1.비트전송률은 단위 시간동안에 얼마나 많은 자료를 전송하는지 나타낸다.
만약 10초동안 3250KB를 전송한다면 비트전송률은 325KB이다.

3250kb와 3250KB의 속도.

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KBPS(KiloBitsPerSecond)의 뜻

비트전송률인데 정확히 말하자면, 초당 전송속도 입니다.
Killo Byte(용량단위), Per(나누다, ~에 대해), Second(초)입니다.
그래서 초당 몇 KB를 보낸다는 뜻입니다.
대게 축약해서 KB/s라고 표현하기도 합니다.
만약 1KB/s (1Kbps)라면 1초동안 1KB의 용량이 전송된다는 것이죠.
2KB/s면 1초동안 2KB전송,
KBPS가 많으면 많을수록 음질이 더 좋고 용량이 더 높습니다.
옛날에는 자주 나오지만, 요즘은 MB/s, GB/s (Mbps, Gbps)등을 많이 사용합니다.
그만큼 속도가 빨라졌죠...

 주로 USB 2.0은 480Mbps, S-ATA2는 3Gbps정도 입니다.
잘은 모르겠지만,
아마 USB 1.1은 300Mbps, S-ATA1는 1Gbps정도 일 겉 같습니다.
참고로 1MB=1,000KB, 1GB=1,000MB입니다

 

KBPS가 음질에 직접적으로 미치는 영향은?
만약 64kbps짜리 노래를 다운 받앗는데 256kbps바꾸면
음질이 256kbps로 되는게 아님니다 64이거나 그 이하가 됩니다

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2.지구가 아닌 다른 행성의 사진을 최초로 찍은 우주선은 1956년에 화성에 도달한 마리너4호였다. 화성을 대상으로 22장의 완전한 사진을 촬영할 때 각 사진은 200 x 200 해상도였다.
화소 하나를 표현하는데는 6비트를 사용하며, 밝기는 000000 부터 111111까지 나누었다.
사진 한 장의 용량은 몇 바이트인가?
(사진 총 200x200 개의 화소로 이루어져 있는데 하나의 화소를 표현하는데 6비트가 필요함. 사진 한장의 용량은?)
200x200x6=240,000 bit=30,000 byte

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3.마리너4호가 지구로 사진을 전송할 때 1초에 8과 1/3속도였다. 사진 1장을 전송하는데 얼마의 전송시간이 걸릴까?
8시간
240000*(3/25)=28800초/60sec/60min=8시간

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4.마리너4호가 적은 사진은 가장 밝은 것도 000000로 표현하고 가장 어두운 곳은 111111까지 표현했다. 그리고 그 범위에서 가용한 값들을 모두 밝기로 표현했다. 마리너 4호의 밝기는 총 몇 등급으로 나눈 것인가?
2의 6승=64
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5.4년이 지나 화성 탐사선이 사진을 전송할 때 비트 전송률이 1620bps로 향상되었다. 그러나 마리너의 카메라는 1초에 100,000개가 넘는 화소를 만들어냈다.
이것이 의미하는 바는?
-최소한의 비트 전송률은 100,000으로 그 당시의 비트 전송률은 높았다.

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6.코덱과 파일형식은 같은가?
동일하지 않다면 그 이유는?

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7.CD한 장에 최대 1시간 남짓 다른 음악을 저장할 수 있는 이유는?

44.1khz 16비트 스테레오 의 경우 1초당 필요한 양은 44100 * 16비트 * 2(스테레오) = 1411200bit..초당 1411.2kbit 정도됩니다.... 그리고 byte로 고치면 1411200/8=176400byte입니다.
그렇다면 CD한장의 용량은 640메가이기 때문에

