Jeśli kiedykolwiek czytałeś skrót DSP, nauka, że oznacza on cyfrowe przetwarzanie sygnałów, mogła ci wiele nie wyjaśnić. Technologia ta jest ważną częścią naszego codziennego życia i integralną częścią technologii cyfrowej.
Czym dokładnie jest DSP i jak wykorzystujemy tę technologię do przetwarzania i modyfikowania sygnałów analogowych i cyfrowych?
Czym jest Cyfrowe Przetwarzanie Sygnałów?
Przetwarzanie sygnałów opisuje dziedzinę inżynierii elektrycznej, która pozwala nam analizować, modyfikować lub syntetyzować sygnały. Jeśli chodzi o cyfrowe przetwarzanie sygnałów (DSP), mówimy o sygnałach cyfrowych, takich jak dźwięk lub obrazy.
DSP pobiera (zazwyczaj analogowe) sygnały ze źródeł rzeczywistych i przekształca je w dane cyfrowe, gdzie możemy je łatwo analizować i modyfikować. Po przekształceniu i edycji danych cyfrowych możemy użyć technologii DSP, aby przekształcić je z powrotem w sygnał analogowy, który został teraz ulepszony lub zmieniony w taki czy inny sposób.
Możemy używać DSP do tworzenia różnych efektów. Niektóre nowoczesne cele to filtrowanie obrazów cyfrowych, rozpoznawanie mowy lub kompresja danych.
Aby wykorzystać te techniki, używamy komputerów ogólnego przeznaczenia, układów cyfrowych lub wyspecjalizowanych cyfrowych procesorów sygnałowych, takich jak miniDSP 2×4 HD.
Applications
Zastosowania DSP obejmują:
- Przetwarzanie sygnałów audio
- Kompresja danych audio
- Kompresja danych wideo
- Computer graphics
- Cyfrowe przetwarzanie obrazów
- Photo manipulation
- Speech processing
- Speech recognition
- Data transmission
- Radar
- Sonar
- Przetwarzanie sygnałów finansowych
- Economic forecasting
- Seismology
- Biomedicine
- Weather forecasting
Real-Life Examples
Prostym przykładem zastosowania technologii DSP w naszym codziennym życiu jest poprawa i modyfikacja dźwięku. Kiedy nagrywamy dźwięk za pomocą mikrofonu, możemy teraz użyć zdigitalizowanych danych, aby zmienić nagrany dźwięk. Możemy filtrować szumy z oryginalnego sygnału lub wzmacniać inne częstotliwości. Technologia ta jest używana w telefonach komórkowych lub mikrofonach kamer internetowych , aby odfiltrować hałas w tle i ułatwić śledzenie rozmowy.
Procesor DSP jest mózgiem implantu ślimakowego. Pobiera on analogowe sygnały dźwiękowe i udostępnia je osobie niesłyszącej. Technologia DSP jest również mocno obecna w przemyśle rozrywkowym. Technicy dźwięku używają ich do ulepszania i zmieniania nagrań audio poprzez zastosowanie takich funkcji jak:
- Regulacja głośności i wzmocnienia
- Filters
- Equalization
- Dynamics Processor
- Compressors
- Limiters
- Expanders
- Noise Gates
- Automatyczna kontrola wzmocnienia
- Delay
- Automatic Mixers
- Feedback Reducers
- Echo Cancelers
DSP nie ogranicza się do sygnałów audio. Technologia DSP może również wziąć analogowy materiał wideo i przekształcić go w zera i jedynki, które umożliwiają wyświetlanie i edycję jako medium cyfrowe. Oznacza to, że DSP jest integralną częścią technologii cyfrowej, telekomunikacji i komunikacji bezprzewodowej.
How Does DSP Work?
DSP składa się z kilku kluczowych komponentów:
- Pamięć programu: Pamięć programu przechowuje programy, które są używane do przetwarzania danych.
- Pamięć danych: W pamięci danych przechowywane są informacje, które będą przetwarzane.
- Compute Engine: Compute Engine używa programu przechowywanego w pamięci programu, aby uzyskać dostęp do danych i wykonać przetwarzanie matematyczne potrzebne do ich przekształcenia.
- Input/Output: Komponent Input and Output łączy DSP ze światem zewnętrznym poprzez porty i timery.
Analogowe media, takie jak film, wykorzystują elementy świata rzeczywistego, takie jak światło, temperatura i ciśnienie, do rejestrowania sygnałów. DSP bierze ten sygnał i digitalizuje go, aby uczynić go możliwym do wyświetlenia i zmiany. Często sygnał cyfrowy jest przekształcany z powrotem w formę analogową , aby mógł być wyświetlany jako sygnał analogowy .
Kiedy spojrzymy na przykład na odtwarzacz MP3, procesor DSP koduje analogowy plik dźwiękowy i zapisuje go w pamięci. W tym momencie technologia może manipulować danymi audio poprzez zastosowanie regulacji głośności lub korekcji. Następnie procesor DSP dekoduje zapisane dane i przekształca je z powrotem w analogowy sygnał audio, który może być odtwarzany przez system głośników.
Conclusion
DSP to technologia, którą wykorzystujemy do przekształcania sygnałów analogowych w sygnały cyfrowe. W tej postaci możemy ich używać do manipulowania i wyświetlania danych w różnych formach. Technologia ta jest zazwyczaj wykorzystywana w miksowaniu dźwięku. Dźwięki, które zostały nagrane i przekształcone w ten sposób, mogą być łatwo wyrównane, filtrowane i zmieniane w formacie cyfrowym. Następnie procesor DSP może przekształcić informacje cyfrowe z powrotem w dane analogowe, które mogą być wyświetlane w świecie rzeczywistym.
Oczywiście technologia ta ma wiele zastosowań w naszym świecie, z których wielu nawet nie zdajemy sobie sprawy. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów jest z kolei jedną z głównych dziedzin inżynierii elektrycznej.
