씩 이러한 제품들을 접하고 있다. PC 보급과 DSP 칩(chip)이 일반화되기 전에는 디지털 신호처리 과정을 대학원 과정에서나 배울 수 있었다. 그러나 요즈음 대학의 전기/전자공학과와 유사한 학과, 컴퓨터와 관련 학과에서 기초 과목으로 강의하고 있다.
그만큼 신호처리는 실생활과 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있다고 할 수 있다.

LabVIEW로 작성된 유일무이의 신호처리 책

서점에 가보면 디지털 신호처리 책이 많이 출판되어 있다. 하지만 대부분의 책들이 이론서이고, 그나마 실습을 통해 쉽게 익히는 책들은 MATLAB 언어로 작성되어 있다. LabVIEW로 작성된 신호처리 책은 거의 없다고 할 수 있다. 심지어 외국 도서도 LabVIEW로 실습하는 책은 두어 권밖에 찾을 수가 없고, 그마저도 신호처리의 기본서라기보다는 통신과 같은 특정한 분야의 전문 책이다.
따라서 아주 쉬운 프로그래밍 언어인 LabVIEW를 기반으로 쉽게 익힐 수 있는 기본적인 디지털 신호처리 입문서가 필요한 시점이라 할 수 있다.

매우 쉽게 서술된 입문서

이 책은 독자들이 흥미를 가지고 신호처리 과목을 공부할 수 있도록 아주 쉽게 기술한 입문서이다. 그러기 위해서 쉽게 프로그래밍을 할 수 있는 그래픽 프로그래밍 언어인 LabVIEW를 신호처리 도구로 선택하였다. 또한 너무 많은 것이 내용에 포함되지 않도록 하였으며, 이론은 예제와 실습을 통해 단계적으로 확고하게 습득할 수 있도록 하였다.

학습을 효과적으로 하기 위한 책의 구성과 내용

이 책의 전체적인 구성과 내용을 요약하면 1장에서 5장까지는 신호 분석을, 6장에서 10장까지는 시스템의 분석, 구현과 설계를 다루었다. 그리고 부록 1장은 선수 과목으로 LabVIEW 프로그래밍을 배우지 못한 독자들을 위해서 LabVIEW 프로그래밍 언어의 기초를 다루었고, 부록 2장과 3장에서는 실제적으로 생체 신호를 측정하는 경험을 해보는 것으로 작성하였다. 더 구체적으로 내용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 1장부터 5장까지는 디지털 신호의 분석에 대해서 상세히 설명하였다. 특히 1장에서는 신호와 신호의 분류에 대해서 자세히 설명하고, 시스템에 대해서는 개괄적으로 설명하였다. 그리고 아날로그 신호처리와 디지털 신호처리에 대한 개괄적인 설명과 디지털 신호처리를 응용한 제품들을 살펴보았다. 그런 후에 디지털 신호처리의 범주에 대해서 설명하였다.
2장에서 3장까지는 신호에 대한 수학적인 측면에서 연산과 변환을 소개하였다. 특히 2장은 신호의 종류와 연산에 대해서 자세히 설명하였으며, 3장과 4장에서는 이산 신호의 푸리에 분석을 다루었다. 그리고 5장에서는 공학적인 측면에서 푸리에 변환을 다루었다.
6장에서 8장까지는 시스템 분석에 관한 내용을 기술하였고, 9장에서는 디지털 필터를 구현하는 방법인 필터 구조를, 10장에서는 필터 설계를 설명하는 예로 FIR 필터 설계를 두었다.
부록에서는 LabVIEW 언어를 모르는 독자들을 위해서 부록 1장에 LabVIEW 프로그래밍 언어의 기초를 두었다. 이는 독자들이 프로그래밍 언어를 먼저 이해하고 있는 것이 능률적으로 학습하는 측면에서 매우 중요하다고 판단했기 때문이다. 따라서 디지털 신호처리를 공부하기 전에 부록 1장을 먼저 준비하는 것이 좋을 것이다. 그리고 부록 2장과 3장에 데이터 수집 방법과 실제적으로 생체 신호를 계측하는 것을 두었다. 이 실습들은 매우 간단한 것이지만, 실제로 독자들이 신호를 수집하고 이를 의미가 있는 데이터로 변경하여 봄으로써 신호처리에 대해서 새로운 경험을 얻게 되고, 상당히 흥미를 갖게 될 것이다.


목차


CHAPTER 01 개요
1.1 신호
1.1.1 연속 신호와 이산 신호
1.1.2 주기 신호와 비주기 신호
1.1.3 에너지 신호와 전력 신호
1.2 시스템
1.3 디지털 신호처리
1.3.1 신호처리 방법
1.3.2 디지털 신호처리 제품들
1.4 디지털 신호처리 범주

CHAPTER 02 이산 신호
2.1 정현파 신호(sinusoidal signal)
2.1.1 등각속도 회전운동
2.1.2 연속시간 정현파 신호
2.1.3 이산시간 정현파 신호
2.1.4 이산 정현파 신호
2.2 이산 신호의 종류
2.2.1 단위 임펄스(unit impulse) 신호
2.2.2 단위 계단(unit step) 신호
2.2.3 단위 램프(unit ramp) 신호
2.2.4 지수(exponential) 신호
2.3 이산 신호의 연산
2.3.1 이산 신호의 합 또는 차 연산
2.3.2 이산 신호의 곱 연산
2.3.3 이산 신호의 스칼라 곱 연산
2.3.4 이산 신호의 시간 천이 연산
2.3.5 이산 신호의 시간 반전 연산