(44100Hz*16Bit*2Stereo*60Sec*60Min)/8(byte로 환산)=635040000Byte입니다.
즉 635메가로 CD한장 용량이 됩니다.
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8.MP3 표본당 비트수?
128Kbit의 비트레이트로 압축한 경우 비트수는 16비트이고, 스테레오로 압축된다.
비트 수는 그대로지만 44100Hz 주파수 중 필요없는 부분이 제거됨에 따라 초당 전송률 즉 비트레이트가 128Kbit로 고정시킵니다.
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9.멀티미디어 파일을 압축해도 효과가 없는 이유?
멀티미디어 파일들인 JPEG,MP3,AVI 들의 확장자를 가진 파일들은 이미 사람이 감지 할 수 없는 영역을 지운 손실기법으로 압축되어 있어서 용량이 적은 형식이 사용되는데 이를 ZIP,RAR등으로 재압축하더라도 무손실 압축기법이라 같은 내용의 반복을 찾기 힘들기 때문에 거의 효과를 보지 못한다.
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10.ASCII에 적용된 패리티비트
아스키코드는 7비트로 표현되므로 128개의 문자가 표시될 수 있다. 아스키에 표현된 문자는
모두 8비트단위로 저장 또는 전송되며, 8번째 비트는 패리티비트이다.
패리티 비트는 자기 자신을 포함하여 모든 비트열에 있는 1의 합이 항상 짝수 또는 홀수 개를
유지할 수 있도록 비트열에 추가된 검사비트여서 데이터 통신용으로 아스키코드를 많이 사용한다.

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11.프레임과 픽처

프레임은 동영상을 이루는 가장 기본적인 단위로 1초당 보통 24장의 픽처(사진)가 순차적으로
나오는데, 사람의 눈으로는 움직이는 영상이 되는 기법이다.
픽처는 정지되어 있는 정적인 그림이다.

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12.동영상 압축기술에 이용되는 세가지
화면 간 중복 : 현재 화면과 이전 화면이 비슷할 때 변화된 부분의 정보만 저장하는 기술
화소 간 중복 : 한 화면 내에서 중복된 화소 부분의 성분 제거
통계적 중복 : 변환을 거친 데이터 중 통계적으로 중복된 정보를 다시 축소 변환
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13.DOLBY DIGITAL(돌비사의 기술)
최고 1.8Mbps의 비트전송률을 가지는 디지털 압축기술
스튜디오 마스터와 동일
텔레비전이나 DVD시스템으로 영화를 볼때 압축을 경험하고 있다.
DVD의 해상도는 720x480
블루레이의 해상도는 1920X1080

14.코덱과 파일 형식(파일 포멧)의 차이
파일 포멧과 코덱에 대해서 혼동할 수 있는데 AVI는 MS윈도우 비디오 지원 기본 파일 포멧이며,
MOV는 애플사의 동영상 파일 포멧의 확장자이다.
실제 코덱은 확장자가 아니라
비디오 코덱과 오디오 코덱으로 나뉘며, dvix,cinepak,mpeg layer 1,2,3,h264 등으로
해당 동영상 파일 포멧을 각각 지원하고 있다.

1948년 세 천재 위너, 샤논, 노이만

디지털 시대 개척한 3대 이론

오늘날 우리가 향유하고 있는 디지털 문명의 기틀은 1948년 발표된 3개의 이론에 그 뿌리를 두고 있다. 노버트 위너의 사이버네틱스 이론, 클라우드 샤논의 정보이론, 존 폰 노이만의 자기증식 자동자이론이 그것이다. 박채규 / 한강시스템 사장

과학자들의 오랜 소망이었던 '인간의 두뇌를 닮은 기계의 발명' 은 20세기 들어 그 이론적 모델이 하나 둘 제시되기 시작했다. 드디어 1946년에는 최초의 디지털 컴퓨터인 에니악이 탄생했고, 이로 인해 컴퓨터 연구는 본격적인 국면에 돌입했다. 모든 과학이 그러했듯이 컴퓨터과학의 발전도 충실한 이론적 토양이 없이는 불가능했을 것이다. 컴퓨터 과학의 이론 대부분은 40년대를 전후해 정립되기 시작했다. 특히 1948년은 중요한 이론들이 많이 발표돼 컴퓨터와 정보기술의 기반을 확고히 한 해였다. 노버트 위너의 사이버네틱스(Cybernetics)이론, 클라우드 샤논의 정보(information)이론, 존 폰 노이만의 자기증식 자동자(self-reproduction automaton)이론 등이 모두 한 해에 등장한 것이다.

