델타 변조 (Delta Modulation)
한 줄 정의: 현재 표본과 직전 표본의 차이(변화량)의 부호만을 1비트로 표현하여 아날로그 신호를 디지털화하는 간단한 차분 변조 기법입니다.
쉽게 풀면
델타 변조는 신호의 절대값 대신 "직전보다 커졌는지 작아졌는지"만을 기록합니다. 매 표본마다 신호가 이전보다 정해진 작은 계단만큼 올라갔으면 1, 내려갔으면 0으로 표시하는 식입니다. 이렇게 하면 표본마다 1비트만 있으면 되므로 회로가 매우 단순해집니다. 다만 신호가 계단 크기보다 빠르게 변하면 따라가지 못하는 문제가 생기기 때문에, 표본화 속도를 충분히 빠르게 해야 정확한 근사가 가능합니다.
왜 중요한가
델타 변조는 회로 구조가 단순해 저비용·저전력 시스템에 적합하며, 펄스부호변조 등 다른 부호화 방식과 압축 효율 및 구현 복잡도를 비교하는 기준으로도 논문에서 자주 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Delta modulation encodes only the sign of the difference between consecutive samples, resulting in a 1-bit output stream."
델타 변조는 연속된 표본 간 차이의 부호만을 부호화해 1비트 출력 스트림을 만든다는 내용입니다.
"Excessive slope in the input signal causes slope overload distortion in the delta modulation system."
입력 신호의 기울기가 너무 가파르면 델타 변조 시스템에서 경사 과부하 왜곡이 발생한다는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
델타 변조는 신호가 빠르게 변할 때 계단이 따라가지 못해 왜곡이 생기는 경사 과부하(slope overload) 문제와, 신호가 거의 일정할 때도 계단만큼 오르내리는 과립잡음(granular noise) 문제를 함께 겪습니다. 이를 개선하기 위해 계단 크기를 신호 변화에 따라 적응적으로 조절하는 적응형 델타 변조가 함께 연구됩니다.
주의할 점
델타 변조는 표본화 속도를 매우 높게 설정해야 신호 변화를 제대로 추적할 수 있으므로, 펄스부호변조에 비해 대역폭 효율은 낮을 수 있습니다.