샘플링 주파수

센서는 심장을 연속해서 지켜보지 않습니다. 초당 여러 번 스냅숏을 찍고, 샘플링 주파수는 그 횟수입니다. 기기는 박동을 자신의 스냅숏 중 하나에만 놓을 수 있으므로, 스냅숏 사이의 시간이 각 박동의 타이밍을 얼마나 정밀하게 잴 수 있는지를 제한합니다.

Quigley 연구진(2024)은 심전도( ECG ECG 심전도(ECG) 피부에 붙인 전극으로 심장의 전기 활동을 기록한 것입니다. 심전도로 구한 RR 간격이 심박변이도(HRV) 측정의 기준 방법입니다. 심전도(ECG) 더 알아보기 )의 수치를 이렇게 제시합니다. 1000 Hz에서는 R 피크의 타이밍을 약 ±1 ms로, 250 Hz에서는 약 ±4 ms로만 잴 수 있습니다. 이들은 1000 Hz를 권고하며 주파수가 낮으면 “특히 심박변이도(HRV) 지표에서” 오차가 더해진다고 경고합니다. Laborde, Mosley, Thayer(2017)는 연구용 최저선으로 125 Hz를 제시하고, 호흡에 따른 흔들림이 작을 때는 500 Hz가 더 안전한 선택이라고 합니다.

HRV에서 중요한 이유. 타이밍 오차는 간격에 그대로 실리고, RMSSD는 한 간격에서 다음 간격으로의 변화로 계산하므로 그 오차를 곧바로 받아들입니다. 실제 박동 간 변화가 작을수록 일정한 오차가 더 크게 작용합니다. 휴대폰 카메라는 초당 약 25~30프레임으로 기록하므로 각 박동이 최대 20 ms까지 반올림됩니다. 소프트웨어는 표본 사이를 보간해 이 오차의 일부를 되찾을 수 있으며, 맥파처럼 박동의 모양이 여러 표본에 걸쳐 있을 때 효과가 있습니다.

아래에서 해 보세요. 샘플링 주파수를 25 Hz로 맞추면 RMSSD가 약 삼분의 일 높게 나옵니다. 맥파로 바꾸고 보간을 켜면 오차 대부분이 사라지는 것을 볼 수 있습니다.

박동 시점을 얼마나 촘촘히 잴까?

다시 샘플링한 교육용 기록

박동 앞 간격, 처음 60초 780~980 ms, 점선은 실제 시점

시간 분해능

±0.5 ms

RMSSD, 측정값

33.4 ms

RMSSD, 실제 값

33.4 ms

SDNN

28.7 ms

pNN50

8.2 %

1000 Hz에서는 각 박동의 시점이 1 ms 단위로 정해집니다. RMSSD가 실제 값과 일치합니다.

샘플링 주파수 1000 Hz, 1 ms마다 샘플 하나 10005002501005025

박동의 파형

심전도 스파이크(좁음) 맥파(넓음)

샘플 사이를 보간해 각 박동의 시점을 정밀하게 추정

JavaScript를 켜면 조작 도구가 작동합니다.

교육용 기록의 처음 60초 동안 박동 사이 간격을 이은 선으로, 실제 시점은 점선, 기기가 잰 시점은 실선입니다. 수치 표시에는 밀리초 단위의 시간 분해능, 측정한 RMSSD와 실제 RMSSD, SDNN, pNN50이 나옵니다. 슬라이더로 샘플링 주파수를 1000 Hz에서 25 Hz까지 정하고, 라디오 버튼 두 개로 좁은 심전도 스파이크와 넓은 맥파 중에서 고르며, 확인란으로 샘플 사이 보간을 켭니다. 1000 Hz에서는 수치가 일치하고, 보간 없이 25 Hz에서는 RMSSD가 약 3분의 1만큼 높게 나옵니다.

시계와 카메라가 맥박의 타이밍을 어떻게 재는지는 PPG: 시계는 맥박을 어떻게 읽을까와 휴대폰 카메라로 HRV를 잴 수 있을까?를 참고하세요.