數(shù)字信號處理的發(fā)展與具體應(yīng)用論析

王玉慶+鄭曉彥

摘 要：伴隨著新時代科學(xué)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展，甚至已經(jīng)普及到了人們?nèi)粘Ｉ畹慕墙锹渎?，對?dāng)代人的生產(chǎn)與生活產(chǎn)生了重要影響?；诖?，本文擬從數(shù)字信號處理的基本內(nèi)涵與主要特征出發(fā)，分析數(shù)字信號處理的發(fā)展歷程，探討數(shù)字信號處理的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；發(fā)展；具體應(yīng)用；信息化

一、數(shù)字信號處理的基本內(nèi)涵與主要特征

（一）數(shù)字信號處理的基本內(nèi)涵

數(shù)字信號處理技術(shù)主要是指利用專用處理設(shè)備或者計算機，用數(shù)值計算方式對數(shù)字信號進行收集、綜合、變換、識別以及估值等內(nèi)容一系列處理技術(shù)，主要是為了實現(xiàn)信息提取與方便使用的目的。由于人們對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的運算速度、精確度、靈活度、造價成本以及抗干擾能力等的要求越來越高，因而相應(yīng)的工程技術(shù)人員及科研人員也對之提出了愈來愈高的要求與期望。

（二）數(shù)字信號處理的重要特征

數(shù)字信號處理無論是技術(shù)方面還是設(shè)備方面，都具有強抗干擾能力、設(shè)備體積較小、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精確靈活、傳輸速度快、成本低廉等特征。與模擬信號相比，數(shù)字信號處理具有突出的優(yōu)越性。從某種程度上講，數(shù)字信號處理所涉及到的理論基礎(chǔ)主要包括數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、微積分、隨機過程以及概率論等學(xué)科知識，豐富的理論基礎(chǔ)促使數(shù)字信號處理的發(fā)展更為迅速，應(yīng)用范圍也更為廣泛，而數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展與廣泛應(yīng)用又能反過來不斷完善與補充數(shù)字信號處理技術(shù)的理論基礎(chǔ)。由此可見，數(shù)字信號處理的理論基礎(chǔ)與實際應(yīng)用是相互促進、相輔相成的緊密關(guān)系。[1]另外，由于數(shù)字信號處理具有可靠程度較高、穩(wěn)定性較強等特征，促使外界的濕度、溫度等因素變化都很難對其造成干擾或影響。所以，很多大規(guī)模的集成電路采用的都是數(shù)字信號處理技術(shù)，即在存儲器中存儲多種參數(shù)，并應(yīng)用計算機控制、數(shù)字設(shè)定等手段予以及時調(diào)節(jié)，不僅可以降低調(diào)節(jié)點、調(diào)節(jié)量以及調(diào)節(jié)電位器的數(shù)量，而且能夠確保相關(guān)參數(shù)長期保持不變，強化其穩(wěn)定性，并提升其可靠性。

二、數(shù)字信號處理的具體發(fā)展歷程

從宏觀視域去看，數(shù)字信號處理的發(fā)展歷程主要經(jīng)過了三個發(fā)展階段，具體如下：

20世紀70年代，數(shù)字信號處理概念被首次提出，此時的DSP主要是基于快速的富立葉變換與數(shù)字濾波的經(jīng)典式數(shù)字信號處理，該系統(tǒng)一般是由小規(guī)模的分立集成電路構(gòu)成，或者是根據(jù)通用計算機編程對DSP的處理功能進行實現(xiàn)。但是，由于受當(dāng)時計算機的存儲量與運動速度的限制，導(dǎo)致數(shù)字信號處理只能在脫機狀況下進行處理，且通常應(yīng)用于生物電子、醫(yī)療電子等一些低頻信號處理領(lǐng)域中。

20世紀80年代，全世界首臺數(shù)字信號處理器誕生于美國，數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展也正式從此開始。這一時期的數(shù)字信號處理芯片具有獨特的編程能力，因而其從問世伊始就廣受人們的青睞與推崇，并被廣泛應(yīng)用于語音通信、醫(yī)療、圖像處理以及雷達等多個領(lǐng)域中。但是，這種具有獨特編程能力的數(shù)字信號處理芯片的價格卻十分昂貴，并非一般公司所能承擔(dān)，從而在一定程度上限制了數(shù)字信號處理的發(fā)展與應(yīng)用。

發(fā)展至20世紀90年代時期，數(shù)字信號處理的理論與技術(shù)開始步入以非線性編輯為重要代表的數(shù)字信號處理發(fā)展階段，且此時期的數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)能夠在非線性的圖譜中廣泛應(yīng)用，不僅僅運算速度快，而且運算的精確度較高，同時提取到的信息量也十分龐大，尤其具有強大的數(shù)字信號分析處理能力。[2]所以，新時代的數(shù)字信號處理技術(shù)在電子領(lǐng)域、數(shù)字電視、移動信息等領(lǐng)域獲得了更為廣闊的發(fā)展空間。

