數(shù)字信號(hào)處理中的前沿技術(shù)分析

李昌聰

【摘要】 當(dāng)前正處于數(shù)字化信息時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)成為最前沿的發(fā)展技術(shù)之一。數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，尤其是在通信、圖形圖像、PC、儀器儀表、助聽器以及汽車電子系統(tǒng)等多領(lǐng)域中有所應(yīng)用。為了更好地對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行研究，本文將從數(shù)字信號(hào)的概念及特點(diǎn)入手， 不斷深入逐步探究數(shù)字信號(hào)處理前沿技術(shù)的具體內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字信號(hào)處理 前沿處理 技術(shù)戰(zhàn)略

一、數(shù)字信號(hào)處理的概念和特點(diǎn)

1.1概念

數(shù)字信號(hào)處理指的就是利用轉(zhuǎn)換器將模擬狀態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)字狀態(tài)，并對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)訊號(hào)進(jìn)行模擬和測(cè)量，簡(jiǎn)而言之就是將真實(shí)可見或可聽的物體轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，例如聲音、圖片或者是視頻就可以通過數(shù)字信號(hào)的處理轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。作為數(shù)字信號(hào)處理理論應(yīng)用技術(shù)，其在很多領(lǐng)域都有涉及。尤其是在下文將要敘述的通信、圖像圖形、儀器儀表、PC、助聽器以及汽車電子系統(tǒng)等領(lǐng)域，數(shù)字信號(hào)處理都發(fā)揮出了巨大的作用。

1.2特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用前景較為廣闊，尤其是在創(chuàng)新技術(shù)和高新技術(shù)領(lǐng)域上，因此從整體上來看數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)具有廣泛性的巨大特點(diǎn)。其次無(wú)論是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)還是數(shù)字處理理論，在應(yīng)用上更加節(jié)省成本且高穩(wěn)定性特點(diǎn)非常明顯，這是由于數(shù)字信號(hào)處理受環(huán)境溫度的影響較小；數(shù)字信號(hào)處理容易做成大規(guī)模集成電路，這不僅可以減少調(diào)節(jié)點(diǎn)和調(diào)節(jié)量也可以保持長(zhǎng)時(shí)間不變。最后數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相對(duì)于模擬信號(hào)處理更為精確，其能夠進(jìn)行多次重復(fù)計(jì)算保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確化。

二、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

1、通信領(lǐng)域。通信領(lǐng)域與人們的生活息息相關(guān)，因此其發(fā)展勢(shì)必也會(huì)給人們的生活帶來巨大的改變，而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了通信領(lǐng)域行業(yè)的開拓與發(fā)展。在通信領(lǐng)域中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用較多，例如可視電話、modem以及通訊擴(kuò)頻等這些都需要結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展前景較廣且應(yīng)用度較高，因此當(dāng)前和未來都應(yīng)該加大對(duì)通信領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開發(fā)。

2、圖像圖形技術(shù)。圖像圖形處理技術(shù)在很多行業(yè)都有所應(yīng)用，尤其是隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展更是將圖像圖形技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在圖像圖形技術(shù)中也有所應(yīng)用，例如在DVD中的活動(dòng)圖像壓縮以及譯碼器等都在很多領(lǐng)域中加以運(yùn)用。有線電視、衛(wèi)星廣播等存在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的運(yùn)用，同時(shí)在這些領(lǐng)域中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)顯得更為高效、性能表現(xiàn)的更為優(yōu)良。

3、儀器儀表。儀器儀表在日常生活中較為普遍，尤其是在測(cè)量?jī)x表和儀器行業(yè)中開始采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，使得高檔單片機(jī)的使用畫上了句號(hào)。在儀器儀表的開發(fā)和設(shè)計(jì)中融入數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)理念，可以不斷提高產(chǎn)品的檔次和層次感。測(cè)量精度和速度是儀器儀表效率高低的重要標(biāo)志，而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)大大提高了儀器儀表的精準(zhǔn)度和效率。由此可見數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的開發(fā)，為精度化儀器儀表的設(shè)計(jì)做了良好的鋪墊。

4、PC領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中在PC領(lǐng)域中也有所涉及，這主要體現(xiàn)在可編程多媒體數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將高速通信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相互聯(lián)系起來。一些帶有高品位信息視頻和音頻的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)之間進(jìn)行來回切換，也可以通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。相信在不久的將來數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)能夠給人們的生活帶來巨大的便利，PC技術(shù)領(lǐng)域也會(huì)因此獲得較大的發(fā)展空間。

5、助聽器。由于傳統(tǒng)的助聽器在應(yīng)用上有很多問題和瑕疵，因此給聽力有障礙的人們帶來了很多麻煩。為此全數(shù)碼助聽器應(yīng)運(yùn)而生，其解決了大部分聽力障礙者的實(shí)際問題，滿足了他們對(duì)聲音的需求。全數(shù)碼助聽器結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，幫助聽障患者聽到想聽的聲音，屏蔽煩躁的吵鬧聲和雜音，因此全數(shù)碼助聽器更為科學(xué)和先進(jìn)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在輸入和輸出頻率響應(yīng)時(shí)，可以進(jìn)行靈活地調(diào)整，這也是全數(shù)碼助聽器的特點(diǎn)之一。