폰 노이만과 자기증식 자동자
이들 세사람에 앞서 '생각하는 기계'의 가능성에 대한 탐구는 이미 1930년대부터 매우 활발히 전개되기 시작했다. 이 시기를 주도하면서 현대 컴퓨터의 이론적 모델을 최초로 제시한 과학자는 영국의 앨런 튜링(Alan Turing)이었다. 튜링은 인간의 두뇌와 비슷한 동작을 하는 계산기계의 모습을 정의해 이를 자동자이론으로 정리했으며, 튜링기계와 함께 튜링의 위대한 업적으로 남아 있다. 자동자란 일정한 형태의 입력과 출력이 존재할 때 이들을 처리할 수 있는 내부상태를 완전하게 설명할 수 있는 시스템을 의미한다. 자동자이론은 훗날 모든 추론의 기초가 된 '형식기계'의 개념을 최초로 정립한 것으로, 계산에 필요한 요소와 해법이 존재하는 모든 종류의 계산은 적합한 처리 절차를 만들어 기계를 통해 실행시킬 수 있다는 이론이다. 튜링의 이론을 이어받아 컴퓨터의 구조 체계를 정리한 사람은 노이만이었다. 1903년 헝가리에서 태어나 어릴 적부터 수학에 남다른 재능을 보였던 노이만은 학업을 마치고 불안정한 정치 상황을 피해 오스트리아와 독일 등지를 전전하다가 1930년 미국으로 건너갔다. 2차대전이 터지자 친구의 권유로 핵폭탄 개발계획인 맨하탄 프로젝트에 참여한 그는 원자폭탄의 개발과정에 깊이 개입하면서 컴퓨터 역사에 결정적인 자취를 남기게 된다. 컴퓨터이론에 관한 그의 가장 중요한 기여라면 역시 튜링기계에 고무돼 디지털 계산기의 체계를 정의한 폰 노이만 기계(von Neumann machine)라 할 수 있다.노이만은 인간의 신경계, 혹은 미래의 컴퓨터와 같이 매우 복잡한 형태의 자동자에 많은 관심을 기울였다. 그 결과물이 1948년 발표한 인공 피조물의 자연행동과 기계의 자기증식에 관한 자동자이론이다. 노이만의 자기증식 자동자이론은 생명체의 기본적인 행동을 합성하면 보다 복잡한 형태의 기능을 실현시킬 수 있다는 이론이다. 이는 훗날 보다 확장된 개념인 세포자동자(cellular automaton)이론으로 발전함으로써 지능기계와 생명을 가진 컴퓨터 창조의 기틀을 마련했다.노이만은 자동자 이론으로 작은 구성물을 이용해 복잡한 기능과 구조를 갖는 기계의 실현 가능성을 열어놓았다. 자기증식하는 자동자에 관한 이론은 훗날 인공생명(artificial life) 연구에 관한 이론적 기초가 된다. 자동자이론의 특징은 "초기 상태의 세포는 보편적 특성을 가지므로 자기증식이 가능하며, 자기증식이 가능한 패턴이 세포 내에 여러개 존재한다면 복잡하고 역동적인 새로운 패턴을 만들 수 있다"는 것으로 요약된다. 따라서 자동자이론의 핵심적인 과제이자 자기증식의 신뢰성을 좌우하는 요소는 '실현하고자 하는 자동자의 복잡성'이라 할 수 있다. 동물이 진화하는 과정에 복잡성은 날로 증가한다. 따라서 자기증식하는 기계 역시 복잡성의 증가가 보장돼야만 자신보다 복잡한 다른 기계를 만들 수 있다. 노이만은 자신이 내놓은 초기 이론에 만족하지 않고 여러개의 동일한 유한 자동자를 확장해 세포자동자이론을 전개했다. 노이만의 업적 중 또 하나는 게임이론이다. 모르겐스턴(Oskar Morgenstern)과 함께 발표한 논문에서 그들은 게임에도 최선의 것이 존재하며 수학적인 관점으로 정리될 수 있음을 증명했다. 게임이론은 경쟁과 협조가 복합적으로 작용하는 현대의 경제행위나 군사행동에 있어 불확실한 상황의 결과를 예측하고 최대의 이익 확보와 최적의 전략 수립에 널리 활용되는 이론이다. 1950년대에 접어들어 핵폭탄 개발의 주역이던 아인슈타인과 오펜하이머가 떠난 뒤 홀로 남아 프로젝트를 이끌던 노이만은 1957년 골수암으로 세상을 떠났다.

