스펙트로그램은 음파의 주파수 성분을 시간에 따라 시각화한 그래픽 표현이다. 음향 신호를 분석하여 주파수, 강도, 시간의 변화를 한 눈에 볼 수 있도록 해주는 도구로, 주로 음향학, 언어학, 음악, 생체 신호 분석 등 다양한 분야에서 활용된다. 스펙트로그램은 음파의 복잡한 구조를 분석하고 이해하는 데 매우 유용한 방법이다.

스펙트로그램은 일반적으로 시간 축과 주파수 축으로 구성되며, 주파수 축은 일반적으로 수직으로 배치되고 시간 축은 수평으로 배치된다. 각 축의 교차점에는 해당 시간에서의 주파수 성분이 색상이나 명도로 나타나며, 이는 주파수의 세기를 나타낸다. 색상이 진할수록 해당 주파수 성분의 세기가 강함을 의미한다. 이러한 방식으로 음향 신호의 주파수 성분이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 시각적으로 쉽게 이해할 수 있다.

스펙트로그램은 음성 인식 및 처리에서 중요한 역할을 한다. 특히 음성 언어의 분석에는 필수적인 도구로 사용되며, 언어의 발음, 억양, 피치 변화 등을 상세히 분석할 수 있다. 이를 통해 음성 인식 시스템의 성능을 개선하거나, 화자의 감정 상태를 파악하는 연구 등 다양한 분야에 응용된다. 또한, 음악 분석에서도 자주 활용되며, 악기의 음색, 조화 및 리듬 등을 연구하는 데 기여한다.

스펙트로그램의 생성에는 일반적으로 푸리에 변환(Fourier Transform)이 사용된다. 이 과정에서 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환하여 주파수 성분을 추출하는 작업이 이뤄진다. 이러한 기술은 디지털 신호 처리의 발전에 힘입어 더욱 정교해지고 있으며, 실시간 분석이 가능해졌다. 스펙트로그램의 발전은 다양한 분야에서 음향 신호를 이해하고 활용하는 데 있어 큰 진전을 가져왔다.