DSP是什么意思？

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DSP是什么意思？

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。

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？


什么是数字信号处理器？
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。


数字信号处理器的常见用途

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。



ISA决定了微处理器可以执行的操作。它基本上是一个由存储在内存中的操作代码（操作码）标记的指令列表。当处理器调用特定的操作码时，它会执行操作码所表示的指令。ISA中的常见指令包括数学函数，如加法，减法，乘法和除法。

使用哈佛架构的典型DSP芯片将包含以下组件：

程序存储器存储指令集和操作码 （ISA）

数据存储器 - 存储要处理的值

计算引擎 - 执行 ISA 中的指令以及数据存储器中的值

输入和输出 - 使用串行通信协议将数据传入和传出 DSP

现在您已经熟悉了 DSP 的不同组件，接下来让我们来谈谈典型 DSP 的工作原理。以下是 DSP 如何处理传入音频信号的基本示例：

第 1 步：向 DSP 发出命令以处理传入的音频信号。

步骤2：输入音频记录的二进制信号通过其输入/输出端口进入DSP。



第 3 步：二进制信号存储在数据存储器中。



第 4 步：DSP 通过向计算引擎的算术处理器提供来自程序存储器的正确操作码和来自数据存储器的二进制信号来执行该命令。



第 5 步：DSP将结果及其输入/输出端口输出到现实世界。



DSP 相对于通用处理器的优势
像CPU这样的通用处理器可以执行数百条指令，并封装比DSP更多的晶体管。这些事实可能会引发一个问题，即为什么DSP是音频的首选微处理器，而不是更大，更复杂的CPU。

DSP与其他微处理器相比使用的最大原因是实时音频处理。DSP架构的简单性和有限的ISA使DSP能够可靠地处理输入的数字信号。借助此功能，实时音频表演可以实时应用均衡和滤波器，而无需缓冲。



DPS的成本效益是它们比通用处理器使用的另一个重要原因。与其他需要复杂硬件和具有数百条指令的ISA的处理器不同，DSP使用更简单的硬件和具有几十条指令的ISA。这使得DSP更容易，更便宜，更快速地制造。

最后，DSP更容易与电子设备集成。由于晶体管数量较少，与CPU相比，DSP需要的功率要少得多，并且物理上更小，更轻。这使得DSP可以安装在蓝牙耳机等小型设备中，而不必担心电源以及增加设备过多的重量和体积。

DSP 是现代音频设备中的重要组件
DSP是音频相关电子产品的重要组成部分。其小巧、轻便、经济、节能的特性使即使是最小的音频设备也能提供主动降噪功能。如果没有DSP，音频设备将不得不依赖通用处理器，甚至是笨重的电子元件，这些元件需要更多的资金，空间和功率，同时提供较慢的处理能力。

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目前DSP应用主要包括如下方面：


　　军事。如保密通信、雷达处理、声纳处理、图像处理、射频调制解调、导航、导弹制导等。

　　图形与图像。如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画与数字地图、机器人视觉、模式识别、工作站等。

　　仪器仪表。如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理、数字滤波、模式匹配、暂态分析等。

　　自动控制。如引擎控制、声控、机器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制、电动机控制等。

　　医疗。如助听器、超声设备、诊断工具、病人监护、胎儿监控、修复手术等。

　　家用电器。如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与电视、电动工具、固态应答机等。

　　汽车。如自适应驾驶控制、防滑制动器、发动机控制、导航及全球定位、振动分析、防撞雷达等。

　　信号处理。如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。

　　通信。如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、个人通信系统、移动通信、个人数字助手（PDA）、X.25分组交换开关等。

　　语音。如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储、扬声器检验、文本转语音等。

　　目前，dsp应用越来越广泛，以上只是一个简单的陈列，希望对大家有帮助。

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