주파수 스펙트럼

주파수 스펙트럼(Frequency Spectrum)은 어떤 신호가 다양한 주파수 구성 요소로

어떻게 이루어져 있는지를 나타내는 그래픽적 표현입니다. 이를 이해하기 위해서는

먼저 '신호'와 '주파수'라는 기본 개념을 이해할 필요가 있습니다.

 

 

• 신호(Signal) 
  신호란 정보를 전달하거나 나타내기 위해 사용되는 어떤 형태의 변동입니다.
   예를 들어, 음악, 라디오 방송, 심장 박동 등이 신호의 예가 될 수 있습니다.
  
  
• 주파수(Frequency) 
  주파수는 신호가 얼마나 빠르게 변하는지를 나타내는 단위입니다. 일반적으로 헤르츠(Hz)로 표현되며,
  1Hz는 1초에 한 번의 주기를 의미합니다.
  
  

주파수 스펙트럼은 이러한 신호를 구성하는 각기 다른 주파수들을 보여줍니다.
예를 들어, 음악 속에는 다양한 주파수의 소리들이 섞여 있으며, 이를 주파수 스펙트럼으로
나타내면 각 주파수가 얼마나 강하게 나타나는지
(즉, 얼마나 큰 에너지를 가지고 있는지)를 시각적으로 볼 수 있습니다.

주파수 스펙트럼의 시각화

주파수 스펙트럼은 주로 X축에 주파수를, Y축에는 해당 주파수의 강도나 에너지를 나타냅니다.
이를 통해 우리는 어떤 주파수 구성 요소가 신호에서 중요한 역할을 하는지 파악할 수 있습니다.

예를 들어, 음악의 빈도 스펙트럼을 보면, 낮은 주파수에서는 베이스 소리가, 높은 주파수에서는
소리가 얼마나 강하게 나타나는지 확인할 수 있습니다.

 

간단한 주파수 스펙트럼 그래프 두 개를 그려보았습니다. 첫 번째 그래프는 X축에 1000Hz에서 하나의 뾰족한 봉우리가 있고, Y축은 진폭을 나타냅니다. 두 번째 그래프는 유사한 레이아웃으로 2000Hz에서 하나의 뾰족한 봉우리를 가지고 있습니다. 두 그래프 모두 'F1(f)'와 'F2(f)'로 Y축을, 'f'로 X축을 간단하고 명확하게 라벨링했습니다. 각 봉우리는 해당 주파수를 헤르츠(Hz) 단위로 보여주는 라벨이 달린 화살표로 표시되어 있습니다.

 

 

 

주파수 스펙트럼에서 저주파수와 중주파수의 색상은 다음과 같이 표현됩니다

• 저주파수 (Low Frequencies): 저주파수는 주로 붉은색 계열로 표현됩니다. 이는 주파수 스펙트럼의
  왼쪽 끝에 위치하며, 낮은 에너지를 가진 파동을 나타냅니다. 예를 들어, 음악에서 베이스 사운드는
  저주파수에 해당하고, 스펙트럼에서는 깊고 진한 붉은색으로 나타날 수 있습니다.
  
  
• 중주파수 (Midrange Frequencies): 중주파수는 주파수 스펙트럼에서 중간 부분에 해당하며,
  녹색 또는 노란색 계열로 표현됩니다. 이는 중간 정도의 에너지를 가진 파동을 나타내며,
  인간의 목소리나 대부분의 악기 소리가 이 범위에 속합니다.

이러한 색상은 주파수 스펙트럼을 시각화할 때 종종 사용되며, 각 주파수 범위의 특성을
직관적으로 이해하는 데 도움을 줍니다.