CHAPTER 03 연속시간 푸리에 분석
3.1 기저와 신호 확장
3.1.1 기저와 신호 확장
3.1.2 복소 지수 신호
3.2 연속시간 푸리에 급수(CtFS)
3.2.1 삼각 함수를 사용한 푸리에 급수
3.2.2 복소 지수를 사용한 푸리에 급수
3.3 연속시간 푸리에 변환(CtFT)

CHAPTER 04 이산시간 푸리에 분석
4.1 샘플링
4.1.1 샘플링(sampling)
4.1.2 디지털 주파수
4.1.3 에일리어싱(aliasing)의 개념
4.1.4 주파수 영역에서 본 샘플링
4.2 이산시간 푸리에 분석
4.2.1 연속시간 푸리에 변환 쌍과 급수 쌍의 관계
4.2.2 이산시간 푸리에 변환(DtFT)
4.2.3 이산 푸리에 급수(DFS)
4.3 복원
4.3.1 샘플링 정리
4.3.2 복원

CHAPTER 05 이산 푸리에 변환
5.1 이산 푸리에 변환(DFT)
5.1.1 이산 푸리에 변환의 정의
5.2 이산 푸리에 변환 성질들
5.3 DFT를 사용한 스펙트럼 측정
5.3.1 DFT의 스펙트럼 측정 방법
5.3.2 윈도우 함수 사용하기
5.3.3 영점 채우기(zero padding) 연산

CHAPTER 06 이산 시스템과 응답
6.1 이산 시스템
6.2 LTI 이산 시스템의 응답
6.2.1 선형 콘벌루션
6.2.2 원형 콘벌루션
6.2.3 블록 콘벌루션
6.3 콘벌루션 성질들
6.3.1 콘벌루션 연산의 성질들
6.3.2 콘벌루션 정리

CHAPTER 07 z 변환
7.1 z 변환
7.1.1 z 변환의 정의
7.1.2 유한 길이 수열의 z 변환
7.1.3 무한 길이 수열의 z 변환
7.1.4 수렴영역의 성질들
7.1.5 DtFT의 일반화로서 z 변환
7.2 z 변환의 성질들
7.3 z 역변환
7.3.1 유한 길이 수열의 z 역변환
7.3.2 무한 길이 수열의 z 역변환

CHAPTER 08 이산 시스템 표현과 분석
8.1 차분 방정식
8.1.1 차분 방정식
8.1.2 차분 방정식의 형태
8.1.3 입력-출력 데이터로부터 차분 방정식
8.2 변환 영역에서 시스템 표현과 분석
8.2.1 전달함수
8.2.2 주파수 응답함수
8.2.3 시스템 표현들 간의 관계
8.3 전달함수를 사용한 시스템 분석
8.3.1 인과성(causality)
8.3.2 안정도(stability)

CHAPTER 09 디지털 필터 구조
9.1 LTI 이산 시스템 분석, 설계 및 구현
9.1.1 기본 소자들
9.2 IIR 필터 구조
9.2.1 직접형(direct form) IIR 필터 구조
9.2.2 직렬형(cascade form) IIR 필터 구조
9.2.3 병렬형(parallel form) IIR 필터 구조
9.3 FIR 필터 구조
9.3.1 직접형(direct form) FIR 필터 구조
9.3.2 직렬형(cascade form) FIR 필터 구조
9.3.3 선형 위상형(linear phase form) FIR 필터 구조

CHAPTER 10 FIR 필터 설계
10.1 디지털 필터 설계
10.1.1 이상적인 필터의 종류
10.1.2 디지털 필터 설계
10.2 선형 위상 FIR 필터 특성
10.2.1 선형 위상 필터의 형태
10.2.2 선형 위상 필터의 주파수 응답
10.2.3 영점 위치
10.3 설계 기법들
10.3.1 창(window)함수 설계 기법

부록 B01 LabVIEW 프로그래밍 기초
B1.1 LabVIEW 개요
B1.1.1 VI의 구성 요소들
B1.1.2 VI 시작하기
B1.2 데이터 타입, 배열과 클러스터
B1.2.1 데이터 타입
B1.2.2 배열과 클러스터
B1.3 구조
B1.3.1 타이밍(timing) 함수들
B1.3.2 For 루프
B1.3.3 While 루프
B1.3.4 Case 문

부록 B02 데이터 수집
B2.1 데이터 수집 개요
B2.2 MAX
B2.3 DAQmx 함수 사용법
B2.3.1 DAQmx VI 개요
B2.3.2 DAQmx 태스크 상태 모델
B2.3.3 [DAQmx 읽기] VI 함수 사용하기
B2.3.4 [DAQmx 타이밍] VI 함수 사용하기
B2.3.5 DAQ Assistant 사용하기

부록 B03 생체신호 계측
B3.1 버니어 센서
B3.1.1 센서 종류
B3.1.2 센서의 인터페이스
B3.2 생체신호 측정
B3.2.1 악력 측정
B3.2.2 체온 측정
B3.2.3 심박동수(Heart Rate) 측정
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