1. 스펙트럼 누출 (Spectral Leakage)
ㅇ 디지털 신호 처리(DSP)에서,
- 이산 푸리에 변환(DFT)이나 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행할 때,
- 특정 주파수의 에너지가 하나의 주파수 성분에 집중되지 않고,
- 주변의 인접한 주파수 대역으로 퍼져나가는 현상
2. 스펙트럼 누출의 발생 원인 : 불연속성
ㅇ FFT는 분석하려는 신호가 관측 창(Window) 밖에서도 무한히 반복된다고 가정하나,
- 하지만 실제 측정된 신호의 관측 구간이 주파수의 정수 배와 일치하지 않으면,
- 구간의 시작과 끝이 매끄럽게 이어지지 않는 불연속성(Discontinuity)이 발생
3. 스펙트럼 누출의 영향
ㅇ 해상도 저하
- 인접한 두 주파수 성분이 서로 누출되어 겹치면, 두 신호를 개별적으로 구분하기 어려워짐
ㅇ 미세 신호 탐지 방해
- 강한 신호 누출(옆으로 퍼진 기저 부분)이 근처에 있는 아주 약한 신호를 덮어버림
4. 해결 방안 : 창 함수 (Windowing)
ㅇ 관측 구간의 양 끝 값을 강제로 0에 가깝게 줄여서,
- 구간이 반복될 때 발생할 수 있는 급격한 불연속성을 부드럽게 만듬
ㅇ 종류
- 해닝(Hanning) / 해밍(Hamming) 창 : 가장 일반적으로 사용되며, 누출을 적절히 억제
- 블랙맨(Blackman) 창 : 누출 억제 효과가 매우 뛰어나지만, 주 주파수 대역의 폭이 넓어짐
- 플랫톱(Flat-top) 창 : 주파수 크기의 정확한 측정이 중요할 때 사용