샤논과 정보이론
노이만은 컴퓨터의 구조 체계를 정립했고 컴퓨터를 실현할 수 있는 문을 열었다. 그런 컴퓨터의 실제 개발 과정에는 수학과 전자 공학이 불가분의 관계를 맺기 시작한 시점이 있다. 바로 불 대수(Boolean algebra)와 스위칭 회로(switching circuit)란 개념이 결합하는 시기다. 샤논은 이 시기에 각 개념간의 관계를 정의하고 그것이 컴퓨터 작동의 기본 원리가 됨을 최초로 증명해냈다. 1916년 미국 미시간주에서 변호사의 아들로 태어나 에디슨을 흠모하며 자란 샤논은 MIT에서 전자공학과 수학, 물리학 등 다양한 학문적 기반을 구축했다. 샤논은 당시 MIT에 재직하고 있던 위너로부터 많은 영향을 받아 통신과 정보분야에 획기적인 이정표로 평가되는 정보이론을 정립했다. 정보이론이란 통신경로상에서 부호화시킬 수 있는 모근 것은 정보로 간주될 수 있다는 이론이다.그는 정보이론을 통해 종래에는 파형의 전송계로만 이해되던 통신계통을 여러 단계로 모델화해 그 속에 정보를 흐르게 할 수 있음을 증명했다. 그가 정의한 통신계통의 모델은 '정보제공자'로부터 '부호기', '통신경로', '복호기', 그리고 '수신자'로 이어지는 일련의 체계를 말한다. 통신경로상에 신호가 이동할 때는 그 속에 왜곡현상이 생기는데 이를 잡음이라 한다. 일반적으로 통신에서는 정보전송률이 증가하면 잡음도 증가해 신뢰도가 떨어지는데, 샤논은 통신경로를 통해 전송 할 수 있는 최대 정보전송률을 정의했다. 그가 정의한 정보전송률은 전송대역폭과 전송신호에 대한 잡음비율에 관한 함수로, 전송대역폭을 증가시키거나 신호대 잡음비를 크게 하면 보다 많은 양의 신호를 빠른 속도로 전송할 수 있음을 보여주었다. 따라서 정보이론은 통신경로상에서 정보전송능력의 이론적 한계를 제시한 것이라고도 할 수 있다. 샤논의 최대 정보전송률은 아무리 우수한 변조 방식이나 부호화 기법이 제시된다 해도 전송대역폭이나 신호 대 잡음비를 개선시키지 못하면 정보전송량을 늘리지 못함을 의미한다. 잡음이 없는 이상적인 채널이 존재한다면 신호대 잡음비는 무한대가 돼 이론상으로 정보전송량은 무한대가 되며, 전송대역폭을 무한대로 하는 경우에도 마찬가지 결과가 나올 수 있다. 그러나 실제로는 전송대역폭을 무한히 확대시키면 잡음의 증가로 인해 신호 대 잡음비가 감소하기 때문에 전송률의 무한대 확장은 사실상 불가능하다. 샤논은 스위칭 개념을 2치 논리학의 참과 거짓에 대응한 0과 1로 표현할 것을 주장해 정보의 단위로 비트 개념을 창안함으로써 컴퓨터에서의 정보 표현에 관한 새로운 지평을 열었다. 그는 아울러 통신경로상에서 전송되는 정보의 비트 순서는 예측 불가능한 특성을 가진다고도 했다. 따라서 비트의 순서를 예측할 수 있다면 인위적으로 정보전송량의 증가를 가져오게 할 수 있지만, 그러지 못하는 일반 통신경로상에서 최대 정보전송률은 이론적 한계를 벗어날 수가 없다는 것이다. 정보이론은 부호화된 펄스의 흐름으로 음성이나 화상 등의 정보를 조작하는 오늘날의 보편화된 디지털시스템의 이론적 기반이 되었으며, 웹의 개발도 정보이론 없이는 불가능했을 것이다. 벨연구소에 줄곧 재직했던 샤논은 1978년까지 MIT에서 강의를 맡다가 은퇴해 지금은 매사추세츠주의 윈체스터에서 노년기를 보내고 있다.

