數字信號處理技術的發展

宋元清

摘 要：隨著社會和科學技術的不斷發展和進步，數字信號處理技術在很多領域得到廣泛應用，成為人類生活和工作方面不可或缺的一部分。本文闡述了數字信號信息處理技術的特點、發展及應用，并對數字信號處理技術的未來發展進行展望，借此讓人們了解數字信號處理技術的重要性。

關鍵詞：數字信號處理技術；DSP；發展

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

數字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）技術通過數字信號芯片將模擬信息（聲音、圖片、視頻等）轉化為數字信息。它的本質是進行數據的提取與變換，從各種干擾與噪聲的環境里將信息提取出來，轉換為便于機器或人識別的形式。數字信號處理技術應用領域很廣泛，已成為人類生活和工作方面不可或缺的部分。

1 數字信號處理技術的特點

數字信號處理技術主要采取二值邏輯，其優勢在于設備體積小、成本低、處理的動態范圍大，對電路噪聲以及溫度的適應性強、穩定性高且靈活性強、集成度高和較強的高速處理能力。數字信號處理理論促進了數字信號處理的應用和發展，反過來，數字信號處理的應用又在一定程度上提高了數字信號處理理論。兩者相輔相成，互相促進。數字信號像是一個紐帶，將理論和實踐緊密的聯系起來，在很大程度上提高了穩定性和可靠性。

2 數字信號的發展階段

人們早在20世紀60、70年代就提出了數字信號處理技術的概念，在當時分立的小規模集成電路組合而成整個數字信號處理系統，或者在通用計算機上編程來實現處理功能，局限于計算機的速度和存儲量，往往只可以脫機處理。數字信號處理技術發展十分緩慢，對信號處理的效果不是十分令人滿意。

現代信號處理階段開始于20世紀80年代，美國誕生了世界上第一臺數字信號處理器，具有編程能力的通用DSP芯片自此產生，數字信號處理技術的發展由此開始，但由于昂貴的芯片價格，還不能進入消費領域應用。

90年代是更先進的信號處理階段，數字信號理論和技術發展進入以非線性編輯為代表的信號處理階段，在非線性圖譜的基礎上，通過更高速的DSP芯片，實時完成龐大的計算量，實現了運算精度高，速度快，信息提取量大的效果，并且有非常強大的信號分析處理能力。數字化產品性能價格比得到很大提高，占有巨大的市場。

3 數字信號處理技術的應用

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，方便了人們的生活，更是推動了數字及電子領域中許多產品的發展。

3.1 全數字電視機

全數字電視機通過對傳統模擬電視的視頻信號來成像的改良，對視頻信號和聲音信號進行數字信號處理，使數字電視機畫面的清晰度和聲音洪亮度更高、更好，使人們在家中就能享受到更加安全、便捷的電視機服務。同時，數字化電視機擁有超強的抗干擾能力，視頻信號的接收不易受到天氣等問題的干擾，影響整個電視市場，得到了世界范圍內的認同。

3.2 汽車領域

汽車電子應用離不開數字信號處理技術的幫助。數字信號處理技術可以對汽車電子系統中的雷達、紅外線、監控設備等數據進行分析，便于維護汽車電子系統。通過攝像機對汽車行駛中的圖象拍攝、存儲，利用數字信號處理技術對圖像進行過濾和處理以保證行車安全。

3.3 數字化照相機

數字照相機不僅可以利用電子計算機對保存好的信息顯示、修改、美化和添加，還可以通過彩色打印機實現對圖片的輸出，這樣既簡便又省時間，為攝影愛好者提供了十分便利的服務。

3.4 通信領域

數字信號處理技術可用于短波通信，信道的數字化，信道探測，自適應呼叫，鏈路質量分析等等。比如給數據加密、通信擴頻、Modem、可視電話等都需要結合DSP技術，所以在通信中的許多產品都離不開DSP技術。

3.5 儀表儀器方面

利用數字信號處理技術替代高檔單片機，通過巨大的內部資源對儀表、儀器中的硬件電路進行簡化，保證了測量的精度和速度，使產品的檔次和質量明顯提高。

3.6 PC領域

數字信號處理技術引領著PC領域的不斷發展，實現了MPEG與高速通信技術的互通，視頻與音頻實現了自由轉換。使用者可根據自身的需求，處理形式多樣的DSP機。

3.7 其他方面

通過數字信號出現的CD豐富了人們的業余生活。依據數字信號處理生產的數碼助聽器為聽覺障礙人士帶來福音。IP視頻電話、便攜式媒體設備、機頂盒、流媒體、監視IP攝像機、視頻基礎設施、無線基礎設施等。

4 數字信號處理技術現狀與展望

數字信號處理技術在當今發展迅速，在數字電視、電子消費、移動通信、信號、視頻、圖像處理和醫療、軍事等領域不斷發展并被廣泛應用，逐漸變成數字時代系統基礎元件的主力軍。數字信號處理技術滿足系統的高性能、低功耗、最優化的控制的要求。數字信號處理技術可以將視頻，圖片，聲音等轉化為數字信息的技術。數字信號處理技術在人們生活中已得到很好的支持，為人們帶來了便捷有效的服務。

雖然DSP使數字信號在迅速發展的過程中要面對在功率、使用壽命上的一些問題，還要面對價格與技術方面的考驗，但不管如何，數字信號處理技術主導地位不會產生變化。數字信號處理技術像一個永不枯竭的寶庫，等待著人們不斷的挖掘、研究和創新。

參考文獻：

[1]孫金林.數字信號處理技術的發展與思考[J].赤峰學院學報，2011（05）.

[2]蔣楠.數字信號處理的發展與應用[J].科技創新與應用，2014.

[3]王志強.數字信號處理的發展[J].數字產業，2015（01）.

[4]張煒，魏永旺，郝婧.淺談數字信號處理的發展及其在圖像處理中的應用[J].科技信息，2008.