신호

신호(信號, signal)는 데이터의 변화를 내포시킴으로써 어떤 매체를 통해 데이터를 전송하는 과정이자 결과물이다. 신호는 신호 처리, 정보 이론, 생물학을 포함한 여러 학문 분야에서 중요하다. 신호 처리에서 신호는 현상에 관한 정보를 전달하는 함수이다. 공간이나 시간에 따라 변화할 수 있는 모든 양은 관찰자 간에 메시지를 공유하기 위한 신호로 사용될 수 있다. IEEE 신호처리학회지는 오디오, 비디오, 음성, 영상, 소나, 레이더를 신호의 예로 포함한다. 신호는 정보를 담고 있지 않더라도 공간이나 시간에 따른 양의 관찰 가능한 모든 변화(하나의 시계열)로 정의될 수 있다. 자연계에서 신호는 유기체가 다른 유기체에게 경고를 보내기 위해 하는 행동일 수 있는데, 포식자로부터 근처의 식물에게 경고하기 위해 식물 화학 물질을 방출하는 것부터 먹이에 대해 다른 동물에게 알리기 위해 동물이 내는 소리나 움직임까지 그 범위가 다양하다. 신호 전달은 세포 신호전달과 같이 세포 수준을 포함한 모든 유기체에서 발생한다. 진화생물학의 신호 이론은 동물이 신호를 보내는 방법을 발달시킴으로써 서로 의사소통할 수 있는 능력이 진화의 상당한 원동력이라고 제안한다. 인간 공학에서 신호는 일반적으로 센서에 의해 제공되며, 종종 신호의 원래 형태는 트랜스듀서를 사용하여 다른 형태의 에너지로 변환된다. 예를 들어, 마이크로폰은 음향 신호를 전압 파형으로 변환하며, 스피커는 그 반대 과정을 수행한다. 신호의 또 다른 중요한 속성은 엔트로피 또는 정보 함량이다. 정보 이론은 신호와 그 내용을 연구하는 공식적인 학문이다. 신호의 정보는 흔히 노이즈를 동반하는데, 노이즈는 주로 신호의 원치 않는 변형을 의미하지만, 종종 원하는 신호와 충돌하는 원치 않는 신호(누화)를 포함하는 것으로 확장된다. 노이즈의 감소는 신호 무결성이라는 항목 아래에서 다루어진다. 배경 노이즈로부터 원하는 신호를 분리하는 것은 신호 복원 분야이며, 이 중 한 갈래인 추정 이론은 무작위 교란을 억제하기 위한 확률적 접근 방식이다. 전기공학과 같은 공학 분야는 정보의 전송, 저장, 조작을 포함하는 시스템의 설계, 연구, 구현을 발전시켜 왔다. 20세기 후반에 전기공학 자체는 여러 분야로 분리되었다. 전자공학과 컴퓨터 공학은 물리적 신호를 조작하는 시스템의 설계와 분석을 전문으로 하기 위해 발전했고, 산업 디자인 내의 설계 공학은 사용자 인터페이스에서 신호의 기능적 설계를 다루기 위해 발전했다.