數字信號處理應用探索

史光曜 楊俊 袁進剛

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714075

摘要：隨著計算機、信息技術的發展和進步，數字信號處理技術也得到了快速發展，并廣泛應用在生活各個領域，給人們的生活帶來了便利。本文主要闡述了數字信號處理技術的優點以及在全數字電視機、音箱設備、數碼相機等方面的應用。

關鍵詞：數字信號處理；信息技術；應用

數字信號處理簡稱DSP，就是將圖片、聲音、視頻、文字等模擬信息轉化為數字信息的過程。DSP處理中，通過數字方式對模擬信息識別、壓縮處理、過濾，從而將其轉化為計算機可識別的數字信息。在當今社會，信息技術滲透到社會各個領域，數字信號處理技術也廣泛應用在各個領域。

一、數字信號處理優點

數字信號處理通過專用的數字信號芯片，這種數字信號芯片的運算速度非常快，每秒可到上億次，以數字計算方式處理信號，處理速度快、計算精確、體積小。與傳統的模擬信號處理方式，數字信號處理方式具有以下優點：第一，數字信號處理范圍更廣，具有更高的精度。第二，數字信號處理方式抗干擾能力強，數字信號處理只受量化誤差和子長的影響，不受噪音的影響，可以對白噪聲、多徑干擾等進行優化處理。第三，靈活性強，不僅能夠快速處理數字信息，而且還可以靈活改變系統參量和工作方式。

二、數字信號處理應用

隨著計算機、電子技術、信息技術的發展，數字信息處理技術電視機、攝影機、電腦、音箱等各個領域得到了廣泛應用，給人們的生活帶來了很多便利。

（一）數字信號處理在全數字電視中的應用

德國ITT公司在1983年曾經推出了2000系列芯片，對模擬電視機的信號進行處理，十年后，ITT公司再次推出3000系列的芯片，這一類信號被當時定義為數字電視機，但是電視機接收的信號依然是傳統的模擬信號，并不是真正意義上的數字電視機。直到1990年美國的GI公司推出的高清晰HDTV電視機，該電視機的視頻信號、音頻信號全部使用數字壓縮，這也是真正意義上的全數字電視機。全數字電視機包括數字化演播室設備、傳輸設備、接收機。演播廳設備主要是把電視臺內部信號轉化為數字化的數據流，比如數字字幕機、數字編輯機和數字錄像機；傳輸設備主要是地面電視發射廣播設備、有線電視廣播和衛星電視廣播。接收機則是根據傳輸方式對應相應的接收機，主要有接收地面廣播數字電視機、有線電視廣播機頂盒和衛星數字電視廣播綜合接收解碼器。隨著技術的進步，目前已經有將三種合在一起成為多制式的全數字接收機。目前，美國、日本、德國、法國、英國等國家已經全面實行數字電視地面廣播。我國目前大部分省市已經使用MPEG2壓縮技術推行衛星數字電視廣播，但是受到經費限制，我國地面數字電視廣播還需要一定時間內才能實現數字化。

（二）數字信息處理技術在音箱設備中的應用

早期磁帶或者唱片是根據聲音的模擬震動，并形成一定的槽紋路徑制作。錄音機磁帶的原理就是通過磁頭在磁帶上震動對聲音進行模擬信號記錄，從而記錄聲音。隨著數字信號處理的發展，傳統的磁帶、唱片已經無法滿足人們的需求。CD的出現則是數字技術取代模擬技術的表現，使得人們對聲音的處理技術不再依賴聲音模擬刻錄。然而第一張CD盤應用5年以后，隨后被DAT和MD盤取代。這種數字化的硬件內置快速存儲轉錄器，可以不斷錄制30～60分鐘，是一種數字化的音箱設備。

（三）數字信號處理技術在汽車中的應用

城鎮化快速發展，城市汽車保有量不斷增加，家庭擁有汽車的比例不斷攀升，人們對汽車有更多需求，而這些都依托在數字信號處理技術。汽車電子系統的紅外線、監控設備、雷達系統等都必須通過數字信號處理技術，才能有效的運轉。比如汽車導航系統，攝像頭拍攝視頻以后，通過數字信號處理技術對圖像進行過濾和處理，從而在汽車導航系統中顯示出來，為司機的駕駛提供有力的保障。

（四）數字信號處理技術在電視電腦中的應用

隨著數字技術和信息技術的發展，人們對電視的功能有了更多的要求，為了滿足人們多元化家庭電視娛樂消費要求，不少電視機品牌供應商推出了電腦電視的數字產品，這種數字電視機具有電腦和電視機雙重功能。它以電腦為主流配置系統，同時又具有看電視，玩游戲，通過鼠標對電腦進行操作，具有高速回放MPEG2圖像的工，通過視頻輸出顯卡，將VGA信號轉化為視頻信號。

（五）數字信號處理技術在數字照相機的應用

1990年第一臺數碼照相機誕生，經過二十多年的發展，數碼照相機發展日新月異。數碼照相機打破了傳統照相機需要使用膠片的限制，將光敏半導體元件經過，A/D轉換器、數字處理技術壓縮，將圖像資料保存在存儲器中，通過照相機的屏幕可以刪除不必要的圖像資料，并連接計算機或者打印設備將圖像資料打印出來，不需要傳統計算機的暗室處理，操作非常方便。而數碼照相機的核心技術就是數字信號處理技術，通過數字信號處理技術對圖片進行優化、壓縮處理，節省存儲器空間。近年來，隨著數字技術的進步，數碼相機的價錢也在不斷下降。

三、結語

隨著數碼相機、智能手機等各種數字化產品的發展，極大地促進數字信號處理技術的發展。但是我國信號處理技術與發達國家還存在一定的差距，因此還需要進一步對該項技術進行研究。

參考文獻：

[1]馬木青，胡淑巧，白瑞青，等.基于數字信號處理的脈沖編碼器[J].探測與控制學報，2015，（4）：8790.

[2]王韓，孫紅勝，陳昌明，等.基于TS201與FPGA的數字信號處理系統設計[J].現代電子技術，2016，（5）：7880.

[3]張林，王艷芬，張曉光，等.基于MatIab GUI的數字信號處理演示平臺設計[J].實驗技術與管理，2016，33（12）：154157.

作者簡介：史光曜（1982），男，漢族，重慶人，本科，工程師，研究方向：信號處理；楊俊（1982），男，漢族，武漢人，本科，助理工程師，研究方向：工藝；袁進剛，男，本科，工程師，研究方向：信號處理。