Bit Depth

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정의

디지털 신호에서 한 샘플을 표현하기 위해 사용되는 비트 수를 나타내는 해상도 단위이다.

비트 깊이는 디지털 오디오, 영상, 계측 신호에서 한 값이 얼마나 세밀하게 표현될 수 있는지를 결정한다.

비트 수가 많을수록 더 많은 계조, 레벨을 기록할 수 있으며, 이는 다이나믹 범위와 신호 정확도 향상으로 이어진다.

오디오에서는 양자화 노이즈 감소와

Signal-to-Noise Ratio - SNR (신호 대 잡음비) 개선의 핵심 요소이며, 영상에서는 색상 단계의 매끄러움과 밴딩(banding) 방지에 직접적으로 기여한다.

Bit Depth의 원리는 비트 수가 증가할수록 가능한 이산값의 개수가 2^n으로 늘어나고, 각 계단의 크기(양자화 간격)가 작아진다는 사실에 기반한다.

아날로그 신호는 연속적이지만, 디지털 시스템은 이를 일정 계단 크기로 반올림해 저장한다.

계단이 많을수록 원래 신호에 더 가까운 값으로 기록된다.

비트 깊이가 낮으면 계딴폭이 커져 오차가 증가하고, 이는 청각적으로 노이즈로 나타난다.

비트 수가 증가하면 최대 표현 가능 레벨과 최소 레벨 사이의 비(log scale)가 커져

이상적

Analog-to-Digital Converter - ADC 기준으로 SNR ≈ 6.02n + 1.76 dB이므로, 1bit 증가할 때마다 SNR은 약 6 dB 향상된다.

영상에서도 Bit Depth는 픽셀의 색 단계 수를 정의하며, 색 재현력과 밴딩 감소의 핵심 요소다.


Levels = 2^n


Δ = FullScale / 2^n


SNR ≈ 6.02n + 1.76 (dB)


DR ≈ 6.02n  (dB)


Error ≤ Δ / 2

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