DSP技术介绍,什么是DSP？

DSP即数字信号处理，它是英文Digital Signal Processing的简写，DSP是一门面向电子信息学科的专业基础课，具体来讲，DSP是以数字形式对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。

DSP技术有精度高、活性大、可靠性高、时分复用的优点。并且随着计算机和信息技术的飞速发展，DSP技术应运而生并得以迅速的发展。

DSP技术现在已广泛应用于数字通信、雷达、遥感、声纳、语音合成、图像处理、测量与控制，高清晰度电视、数字音响、多媒体技术、 地球物理学、生物医学工程、振动工程以及机器人等各个领域。

音频处理非常复杂，因此，您会发现DSP是几乎所有现代音频处理设备的核心。虽然普通消费者可能没有意识到它们，但DSP集成到各种音频设备中，包括手机，耳机，音频接口，混音器，扬声器和蓝牙耳机。

1.什么是DSP?

(1)数字信号处理(Digital Signal Processing —DSP)

利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合要求的信号形式。强调的是对数字信号进行处理和研究的方法。

(2)数字信号处理器(Digital Signal Processor-DSP)

强调的是通过专用集成电路芯片，利用数字信号处理理论，在芯片上运行目标程序，实现对信号的某种处理。

2. 数字信号处理的实现方法

(1) 在通用的计算机(如PC机)上用软件(如Fortran、C语言、 MATLAB)实现

优缺点：可用于模拟或仿真;速度慢，不能用于实时系统。

(2) 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现;优缺点：专用性强，不便系统独立运行。

(3) 用通用的单片机(如MCS-51、96系列等)实现。

优缺点：接口性能比较良好，容易实现人机接口;系统复杂、冯。诺结构、乘法慢，不利实时性，不适合复杂的数字信号处理。

DSP正在慢慢成为每个现代音频产品的主要产品，那么究竟什么是DSP呢?为什么它们很重要，它们是如何工作的，它们如何影响你的聆听体验?

DSP是数字信号处理器的首字母缩写。顾名思义，DSP是专门为音频信号处理而设计的微处理器。DSP基本上是一个仅为解决音频处理问题而优化的CPU。就像CPU一样，DSP芯片是音频硬件的重要组成部分，使数字音频操作成为可能。DSP已经变得如此重要，以至于您的音频设备可能会在其电路中集成一个或几个DSP。

DSP用于各种日常音频电子产品。要了解 DSP 对您的聆听体验的影响，以下是一些您已经在使用的 DSP 应用程序：

音频均衡器(EQ)：DSP用于均衡各种音乐。在录音棚中使用均衡来控制不同声音频率的音量。如果没有均衡，你会发现很难听音乐，因为人声可能听起来很弱，乐器听起来会分散，低音会压倒所有频率，使音频不清楚或浑浊。

有源音频分频器：这些音频分频器用于分离不同的音频频率，并将其分配给为特定音频范围设计的不同扬声器。音频分频器通常用于汽车立体声系统、环绕声系统和使用不同尺寸扬声器驱动器的扬声器。

头戴式耳机/入耳式 3D 音频：您可以使用扬声器分频器以及各种环绕声系统实现 3D 音频。借助隐蔽的 DSP，您的头戴式耳机和入耳式耳机可以处理音频，从而在没有扬声器的情况下提供 3D 声音聆听体验。DSP 可以通过模拟空间声场来做到这一点，该空间声场只需使用耳机即可模拟声音在 3D 空间中的移动方式。

主动降噪 (ANC)：主动降噪技术使用麦克风记录低频噪声，然后产生与记录的噪声频率相反的声音。然后，这种产生的声音用于在环境噪音到达耳膜之前消除环境噪音。ANC只有在DSP的瞬时处理速度下才能实现。

远场语音和语音识别：这项技术使您的谷歌主页，Alexa和亚马逊Echo能够可靠地识别您的声音。语音助手利用 CPU、DSP 和 AI 来处理数据，并智能地回答您的查询和命令。

数字信号处理器如何工作?

所有数字数据(包括数字音频)都表示并存储为二进制数(1 和 0)。音频处理(如 EQ 和 ANC)需要操作这些 1 和 0 才能达到预期的结果。需要像DSP这样的微处理器来操纵这些二进制数。虽然您也可以使用其他微处理器，如CPU，但DSP通常是音频处理应用的更好选择。

与任何微处理器一样，DSP使用硬件架构和指令集。

硬件架构决定了处理器的运行方式。DSP通常使用冯·诺依曼和哈佛架构等架构。这些更简单的硬件架构通常用于DSP，因为它们在与简化的指令集架构(ISA)配对时足以进行数字音频处理。

近年来，随着通信技术的飞速发展，DSP已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要的新兴学科，它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在，通信领域中许多产品都与DSP密切联系，例如，Modem、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真，随后是将波形存储起来，然后再加以处理。下图所示，给出了一个典型的DSP应用系统。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域。因DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。由于采用DSP 技术，蜂窝电话的更新换代变得更为容易，只需在统一的硬件平台基础上，通过软件的不断升级生产各式各样的新款手机。

DSP已经涉足测量仪表和测试仪器行业，而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP开发测量仪表和测试仪器可将产品提升到一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电路，实现仪器仪表的SOC(System On Chip，即片上系统)设计。

仪器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用DSP芯片开发产品可使这两项指标大大提高。以TMS320F2810为例，其高效的32位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。

目前DSP正处于一个高速发展的时期，仪器仪表是DSP的一个重要应用领域，相信DSP的应用会推进仪器仪表的技术革新。

DVD里应用的活动图像压缩/解压缩用MPEG2编码/译码器，同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。在这些领域里，应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩/解压技术也日新月异，例如，DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量，于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。新的算法出现，要求相应的高性能DSP。最近，日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR系统，投入相当力量，利用现代计算机图像学CG生成3维图形，迫切需要多个DSP并行处理系统。其中，系统里的结点DSP单元，要求采用与并行处理相适应的体系结构。