[[파일:external/upload.wikimedia.org/Spectrogram-19thC.png]][*dBFS decibels relative to full scale. 해당 소리 파일에서 클리핑 (잘림) 없이 정상적으로 나오는 최대 신호의 크기를 의미한다. 참고로 클리핑된 소리는 소위 말하는 [[삑사리]]가 난다.]

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== 개요 ==
Spectrogram

[[전자공학]]에서 다루는 [[푸리에 변환]]은 디지털화된 시계열 신호가 다양한 진폭(세기)와 주파수(진동수)를 가진 여러 삼각함수들(sinusoids)의 '''중첩'''으로 이루어져 있다고 간주하고, 해당 삼각함수들의 주파수 및 각 주파수별 진폭의 분포를 분석하는 것에 초점을 두고 있다. 해당 분포는 시간에 따라 계속 변하지만, 아주 짧은 시간 동안 거의 일정(quasi-stationary)하다고 간주하며 [* 실제로 소리의 시계열 파형을 확대해 보면 (알파벳은 특정한 파형을 비유한 것이다) a-a'-a*-b-b'-b* 이런 식의 패턴이 다양하게 이어지는 식으로 구성되었다는 점을 관찰할 수 있다.], 이를 응용하여 해당 시간 간격을 "창함수"화하여 주파수 분포를 구하고 [* 이걸 Power Spectral Density (PSD)라 부른다.], 이 분포가 시간에 따라 변하는 양상을 스펙트럼으로 시각화하는 기법이다 [* 비단 소리뿐이 아니라, 시계열 형태를 띄는 이산적인 신호라면 어떤 형태든 간에 삼각함수가 중첩된 형태로 근사하여 PSD와 스펙트로그램을 얻을 수 있다.][* 참고로 푸리에 변환 대신 웨이블렛이라는 함수를 이용하는 방법도 있는데, 이런 경우는 스펙트로그램 대신 스케일로그램이라고 부른다.].

(쉽개 말하여 특정 파동을 여러개의 조각으로 잘게 잘라 조각 하나하나를 주파수별 여러 순수 [[삼각함수]]로 분리한 자료이다.)

즉 스펙트로그램은 시간상 진폭 축의 변화를 시각적으로 볼 수 있는 파형(waveform)과 주파수상 진폭 축의 변화를 시각적으로 볼 수 있는 스펙트럼(spectrum)의 특징이 모두 결합된 구조로, 시간축과 주파수상의 따른 진폭의 차이를 흑백이나 색상으로 나타내는 것이다. 보통 흑백이면 색이 어두울수록 해당 주파수 신호가 강하게 나타난다고 보면 되고, RGB 3색이라면 파랑-초록-빨강 순으로 신호가 강하게 나타난다고 보면 된다 (colormap jet 기준). 그 외의 경우는 위 그림과 같이 오른쪽의 컬러바를 참조하면 된다 (컬러바에서 위로 갈수록 강한 신호라고 보면 된다).

창함수의 길이, 창함수의 중첩 구간 길이, 창함수에 추가적으로 주는 함수의 종류를 파라미터라 부르며, 각 파라미터를 얼마나 조정하느냐에 따라 스펙트로그램은 미묘하게 변한다.

[[음향학]] 및 [[음성학]]에서 상당히 많이 쓰이며, 특히 '''음성인식'''을 위한 말소리 분석에 필수적으로 이용된다 [* 일반 스펙트로그램은 주파수간의 간격이 일정하지만, 사람의 청각계는 모든 주파수를 균일하게 받아들이지 않으므로 이를 고려한 멜 스펙트로그램이라는 것을 사용하기도 한다.].

직접 그려보고자 한다면 무료 음성 분석 프로그램 [[Praat]]을 이용하면 된다. 파라미터를 세부적으로 조정하면서 스펙트로그램이 미묘하게 바뀌는 모양을 보고 싶다면 [[MATLAB]], [[Python]]을 사용하면 된다.

스펙트로그램은 특정 소리 신호를 시각화하는 것이지만, 반대로 특정 글자 및 이미지를 스펙트로그램으로 변환하여 인위적으로 소리를 만드는 것도 가능하다. [[https://youtu.be/Hxx6Gqf1Q4w|#]] 이를 위해서 [[FL 스튜디오]] 기본으로 내장된 [[VST]]인 Beepmap등과 같이 그림 파일을 파형으로 전환해주는 프로그램들이 존재한다.

참고로, 주파수 축의 최대치는 신호의 [[샘플링]] 주파수의 절반이다. 따라서 문서 최상단에 나온 신호의 샘플링 주파수는 대략 20 kHz라고 할 수 있다.
== 활용 예 ==
 * 포켓몬스터 [[보라타운]] BGM 괴담 : 비록 실제가 아닌 한 인물의 조작이었지만, 최소한 이 인물이 조작한 음성 파일 자체는 정말 스팩토그램을 반영해서 제작되었다.
 * [[Aphex Twin]]의 노래 Windowlicker에는 나선 모양의 스팩트로그램이 숨겨져있고, Equation에는 자신의 괴상한 초상화를 스팩트로그램으로 숨겨넣었다.
 * [[마데온]]의 노래 Innocence와 Pixel Empire
 * 영화 [[다크 나이트 라이즈]]의 트위터 주소를 이 방법으로 공개했다. 이 경우는 일종의 [[ARG]]
 * 해킹 대회 PADOCON 2011 에도 이와 관련 문제가 나왔다.
 * [[FEZ]]의 OST. 이 경우는 사람 귀로 안들리는 아주 작은 주파수를 타겟으로 스팩토그램을 설치했기 때문에 스팩토그램의 주파수 폭을 매우 낮게 해야 보이는 그림이다.
 * 하이 레졸루션 오디오의 진위여부를 가리는데도 자주 사용된다. 만약 스펙토그램이 22 kHz 영역 위까지 뻗어 있다면 그것은 바로 진짜. 그렇지 않고 22 kHz에서 딱 잘린다면 가짜. 하이레조 불모지인 한국에서 고해상도 음악파일을 구매한다면 22 kHz에서 딱 짤리는 것을 볼 수 있다.
 * [[마인크래프트]]에서도 스펙트로그램으로 만든 사운드가 존재한다. 동굴 소리 14번은 [[https://youtu.be/6ee9dyDGTAI?t=100|크리퍼 이미지가 나오고]] 음반 아이템인 디스크 11은 마지막에 [[https://www.facebook.com/SportskeedaMinecraft/posts/the-legendary-music-disc-11sportskeeda-minecraft-minecrafttutorial/353416893516489/|스티브 얼굴과 함께 1241숫자]]가 출력된다.
 * [[두근두근 문예부!]]의 떡밥에도 스펙트로그램에 [[QR코드]]를 새기는 식으로 사용된 바가 있다.
 * 심지어 [[그림 인공지능]]인 [[Stable Diffusion]]으로 이 '''스펙트로그램의 특성을 역이용해 작곡AI에 응용'''하려는 시도가 나왔다. 원리는 다음과 같다. 특정한 음악을 스펙트로그램으로 풀어낸뒤 학습시켜서, 학습된 재료와 명령어 입력을 통해 인공지능 생성된 스펙트로그램을 다시 음악으로 재생시키는 식. [[https://www.riffusion.com/about|#]]
 * 넓은 의미에서 오디오 워터마크 용도로도 쓰인다. [[시그니처 사운드]]를 직접 짜넣는 경우가 아니면 안들리는 대역에 스펙트로그램으로 워터마크를 박아넣는 케이스도 존재.
 
[[분류:음악]][[분류:음성학]][[분류:음향학]]