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요약 주파수를 성분별로 분석할 때 사용되는 스펙트럼 분석 방식. 아이작 뉴턴이 처음 제안한 스펙트럼은, 어떤 정보나 신호를 성분에 따라 배열하는 방식이다. 파워 스펙트럼은 주파수 영역의 신호를 분석하는 스펙트럼으로, 뇌파, 전자파, 음파 등의 주파수를 시간의 흐름에 따라 그래프의 모양으로 바꾸어 쉽게 이해할 수 있도록 시각화한 것을 말한다. 외계 행성의 신호 분석에도 사용된다.
주파수 영역의 분석과 관련된 스펙트럼의 하나. 스펙트럼은 복잡한 정보, 혹은 신호를 그 구성성분을 바탕으로 분해하여 조건에 따라 배열한 것을 말한다. 1672년 아이작 뉴턴이 햇빛이 프리즘을 통과했을 때 만들어지는 연속적인 색의 띠를 표현하기 위해 ‘스펙트럼’이라는 용어를 사용했다. 프리즘 또는 대기 중에 떠 있는 물방울을 통해 나타나는 햇빛의 스펙트럼이 무지개인데, 무지개는 빛의 파장에 따라 색깔이 배열된 것이다.
파워 스펙트럼은 이와 같은 스펙트럼 분석의 하나로, 뇌파, 전자파, 음파 등의 경우에서 여러 종류의 신호(주파수)가 섞여 진동하는 신호를 성분 별로 분석하는 방법을 말한다. 뇌파의 경우, 0~50Hz 영역 안에서 매우 느린 진동부터 빠른 진동까지 5단계로 나눌 수 있다. 느린 진동이 많을 경우 잠을 자고 있거나 마취 상태의 경우처럼 의식이 거의 없는 경우이고, 빠른 진동이 많을 경우 무엇인가에 집중해있거나 놀란 상태를 의미한다.
따라서 측정된 뇌파 가운데 어떤 진동 성분이 많이 나타나는가에 따라 어떤 사람의 뇌 활동 상태를 추정할 수 있다. 이와 같이 복합적인 파형 속에 들어 있는 진동의 성분을 분석해서 그래프 형태로 보여주는 것이 파워 스펙트럼이다. 파워 스펙트럼은 주기적이지 않은 신호나, 적분이 가능하지 않은 미약한 신호의 경우에도 적용이 가능하다.
스펙트럼 아날라이저(spectrum analyzer)를 통하면, 신호를 주파수 영역으로 시각화하여 볼 수 있다. 주파수를 시간 영역에 대응하여, 시간 영역의 함수를 푸리에 변환시키면 주파수 영역의 함수로 도출된다. 주파수 영역에는 각 주파수 성분의 위상 정보도 포함되어 있다. 따라서 각 주파수의 사인파를 합성하면 원래 신호의 검출이 가능해진다. 이를 이용해서, 외계 행성 또는 우주에서 발신된 전파나 우주배경복사 신호를 분석하기도 한다.
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프랑스의 과학자인 조제프 푸리에가 제안한 것으로, 시간 함수를 주파수 함수로 변환하는 것을 뜻한다. 주기적으로 변화하는 신호를 진폭 또는 주파수에 따라 분류한 뒤, 시간의 흐름에 따라 곡선 그래프로 바꾸어 볼 수 있게 한다. 음파나 지진파와 같은 곡선 그래프로 보여지기 때문에 비전문가도 쉽게 그 변화의 추이를 알아볼 수 있다. 전자공학, 광학, 음향학 등에서 쓰이며, 천문학에서는 빛의 주파수를 분해하여 우주를 이루는 물질을 알아내는 데에도 활용된다.
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