위너와 사이버네틱스 이론
컴퓨터 역사를 보면 튜링이나 노이만처럼 보통 사람과 확실히 구별되는 천재 과학자들의 모습들이 많이 보인다. 그들 중에는 기계와 기계, 기계와 동물 사이의 통신과 제어에 관한 연구로 컴퓨터와 통신의 기본을 구축한 위너가 빠질 수 없다. 그는 사이버네틱스이론으로 생물과 무생물간에 동일하게 적용될 수 있는 이론의 수준을 제어와 통신과정으로 설명함으로써 인공두뇌의 연구와 통신이론의 정립에 결정적으로 기여했다. 1894년 미국 컬럼비아에서 태어난 위너는 11세의 어린 나이에 대학에 진학한 천재였다. 영국과 독일에서 러셀과 하디, 힐버트 등 대가의 가르침을 받았던 그는 천재들이 겪는 외로움과 심약함, 지적 갈증 등을 이기지 못하고 방황하다가 뒤늦게 MIT에 정착했다.계산기계에 관심을 기울였던 위너는 계산기의 본질은 통신장치이며, 정보의 지령에 의해 움직인다는 것을 정리해 계산에 관한 이론 전체가 통신영역에 포함될 수 있음을 주장했다. 그 과정 중에 통신공학 자체가 통계적인 관점에서 다루어져야 한다는 통계적 사고개념을 전개해 통계적 통신이론의 길을 열었다. 통계적 사고 개념을 사용하면 우연성을 많이 고려해야 하는 물리학의 영역도 수학을 이용해 통계적으로 표현할 수 있다. 따라서 위너의 개념은 통신이론의 연구에 필수적인 수학적 기초를 제공한 것으로 평가되며, 이런 과정에서 만들어진 사이버네틱스 이론은 기계와 수학이론 사이의 철학적 관계도 정립시켰다. 이 작업은 기계의 실질적인 개발에는 직접 기여하지 못했지만 자동자이론에 관한 연구를 자극함으로써 인간의 사고 과정을 탐구하는 시도를 촉진시켰다.사이버네틱스란 말은 그리스어로 '배의 키를 잡는 사람', 즉 조타수를 의미하는 말에서 유래한 것으로 위너가 직접 만든 단어다. 사이버네틱스는 어떤 시스템이 시간의 흐름에 관계없이 스스로의 상태를 계속해서 유지시킬 수 있는 방법을 설명하는 일반적인 이론이라고 할 수 있다. 사이버네틱스는 일종의 정보이론에 관한 것으로 과학과 기술은 물론, 인간활동의 본질까지 포함하는 지극히 광범위한 영역에 관계하는 종합적인 이론이었다. 사이버네틱스는 인간과 기계를 하나의 공통적인 개념으로 이해하고자 했던 과학계의 숙원을 해결했다. 특히 생명 그 자체마저도 외부로부터 정보를 받아 처리하는 시스템으로 간주하는 시스템이론도 정립됐다. 시스템이론에서는 인간을 일종의 정보처리 체계로 보기 때문에 사고, 지각, 언어 등 다양한 인지기능 모두가 계산 활동의 일환이며, 더 이상 생물과 무생물의 구분이 무의미해진다. 이와 같이 생명에 대한 이해가 시스템이론으로 전개되자 자동자이론은 급속한 진전을 보게 되고, 반도체의 발명과 더불어 찬란한 컴퓨터 시대가 열리게 됐다.1950년대 후반기에 들어 위너는 디지털시대의 도래를 예견하면서 이론적 탐구보다는 MIT의 인재들과 함께 컴퓨터 연구에 매달렸다. 위너는 컴퓨터의 출현이 증기기관 및 전기의 발명에 이은 제 2의 산업혁명을 이끌 것이라고 예언했다. 위너는 샤논과 함께 정보이론 정립에 결정적인 기여를 했지만 샤논과는 정보개념에의 접근방식에 대한 견해가 달랐다. 그런 견해 차이는 그들 각자의 고유한 이론의 핵심이기도 했다. 샤논은 통신계통의 해석을 통했던 반면, 위너는 제어계통의 해석을 통해서 정보에 접근하려 했던 것이다. 위너는 본래 수학자였지만 그의 사이버네틱스 이론은 수학을 기본으로 해 상대성이론, 양자역학 등 물리학과 전기공학, 의학, 병리학 등 다양한 분야에 많은 영향을 끼쳤다. 노년기에도 미국뿐만 아니라 전세계의 연구소와 학교를 돌면서 정력적인 강의와 강연 활동을 펼치던 위너는 1964년 3월 어느날 스톡홀름에서 강연을 마치고 연단을 내려서다가 쓰러져 더이상 일어나지 못했다.