三、數(shù)字信號(hào)處理前沿技術(shù)

在了解了數(shù)字信號(hào)處理基本和創(chuàng)新式的功能后，本文將針對(duì)最前沿的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行分析和研究。從而促進(jìn)功能消耗較低、效率更高、速度更快、性能更好地產(chǎn)品出現(xiàn)，為此要不斷開發(fā)和研究數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

3.1小波變換

小波變化是一種新變化分析方法，其是進(jìn)行時(shí)頻分析和處理最為理想的工具之一。小波變化在功能上有很多的創(chuàng)新，在特點(diǎn)上也有了一些改變，例如小波變化的分辨率相對(duì)較高，并且?guī)V波器在不同的尺度下能夠?qū)π盘?hào)作濾波功能。在信號(hào)瞬態(tài)的檢測(cè)工作下可以通過采用基本小波，其能夠在時(shí)頻兩域中發(fā)揮表征信號(hào)局部特征的作用。隨著小波技術(shù)的應(yīng)用不斷擴(kuò)增，在故障診斷、預(yù)測(cè)控制、機(jī)器人控制、軟測(cè)量技術(shù)等方面，小波變化都有所運(yùn)用。

3.2將小波變換分解成有限步

小波變換是建立在卷積運(yùn)算的基礎(chǔ)之上，因此這類小波變化不僅會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算量而且對(duì)于存儲(chǔ)的空間要求是會(huì)提高。再加上小波變換不能夠滿足傅里葉變換的實(shí)際要求，因此提升小波變換工作迫在眉睫。很多專家和學(xué)者利用小波變換分解為有限步，這樣既可以擺脫傅里葉的限制，也可發(fā)揮同址計(jì)算的功能。除此之外變化后的系數(shù)不需要量化，也給無(wú)損壓縮的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了可能性。

3.3經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解

經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｅ_(tái)分解可以應(yīng)用在很多類型的信號(hào)分解，因此其在很多工程領(lǐng)域都有著較廣的運(yùn)用。其次非平穩(wěn)和非線性數(shù)據(jù)的處理過程是十分復(fù)雜的，但是有了經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)的分解就大大提高了對(duì)這類數(shù)據(jù)的分解效率，因此可以看出經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解有著較大的信噪比。

3.4獨(dú)立分量分析

在多個(gè)信號(hào)源中有效在混合信號(hào)中找到源信號(hào)，這種技術(shù)就叫做度量分量分析技術(shù)。獨(dú)立分量分析技術(shù)主要是為了消除噪音，其對(duì)于其他信息不會(huì)產(chǎn)生什么負(fù)面影響。傳統(tǒng)的濾波方式就是消除噪音的一種，而相對(duì)于獨(dú)立分量分析來說就略遜一籌。通信、醫(yī)學(xué)等工程都有用到獨(dú)立分量分析，其在各領(lǐng)域的價(jià)值也是有目共睹的。

3.5模糊計(jì)算

模糊邏輯以及模糊集理論是模糊計(jì)算的基礎(chǔ)和中心，其主要模擬人腦的一種非線性信息處理技術(shù)。模糊計(jì)算最開始是由美國(guó)的科學(xué)家設(shè)計(jì)出來的，其是數(shù)字信號(hào)處理前沿技術(shù)的一個(gè)重要部分。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看模糊計(jì)算有著較好的發(fā)展前景，同時(shí)其應(yīng)用范圍也是較為廣闊的。

3.6神經(jīng)計(jì)算

神經(jīng)計(jì)算是以高級(jí)動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)作為開發(fā)對(duì)象，并在設(shè)計(jì)中融入神經(jīng)智能的工作原理，再加上其發(fā)揮效用的組織和計(jì)算機(jī)制。機(jī)器開發(fā)可以依靠神經(jīng)計(jì)算，使得機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能。智能應(yīng)用是當(dāng)前社會(huì)最為關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)話題，若是能夠?qū)⑸窠?jīng)計(jì)算與信息技術(shù)理論相結(jié)合，相信能夠在不久的將來對(duì)智能控制開發(fā)工作有所突破。

3.7進(jìn)化計(jì)算

生物的遺傳和進(jìn)化在一定程度上也能促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，例如人們利用生物遺傳的知識(shí)和理論，再結(jié)合遺傳算法、進(jìn)化策略以及進(jìn)化規(guī)則實(shí)現(xiàn)模擬進(jìn)化計(jì)算。當(dāng)前人們對(duì)遺傳算法的研究已經(jīng)有了初步的發(fā)展，信息科學(xué)、通信工程以及計(jì)算數(shù)學(xué)等，都充分利用了遺傳算法。

結(jié)束語(yǔ)：數(shù)字化的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大的變化，其次也給社會(huì)和國(guó)家?guī)砹司薮蟮男б?。?shù)字信號(hào)處理技術(shù)在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，且促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，因此如何進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，應(yīng)當(dāng)作為未來技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)工作。只有不斷更新和拓展數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，才能夠真正意義上實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。

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