论文部分内容阅读
摘 要：数字信号处理（DSP）是一门可以将声音和图片等模拟信息转变为数字信息的技术，是数字化时代的重要发展方向。本文对数值信号处理技术的理论和算法进行了简单的介绍，并对其应用情况做了概述，讨论了其未来的发展方向。
关键词： 数字信号处理 信号 技术
引言
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门可以将将信号以数字方式表示并处理的理论和技术[1]。数字信号处理可以对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波，也就是利用计算机或者专业的处理设备，将信号以数字方式进行采集，变换，滤波，估值，增强，压缩，识别等处理，进而以得到人们需要的信号形式。
1数字信号处理的算法
数字信号处理的主要算法是离散傅里叶变换（DFT），DFT先将信号在数字域和频域实现离散化，再利用计算机或者是专用的处理设备如数字信号处理器（DSP）处理离散信号。但是真正使数字信号处理从理论走向实用的算法是快速傅里叶变换（FFT），FFT的出现DFT的运算次数大为减少，使实时的数字信号处理成为可能，极大促进了该学科的发展。
傅立叶变换是数字信号处理重要的组成部分[2]，时间和频率是数字信号处理中的两个最基本也是最重要的表达信号。傅立叶正变换或反变换，可以把时间域信号转到频率域或把频率域信号转到时间域，但是我们所要测量的信号大部分是连续周期信号，不能直接在计算机上计算出它的傅里叶变换，但是可以通过DFT及其快速算FFT实现时域和频域都离散化的变换，可以再在计算机上实现信号的频谱分析及其他方面的处理，因此DFT在数字信号处理和数字图像处理中得到了广泛的应用，通过它建立了离散时域与离散频域之间的关系[3]。
2 数字信号处理目前的主要应用领域
数字信号处理的实质就是把现实世界里的信息转换成另一种形式，通过计算机辅助设备的帮助提取出来，转换成能为人或计算机设备可以识别的另一种形式。目前国内外的学者认为DSP在数字信号处理方面有很大的优势，因为具有灵活性大、体积小、功耗低、精度高、可靠性高、等优点，已经在数字信号处理方面广泛应用。
2.1语音信号处理
语音信号是数字信号处理的重要组成部分，其中包括：语音的识别，语言的理解，语音的合成，语音的增强，语音的压缩等。发展语音信号处理的目的是为了制造声码器，是智能计算机和智能机器人的发展的基础。
2.2数据调制解调器
调制解调器是数字信号处理器的传统应用领域之一，它作为多媒体信息处理系统与通信部分联系的纽带，利用PC机实现Internet的拨号连接，是目前最简单便捷的连接方式。
随着网络信息时代的到来，使用Internet的用户数量逐步增长，低性能的DSP器件已经满足不了客户的需求，研制可以传送速度更快、传递信息量更多的高性能的DSP是未来的发展方向。
2.3图形图像处理需求
图像信号处理可以用于DVD里应用的活动图像压缩，可以研究月球的地貌、气象云图的分析、宇宙星体的构成等，所以已经被广泛的应用到各个领域。同时还可以根据图像信号处理的特点，将图像进行压缩、解压、分割、识别、编码和重建等几个方面[4]。
2.4汽车电子系统及其它应用领域
随着汽车行业的蓬勃发展，汽车电子系统行业也逐步发展，而汽车电子系统主要是利用数字信号处理技术（DSP）里的红外线和毫米雷达装备，或者是利用DSP处理过的图形数据进行安全分析，保证安全驾驶。目前，DSP已经在汽车电子系统的领域得到认可。
2.5生物医学信号处理
在生物醫学方面信号处理主要是用来辅助生物医学基础理论的研究和用于诊断检查和监护，其中包括细胞学、脑神经学等方面的基础理论研究。
数字信号处理在脑电或心电的自动分析系统、断层成像技术中有成功的例子，为生物医学提供了一种新的研究方法，降低了死亡率。
目前，数字信号处理已经应用到多种学科，如振动信号处理、地球物理信号处理等方面，虽然应用领域不同，其中的核心技术大致相同。由此可见，数字信号处理已经成为当今世界的核心技术之一。
3.数字信号处理未来的发展方向
高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用是数字信号处理未来的发展方向，如何将DSP芯片越来越多地渗透到各种电子产品当中，也成为各种电子产品尤其是通信类电子产品的核心问题。
3.1内核结构的改进
将数字信号处理器的内核结构进一步改善，可以使多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、特大指令字组（VLIM）在新的高性能处理器中将占主导地位。
3.2提高速度，降低功耗
提高数字信号处理的运算速度，降低设备的功耗，减小尺寸，可以节省时间的同时减少开支，满足用户的需求。
3.3数字信号处理和微处理器的融合
微处理器是一个成本低，可以执行智能定向控制任务的通用处理器，能很好的执行智能控制任务，但由于其数字信号处理功能差，缩小了其应用范围。
数字信号处理可以弥补微处理器的不足，因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现具有智能控制和数字信号处理的两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。
4.数字信号处理的展望
数字信号处理将数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体，充分体现了数字信号处理系统的优越性。随着信号处理应用的不断发展，数字信号处理技术将会进一步发展和提高。
参考文献：
[1] 胡广书. 数字信号处理导论[M].北京： 清华大学出版社， 2005.
[2] 丁玉美， 高西全. 数字信号处理[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社，1994.
[3] 奥本海姆著. 刘树棠，黄建国译. 离散时间信号处理[M]. 西安： 西安交通大学出版社，2001.
[4]唐志伟.现代数字信号处理技术在电视机中的应用[J]数字技术与应，2011（7）.