3대이론의 의미와 천재들
컴퓨터는 불과 50년 밖에 안되는 짧은 기간 동안 비약적인 발전을 이룩했다. 지금은 특히 생명체를 닮은 기계의 구현, 즉 인공생명에 대한 관심이 날로 높아가고 있다. 앞서 열거한 3명의 과학자들은 자동자이론에서 출발한 생각하는 기계에 대한 탐구를 주로 논리적인 관점에서 발전시켰다고 할 수 있다. 그런 탐구의 결과로 생명체의 자기증식과 생물과 기계 사이의 관계 규명은 인공생명 등 컴퓨터의 궁극적인 모습을 예견하게 하는 이론으로 전개됐다.21세기가 다하기 전에 인공생명의 실현은 어떤 형태로든지 가능할 것이라고 한다. 이제 새로운 50년의 컴퓨터 역사는 50년 전의 천재 과학자들이 만들고 가꾸어온 이론들이 한데 어우러져 충격적인 인공생명의 창조를 엮어 갈 것이다. 튜링을 포함해 초기 컴퓨터이론의 개척과 정립에 기여했던 과학자들의 말년이나 최후는 그들의 천재성만큼이나 매우 특이한 모습을 보였다. 튜링은 동성연애 등 비정상적인 생활과 무인도게임이라는 지적 유희에 매달려 나락의 길을 가다가 결국 독약을 마시고 42세의 젊은 나이에 생을 마감했다. 노이만은 그가 남긴 찬란한 업적에 어울리지 않는 원자폭탄 개발 주역이라는 신분 때문에 암과의 투병 생활마저도 감시당한 채 54세를 넘기지 못하고 쓸쓸한 최후를 맞았다. 위너는 그나마 70세가 되도록 정력적인 활동을 펼쳤지만 이국의 강연장에서 드라마같은 마지막 길을 가고 말았다. 인간의 두뇌를 닮은 기계에 대한 남다른 소망을 가졌던 이들 세사람의 공통된 특징은 하나같이 극심한 정신적 고뇌에 시달렸다는 점이다. 어쩌면 이같은 고뇌는 그들로 하여금 초기의 컴퓨터이론 정립이라는 불멸의 업적을 남기게 한 것인지도 모른다.

v 디지털 전송의 전송용량
비트전송률(bps, bit per second), 채널용량(channel capacity)
v 서비스와 전송용량
고품질 디지털 신호 ® 넓은 대역폭 필요
상충관계 : 서비스 품질 vs. 비용
v 보드전송률(baud rate)과 비트전송률(bit rate)
보드전송률 : 단위시간(초)당 회선 상태의 변화횟수
Data rate = Log2(회선상태의 수) ´ Baud rate
변조율(modulation rate), 신호율(signaling rate)
v 채널용량의 결정
나이퀴스트(Nyquist) 공식:
C = 2 ´W ´ log2 L
이상적인 채널을 가정
샤논(Shannon) 공식:
C = W ´ log2 (1+S/N)
대역폭, 신호 및 잡음(열잡음)의 강도에 의한 최대 전송용량
S/N : 신호대 잡음비 (dB 단위로 표시)
예) 음성채널 (S/N = 35dB, W = 3100Hz)
• C = 3,100 ´ log2 (1+103.5)
= 36,000bps
주) 56kbps 모뎀
정보의 압축기술 / PSTN 이용 방법 개선
v 정보 전송율과 비트 에러율(Bit Error Rate)
Eb / N0= ( W / R ) ´ (S / N)
정보 전송률 : R bps
하나의 비트 전송시간 Tb = 1/R
비트당 신호 에너지의 양 : Eb =S ´ Tb = S / R
채널 대역폭 : W 잡음의 강도 : N
N = W ´ N0 ( N0 :단위 Hz 당 잡음강도 )
BER = f ( Eb / N0 )
정보전송률 R ­ ® 신호 대 잡음비 S/N