數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展

宋元清

摘 要：隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為人類生活和工作方面不可或缺的一部分。本文闡述了數(shù)字信號(hào)信息處理技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展及應(yīng)用，并對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望，借此讓人們了解數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)；DSP；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.118

數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，DSP）技術(shù)通過數(shù)字信號(hào)芯片將模擬信息（聲音、圖片、視頻等）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息。它的本質(zhì)是進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取與變換，從各種干擾與噪聲的環(huán)境里將信息提取出來(lái)，轉(zhuǎn)換為便于機(jī)器或人識(shí)別的形式。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，已成為人類生活和工作方面不可或缺的部分。

1 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主要采取二值邏輯，其優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備體積小、成本低、處理的動(dòng)態(tài)范圍大，對(duì)電路噪聲以及溫度的適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性高且靈活性強(qiáng)、集成度高和較強(qiáng)的高速處理能力。數(shù)字信號(hào)處理理論促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用和發(fā)展，反過來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用又在一定程度上提高了數(shù)字信號(hào)處理理論。兩者相輔相成，互相促進(jìn)。數(shù)字信號(hào)像是一個(gè)紐帶，將理論和實(shí)踐緊密的聯(lián)系起來(lái)，在很大程度上提高了穩(wěn)定性和可靠性。

2 數(shù)字信號(hào)的發(fā)展階段

人們?cè)缭?0世紀(jì)60、70年代就提出了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的概念，在當(dāng)時(shí)分立的小規(guī)模集成電路組合而成整個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，或者在通用計(jì)算機(jī)上編程來(lái)實(shí)現(xiàn)處理功能，局限于計(jì)算機(jī)的速度和存儲(chǔ)量，往往只可以脫機(jī)處理。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展十分緩慢，對(duì)信號(hào)處理的效果不是十分令人滿意。

現(xiàn)代信號(hào)處理階段開始于20世紀(jì)80年代，美國(guó)誕生了世界上第一臺(tái)數(shù)字信號(hào)處理器，具有編程能力的通用DSP芯片自此產(chǎn)生，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展由此開始，但由于昂貴的芯片價(jià)格，還不能進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用。

90年代是更先進(jìn)的信號(hào)處理階段，數(shù)字信號(hào)理論和技術(shù)發(fā)展進(jìn)入以非線性編輯為代表的信號(hào)處理階段，在非線性圖譜的基礎(chǔ)上，通過更高速的DSP芯片，實(shí)時(shí)完成龐大的計(jì)算量，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算精度高，速度快，信息提取量大的效果，并且有非常強(qiáng)大的信號(hào)分析處理能力。數(shù)字化產(chǎn)品性能價(jià)格比得到很大提高，占有巨大的市場(chǎng)。

3 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為社會(huì)各領(lǐng)域中信號(hào)的處理帶來(lái)了變革，影響到了社會(huì)生活中的方方面面，方便了人們的生活，更是推動(dòng)了數(shù)字及電子領(lǐng)域中許多產(chǎn)品的發(fā)展。

3.1 全數(shù)字電視機(jī)

全數(shù)字電視機(jī)通過對(duì)傳統(tǒng)模擬電視的視頻信號(hào)來(lái)成像的改良，對(duì)視頻信號(hào)和聲音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，使數(shù)字電視機(jī)畫面的清晰度和聲音洪亮度更高、更好，使人們?cè)诩抑芯湍芟硎艿礁影踩⒈憬莸碾娨暀C(jī)服務(wù)。同時(shí)，數(shù)字化電視機(jī)擁有超強(qiáng)的抗干擾能力，視頻信號(hào)的接收不易受到天氣等問題的干擾，影響整個(gè)電視市場(chǎng)，得到了世界范圍內(nèi)的認(rèn)同。

3.2 汽車領(lǐng)域

汽車電子應(yīng)用離不開數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的幫助。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以對(duì)汽車電子系統(tǒng)中的雷達(dá)、紅外線、監(jiān)控設(shè)備等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，便于維護(hù)汽車電子系統(tǒng)。通過攝像機(jī)對(duì)汽車行駛中的圖象拍攝、存儲(chǔ)，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行過濾和處理以保證行車安全。

3.3 數(shù)字化照相機(jī)

數(shù)字照相機(jī)不僅可以利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)保存好的信息顯示、修改、美化和添加，還可以通過彩色打印機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的輸出，這樣既簡(jiǎn)便又省時(shí)間，為攝影愛好者提供了十分便利的服務(wù)。

3.4 通信領(lǐng)域

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可用于短波通信，信道的數(shù)字化，信道探測(cè)，自適應(yīng)呼叫，鏈路質(zhì)量分析等等。比如給數(shù)據(jù)加密、通信擴(kuò)頻、Modem、可視電話等都需要結(jié)合DSP技術(shù)，所以在通信中的許多產(chǎn)品都離不開DSP技術(shù)。

3.5 儀表儀器方面

利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)替代高檔單片機(jī)，通過巨大的內(nèi)部資源對(duì)儀表、儀器中的硬件電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，保證了測(cè)量的精度和速度，使產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量明顯提高。

3.6 PC領(lǐng)域

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)引領(lǐng)著PC領(lǐng)域的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了MPEG與高速通信技術(shù)的互通，視頻與音頻實(shí)現(xiàn)了自由轉(zhuǎn)換。使用者可根據(jù)自身的需求，處理形式多樣的DSP機(jī)。

3.7 其他方面

通過數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)的CD豐富了人們的業(yè)余生活。依據(jù)數(shù)字信號(hào)處理生產(chǎn)的數(shù)碼助聽器為聽覺障礙人士帶來(lái)福音。IP視頻電話、便攜式媒體設(shè)備、機(jī)頂盒、流媒體、監(jiān)視IP攝像機(jī)、視頻基礎(chǔ)設(shè)施、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施等。

4 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在當(dāng)今發(fā)展迅速，在數(shù)字電視、電子消費(fèi)、移動(dòng)通信、信號(hào)、視頻、圖像處理和醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域不斷發(fā)展并被廣泛應(yīng)用，逐漸變成數(shù)字時(shí)代系統(tǒng)基礎(chǔ)元件的主力軍。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)滿足系統(tǒng)的高性能、低功耗、最優(yōu)化的控制的要求。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以將視頻，圖片，聲音等轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在人們生活中已得到很好的支持，為人們帶來(lái)了便捷有效的服務(wù)。

雖然DSP使數(shù)字信號(hào)在迅速發(fā)展的過程中要面對(duì)在功率、使用壽命上的一些問題，還要面對(duì)價(jià)格與技術(shù)方面的考驗(yàn)，但不管如何，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主導(dǎo)地位不會(huì)產(chǎn)生變化。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)像一個(gè)永不枯竭的寶庫(kù)，等待著人們不斷的挖掘、研究和創(chuàng)新。

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