作者简介：栗美璠（1990-），女，辽宁抚顺人，本科，专业：电子信息工程。
关键词： 数字信号处理 信号 技术
引言
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门可以将将信号以数字方式表示并处理的理论和技术[1]。数字信号处理可以对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波，也就是利用计算机或者专业的处理设备，将信号以数字方式进行采集，变换，滤波，估值，增强，压缩，识别等处理，进而以得到人们需要的信号形式。
1数字信号处理的算法
数字信号处理的主要算法是离散傅里叶变换（DFT），DFT先将信号在数字域和频域实现离散化，再利用计算机或者是专用的处理设备如数字信号处理器（DSP）处理离散信号。但是真正使数字信号处理从理论走向实用的算法是快速傅里叶变换（FFT），FFT的出现DFT的运算次数大为减少，使实时的数字信号处理成为可能，极大促进了该学科的发展。
傅立叶变换是数字信号处理重要的组成部分[2]，时间和频率是数字信号处理中的两个最基本也是最重要的表达信号。傅立叶正变换或反变换，可以把时间域信号转到频率域或把频率域信号转到时间域，但是我们所要测量的信号大部分是连续周期信号，不能直接在计算机上计算出它的傅里叶变换，但是可以通过DFT及其快速算FFT实现时域和频域都离散化的变换，可以再在计算机上实现信号的频谱分析及其他方面的处理，因此DFT在数字信号处理和数字图像处理中得到了广泛的应用，通过它建立了离散时域与离散频域之间的关系[3]。
2 数字信号处理目前的主要应用领域
数字信号处理的实质就是把现实世界里的信息转换成另一种形式，通过计算机辅助设备的帮助提取出来，转换成能为人或计算机设备可以识别的另一种形式。目前国内外的学者认为DSP在数字信号处理方面有很大的优势，因为具有灵活性大、体积小、功耗低、精度高、可靠性高、等优点，已经在数字信号处理方面广泛应用。
2.1语音信号处理
语音信号是数字信号处理的重要组成部分，其中包括：语音的识别，语言的理解，语音的合成，语音的增强，语音的压缩等。发展语音信号处理的目的是为了制造声码器，是智能计算机和智能机器人的发展的基础。
2.2数据调制解调器
调制解调器是数字信号处理器的传统应用领域之一，它作为多媒体信息处理系统与通信部分联系的纽带，利用PC机实现Internet的拨号连接，是目前最简单便捷的连接方式。
随着网络信息时代的到来，使用Internet的用户数量逐步增长，低性能的DSP器件已经满足不了客户的需求，研制可以传送速度更快、传递信息量更多的高性能的DSP是未来的发展方向。
2.3图形图像处理需求
图像信号处理可以用于DVD里应用的活动图像压缩，可以研究月球的地貌、气象云图的分析、宇宙星体的构成等，所以已经被广泛的应用到各个领域。同时还可以根据图像信号处理的特点，将图像进行压缩、解压、分割、识别、编码和重建等几个方面[4]。
2.4汽车电子系统及其它应用领域
随着汽车行业的蓬勃发展，汽车电子系统行业也逐步发展，而汽车电子系统主要是利用数字信号处理技术（DSP）里的红外线和毫米雷达装备，或者是利用DSP处理过的图形数据进行安全分析，保证安全驾驶。目前，DSP已经在汽车电子系统的领域得到认可。
2.5生物医学信号处理
在生物醫学方面信号处理主要是用来辅助生物医学基础理论的研究和用于诊断检查和监护，其中包括细胞学、脑神经学等方面的基础理论研究。
数字信号处理在脑电或心电的自动分析系统、断层成像技术中有成功的例子，为生物医学提供了一种新的研究方法，降低了死亡率。
目前，数字信号处理已经应用到多种学科，如振动信号处理、地球物理信号处理等方面，虽然应用领域不同，其中的核心技术大致相同。由此可见，数字信号处理已经成为当今世界的核心技术之一。
3.数字信号处理未来的发展方向
高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用是数字信号处理未来的发展方向，如何将DSP芯片越来越多地渗透到各种电子产品当中，也成为各种电子产品尤其是通信类电子产品的核心问题。
3.1内核结构的改进
将数字信号处理器的内核结构进一步改善，可以使多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、特大指令字组（VLIM）在新的高性能处理器中将占主导地位。
3.2提高速度，降低功耗
提高数字信号处理的运算速度，降低设备的功耗，减小尺寸，可以节省时间的同时减少开支，满足用户的需求。
3.3数字信号处理和微处理器的融合
微处理器是一个成本低，可以执行智能定向控制任务的通用处理器，能很好的执行智能控制任务，但由于其数字信号处理功能差，缩小了其应用范围。
数字信号处理可以弥补微处理器的不足，因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现具有智能控制和数字信号处理的两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。
4.数字信号处理的展望
数字信号处理将数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体，充分体现了数字信号处理系统的优越性。随着信号处理应用的不断发展，数字信号处理技术将会进一步发展和提高。
参考文献：
[1] 胡广书. 数字信号处理导论[M].北京： 清华大学出版社， 2005.
[2] 丁玉美， 高西全. 数字信号处理[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社，1994.
[3] 奥本海姆著. 刘树棠，黄建国译. 离散时间信号处理[M]. 西安： 西安交通大学出版社，2001.
[4]唐志伟.现代数字信号处理技术在电视机中的应用[J]数字技术与应，2011（7）.
作者简介：栗美璠（1990-），女，辽宁抚顺人，本科，专业：电子信息工程。