數字信號處理的發展與應用

蔣楠

摘 要：隨著我國信息化技術的不斷發展，數字信號處理的發展也取得了一定的成效。文章將主要對數字信號處理技術的發展歷程進行介紹與分析，并對數字信號處理技術在社會生活中的應用狀況進行調查與介紹，最后對數字信號處理技術的未來進行了預測與展望。

關鍵詞：數字信號處理；發展歷程；應用

隨著互聯網技術在世界范圍內的普及，各國的電子信息化技術均取得了不同程度的發展。在這樣的背景下，數字信號處理技術的發展也可謂是日新月異，在社會生活的大部分領域中都得到了廣泛的應用，人們的生活已經離不開數字信號處理技術。文章將主要對數字信號處理技術的發展歷程進行調查與介紹，并對數字信號處理技術在社會領域中的應用進行分析。

1 數字信號處理技術的發展歷程

數字信號處理技術主要是指通過利用數字信號芯片，對信號進行分析與處理的技術。它因為具有處理速度快、營運靈活，測量結果準確和極強的抗干擾能力等優點，因此替代了傳統的模擬信號處理技術而被人們廣泛應用[1]。數字信號處理技術主要經過了三個階段的發展，下面將對數字信號處理技術的這三個發展階段進行介紹與梳理。

上世紀六、七十年代，數字信號處理技術的概念被人們提出，一些科學家也開始致力于對這項技術的研究，數字信號處理技術并不能獨立進行對信號的處理，而要借助于計算機來實現對數字信號的編程，發展十分緩慢，而且對信號處理的效果也不是十分令人滿意。

上世紀八十年代，世界上第一臺數字信號處理器在美國誕生，數字信號處理技術的發展由此開始。這種具有編程能力的數字信號處理芯片，自從問世之日起就獲得了人們的推崇，在全世界范圍內的語音通信、雷達、和醫療、圖像處理等領域中廣泛應用。

到了上世紀的九十年代，數字信號處理技術取得了日新月異式的飛速發展，不但數字信號理論的發展更為先進，數字信號處理技術的發展也取得了重大進展，已經能夠在非線性圖譜中進行應用，而且對信號分析處理的能力也更為強大，不僅速度快、精度高、可以進行更為復雜的運算，在對信號處理的深度上也取得了良好的進展，并且數字處理技術的應用范圍也更為廣泛，在移動信息、數字電視和先進的電子領域取得了巨大的發展空間。

2 數字信號處理技術在社會中的應用

數字信號處理技術為社會各領域中信號的處理帶來了變革，影響到了社會生活中的方方面面，給人類的生活與工作帶來了極大的便利，更為數字及電子領域中許多產品的進一步發展起到了巨大的推動作用。下面文章將主要介紹數字信號處理技術在社會生活中的應用。

2.1 數字化音響設備

在數字化音響設備問世以前，人們主要采用唱片和磁帶的方式進行音樂方面的娛樂活動。唱片主要是通過對聲音進行模擬震動并在唱片上相應的刻成聲音的槽紋路徑，最終實現對聲音的記錄[2]。錄音機的磁帶主要是通過利用磁頭在磁帶上對聲音進行模擬信號記錄來實現對聲音的刻錄。而在上世紀八十年代初期于美國誕生的第一張CD硬盤，取代了以往對聲音進行模擬錄制的傳統做法，通過數字信號處理技術將數字信息刻錄到了CD光盤上，從而完美實現了對聲音的重現過程。

2.2 全數字電視機

二十世紀八十年代初，幾乎是與數字化音響設備問世的同時，德國一家電視制造公司推出了一款新型電視機，這種電視機主要通過對傳統的模擬電視和電視的視頻信號進行數字化處理的方式來進行視頻成像，是世界上第一臺數字電視機。到了二十世紀九十年代，美國一家公司研制出了清晰度更高的電視機，這種電視機主要采用對視頻信號和聲音信號進行數字信號處理的方式對傳統數字電視機進行改良，世界上的第一臺全數字電視機出現了。全數字電視機的出現為世界的數字電視市場帶來了變革，并逐步得到了世界范圍內的認同。全數字電視主要包括三大部分：

