아포다이제이션

신호 처리에서 아포다이제이션(, 그리스어로 "발을 제거하다"(removing the foot)라는 뜻에서 유래)은 수학적 함수의 모양을 수정하는 것을 말한다. 이 함수는 전기 신호, 광학 전송 또는 기계적 구조를 나타낼 수 있다. 광학에서는 주로 강도 피크 주변의 회절로 인해 발생하는 에어리 원반을 제거하여 초점을 개선하는 데 사용된다.

 전자 공학에서의 아포다이제이션 

 신호 처리에서의 아포다이제이션 
아포다이제이션이라는 용어는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 신호 처리에 관한 출판물에서 자주 사용된다. 아포다이제이션의 한 예로는 고속 푸리에 변환 분석기에서 샘플링된 시간 기록의 시작과 끝 부분의 불연속성을 부드럽게 만들기 위해 한 창(Hann window)을 사용하는 것이 있다.

 디지털 오디오에서의 아포다이제이션 
디지털 오디오 처리에서는 일반적인 브릭월(brick-wall) 필터 대신 아포다이징 필터를 사용하여, 브릭월 필터가 유발하는 프리- 및 포스트-링잉 현상을 줄일 수 있다.

 질량 분석법에서의 아포다이제이션 
오비트랩(Orbitrap) 내에서 진동하는 동안, 이온이 진동에 안착할 때까지 과도 신호가 안정적이지 않을 수 있다. 끝부분에 가서는 미세한 이온 충돌이 쌓여 눈에 띄는 위상 이탈(dephasing)을 유발한다. 이는 시간 영역 측정 길이 전체에 걸쳐 진동 신호를 평균화하는 푸리에 변환에 문제를 일으킨다. 소프트웨어를 통해 "아포다이제이션"을 수행하면 FT 계산에서 과도 신호의 앞부분과 뒷부분을 제외할 수 있다. 따라서 아포다이제이션은 결과로 나오는 질량 스펙트럼의 분해능을 향상시킨다. 과도 신호의 품질을 개선하는 또 다른 방법은 이온이 트랩 내에서 안정적인 진동 운동에 안착할 때까지 데이터 수집을 기다리는 것이다.

 핵자기 공명 분광법에서의 아포다이제이션 
아포다이제이션은 이산 푸리에 변환 이전에 NMR 신호에 적용된다. 일반적으로 NMR 신호는 시간 제약(간접 차원)이나 더 높은 신호 대 잡음비를 얻기 위해 절단(truncated)된다. 절단 아티팩트를 줄이기 위해 신호에 다양한 유형의 창 함수를 사용한 아포다이제이션을 수행한다.

 광학에서의 아포다이제이션 
300px|thumb|right|alt=광학에서의 아포다이제이션 예시 (시뮬레이션).|렌즈가 측면 위치의 함수로서 투과하는 양을 수정하면 초점이 약간 더 넓고 약해지지만, 동시에 주변의 고리를 제거하여 이미징 아티팩트를 제한한다.
광학 설계 전문 용어에서 아포다이제이션 함수는 광학 시스템의 입력 강도 프로파일을 의도적으로 변경하기 위해 사용되며, 시스템을 특정 특성에 맞추기 위한 복잡한 함수일 수 있다. 보통 가장자리에서 제로(0)에 가까워지는 불균일한 조명 또는 투과 프로파일을 의미한다.

 이미징에서의 아포다이제이션 
에어리 원반의 사이드 로브(side lobes)는 이미지 품질을 저하시키는 원인이 되므로, 이를 억제하는 기술이 사용된다. 이미징 빔이 가우시안 분포를 가질 때, 절단 비율(가우시안 빔의 직경 대비 절단 구경의 직경 비율)을 1로 설정하면 사이드 로브를 무시할 수 있는 수준이 되고 빔 프로파일은 순수한 가우시안 형태가 된다.

의학 초음파에서 그레이팅 로브(grating lobes)의 효과는 아포다이제이션 과정에서 가변 전압을 사용하여 초음파 트랜스듀서 요소를 활성화함으로써 줄일 수 있다.

 사진술에서의 아포다이제이션 
대부분의 카메라 렌즈에는 카메라로 들어오는 빛의 양을 줄이는 조리개가 포함되어 있다. 조리개는 강도를 제로로 부드럽게 전환하지 않으며, 구경의 "톱 햇(top hat)" 투과 이상의 강도 프로파일을 형성하지 않으므로 엄밀히 말해 아포다이제이션의 예는 아니다.

일부 렌즈는 유입되는 빛의 양을 줄이기 위해 다른 방법을 사용한다. 예를 들어, 미놀타/소니 STF 135mm f/2.8 T4.5 렌즈는 오목한 중성 회색 색조의 렌즈 요소를 아포다이제이션 필터로 사용하여 기분 좋은 보케를 만들어내는 특수 설계를 가지고 있다. 동일한 광학 효과는 미놀타 맥섬 7의 STF 기능에 구현된 것처럼 다중 노출과 피사계 심도 브래키팅을 결합하여 얻을 수 있다. 2014년에 후지필름은 후지논 XF 56mm F1.2 R APD 렌즈에 유사한 아포다이제이션 필터를 활용한 렌즈를 발표했다. 2017년에 소니는 동일한 광학적 Smooth Trans Focus 원리에 기반한 소니 E-마운트 풀프레임 렌즈 소니 FE 100mm F2.8 STF GM OSS(SEL-100F28GM)를 출시했다.

가우시안 레이저 빔 입력 프로파일의 시뮬레이션 또한 아포다이제이션의 한 예이다.

포톤 시브(Photon sieve)는 맞춤형 광학 아포다이제이션을 달성하는 비교적 쉬운 방법을 제공한다.

 천문학에서의 아포다이제이션 
아포다이제이션은 망원경 광학에서 이미지의 동적 범위를 개선하기 위해 사용된다. 예를 들어, 이 기술을 사용하면 매우 밝은 별 바로 근처에 있는 저강도 별을 볼 수 있게 만들 수 있으며, 궤도를 도는 밝은 별의 대기에 가려진 행성의 이미지도 얻을 수 있다. Section 11.3.3.FIRST RESULTS FROM VERY LARGE TELESCOPE NACO APODIZING PHASE PLATE: 4 μm IMAGES OF THE EXOPLANET β PICTORIS b* The Astrophysical Journal (Letter)Planet hunters no longer blinded by the light. spacefellowship.com  Note: this article includes several images of such a phase plate 일반적으로 아포다이제이션은 광학 이미지의 분해능을 감소시키지만, 회절 가장자리 효과를 줄이기 때문에 실제로는 특정 미세 세부 사항을 향상시킬 수 있다. 사실 레일리 기준으로 흔히 정의되는 분해능의 개념은 이 경우 부분적으로 부적절하다. 렌즈(또는 거울)의 초점 평면에 형성되는 이미지는 프레넬 회절 형식을 통해 모델링된다는 점을 이해해야 한다. 고전적인 회절 패턴인 에어리 원반은 장애물이 없고 균일한 투과를 가진 원형 동공과 연결되어 있다. 동공의 모양(예를 들어 원형 대신 사각형)이나 투과율이 변경되면 관련 회절 패턴이 달라지게 된다.

 같이 보기 
 아포다이제이션 함수

 각주 

분류:신호 처리