三、數(shù)字信號處理的應(yīng)用路徑

（一）數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品

數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品是信息產(chǎn)品的一種，其主要是數(shù)字化飛速發(fā)展的時代背景下，由普通信息產(chǎn)品逐漸發(fā)展而來的，屬于全新的、現(xiàn)代化的信息產(chǎn)品。數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品同傳統(tǒng)信息產(chǎn)品有所差別，其可以脫離信息載體而獨立存在，且仍可以憑借數(shù)字信息形式進行傳播，進而在諸多個體間實現(xiàn)信息共享。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品多種多樣，最為普遍的就是廣大家庭經(jīng)常使用到的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品。比如，在近年來迅速普及的電腦電視產(chǎn)品，其配置依然以電腦為主，融入了電視的同步播放功能，即該產(chǎn)品不僅可以播放電視節(jié)目，而且能夠應(yīng)用電腦鍵盤、鼠標(biāo)等配件對電腦進行操作，這種有機結(jié)合電視與電腦的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)信息產(chǎn)品，能夠充分發(fā)揮不同產(chǎn)品的優(yōu)勢與特色，進而實現(xiàn)產(chǎn)品整體功能的最優(yōu)化。

（二）汽車電子

在城市化發(fā)展進程的推動下，汽車已然成為廣大民眾日常生活中的重要代步工具之一。與此同時，汽車電子也隨之迅速發(fā)展起來，但是這一系列技術(shù)的發(fā)展都需要數(shù)字信號處理技術(shù)的支持與幫助。其中，汽車電子中的監(jiān)控設(shè)備、雷達技術(shù)以及紅外線等，都離不開數(shù)字信號處理技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與處理，并實現(xiàn)汽車電子系統(tǒng)維護的功能與目的。近年來，人們越來越重視汽車本身的安全性。因此，針對汽車電子的分析與研究逐步將企業(yè)的安全行駛內(nèi)容與防沖撞性能等列入到重點研究范圍。而數(shù)字信號處理技術(shù)就可以很好地解決汽車電子的這些問題。如相機拍攝出來的圖像，通過運用數(shù)字信號處理技術(shù)對相應(yīng)圖像進行處理與過濾，則相應(yīng)圖像就會在汽車電子駕駛系統(tǒng)中明確顯示出來，從而為人們的駕車安全提供更為可靠的保障。

（三）數(shù)碼攝像

自1991年柯達公司采用數(shù)字信號處理技術(shù)研發(fā)出首臺數(shù)碼相機后，數(shù)碼技術(shù)就隨之在相機制造產(chǎn)業(yè)中廣泛推廣開來。比如在數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展初期，美國就將這一技術(shù)應(yīng)用到了衛(wèi)星傳遞太空照片之中，隨后便在普通民眾中被廣泛應(yīng)用，使用范圍不斷擴展。與傳統(tǒng)光學(xué)照相機相比，現(xiàn)代化的數(shù)字相機不但可以不使用膠卷，而且圖像刪除、圖像瀏覽等一系列操作技術(shù)更為方便、快捷，尤其是可以借用打印機直接將圖像進行打印。[3]同時，在拍攝時采用數(shù)字相機，還可以應(yīng)用電腦軟件對相片圖像進行處理，如明暗處理、色彩調(diào)節(jié)、大小調(diào)整等，進而更好地提高圖像質(zhì)量。截至目前，數(shù)字信號處理技術(shù)已發(fā)展成為數(shù)碼攝像的核心所在，特別是數(shù)碼相機也因數(shù)字信號處理技術(shù)而操作起來更為快捷、方便與簡單。

綜上，數(shù)字信號處理的發(fā)展與應(yīng)用對人類的生產(chǎn)生活具有至關(guān)重要的作用，能夠為人民的生活提供極大地方便。隨著經(jīng)濟一體化發(fā)展進程的逐步加快，新時期的數(shù)字信號處理技術(shù)也隨之取得了顯著進步，在多個方面都實現(xiàn)了突破，更是為我國特色社會主義國家的建設(shè)貢獻出了應(yīng)有的力量。然而，當(dāng)前我國數(shù)字信號處理在實際發(fā)展過程中依然存在著一些問題，這就需要相關(guān)科研人員的不懈努力與研究創(chuàng)新，只有這樣才能促使我國數(shù)字信號處理技術(shù)在國際舞臺上占有一席之地。

參考文獻：

[1]張玉良，吳偉陵，田寶玉.寬帶數(shù)字下變頻器的一種新的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報，2003（07）.

[2]張煒，魏永旺，郝婧.淺談數(shù)字信號處理的發(fā)展及其在圖像處理中的應(yīng)用[J].科技信息，2008（29）.

[3]肖江，張鴻存，費諾等.數(shù)字信號處理實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用[J]. 實驗室研究與探索，2001（04）.