2.2.1 數字化演播室

這主要是指電視臺中所有的內部信號變換都是由全數字化的“比特”數據流來完成的，如電視臺內的數字字幕機、數字視頻放錄機、數字錄音設備、數字化編輯設備等。

2.2.2 數字化傳輸

數字化傳輸主要是指電視臺的地面電視發射設備以編碼正交頻分多路和殘留邊帶為主要的調制方式，而有線電視廣播主要以正交調幅為主要的調制方式，衛星電視廣播主要以四相相移鍵控為其調制方式[3]。

2.2.3 數字電視接收機

作為數字化信息技術革命的產物，數字電視技術在發展中已經逐漸趨向于成熟，開始致力于為電視觀眾提供品質更高端、功能更強大、更加豐富和個性化的數字電視服務。因此，數字電視接收機被研發出來，而數字電視接收機的工作原理主要是，電視臺發出視頻的數字信號，而用戶通過為家中的電視機安裝機頂盒的方式，接受數字電視信號。數字電視機頂盒通過對傳輸過來的視頻信號進行調節、解碼、視頻重新編碼等手段重新在用戶家的數字電視機上進行播出。這種數字信號傳輸與處理的方式，不僅能夠使電視用戶享受到更加安全的、便捷、舒適的數字電視服務，而且數字電視的畫面、聲音、視頻的清晰度都得到了大幅度的提高，數字信號的抗干擾能力也更為強大，能夠讓數字電視用戶享受到更加完美優質的光影體驗。

2.3 數字化照相機

傳統的照相機都是采用膠卷來完成對畫面進行記錄和保存的，而數字照相機則不然，它主要采用的是利用光敏半導體零件對畫面中的觀看信號進行數字化信號處理，最終實現對圖像文件的保存。數字照相機保存好的圖片信息，不僅可以利用電子計算機實現對其的顯示、修改、美化或者添加信息，還可以通過彩色打印機實現對圖片的輸出，既簡便又省時間，為攝影愛好者提供了十分便利的服務。

3 對數字信號處理技術的未來展望

鑒于數字信息處理技術具有操作靈活、精確度高、超強的抗干擾性與體積較小容易攜帶等特點，這一技術有望在未來的各個領域進行應用。無論是通信業、電子制造業、廣播電視業還是家庭電器用品等行業，一定都會迎來信號處理的數字化時代[4]。

隨著單片微型計算機在現代商務會議中的大規模應用，數字信號處理技術在未來將向著與單片微型計算機結合發展的趨勢方向邁進。

隨著智能化的迅速發展，數字信號處理技術也會不斷提高其自身的運算速度、努力降低其自身的能源消耗、體積更加微型化等方面發展，為用戶提供更加便捷快速的服務。而數字信號處理裝備中的編譯系統和高級書寫代碼系統也會逐漸成為數字信號處理的未來發展趨向。

4 結束語

隨著世界經濟和技術的不斷發展，我國的數字信號處理技術也取得了顯著的發展成果，從最初的只在單一的幾個領域應用和發展，到如今的在社會生產和生活中的各個領域進行應用，為人們的生活和工業的發展帶來了極大的便利。隨著世界經濟與科學技術的進一步發展，數字信號處理技術也會不斷發展，實現在更多更廣的領域和范圍內應用的目標。

參考文獻

[1]邵淑華，張曉紅，李國彬.淺析數字信號處理器發展與應用[J].辦公自動化雜志，2012，17（05）：128-132.

[2]周剛，于之訓，陳輝堂.數字信號處理器的發展與應用[J].電子技術的應用于發展，2012，19（9）：109-129.

[3]張雄偉，陳亮，徐光輝等編.DSP芯片的原理與開發應用[M].北京：電子工業出版社，2013，16（05）：156-165.

[4]張繼春，劉景堂，程海強.淺論數字信號處理的發展[J].中國人們公安大學學報，2011，15（5）：142-147.