Обрада звука је компликована, и као таква, наћи ћете ДСП у срцу скоро све модерне опреме за обраду звука. Иако их обични потрошачи можда нису свесни, ДСП се интегришу у све врсте аудио уређаја, укључујући мобилне телефоне, слушалице, аудио интерфејсе, миксере, звучнике и Блуетоотх слушалице.
ДСП полако постају главна компонента сваког модерног аудио производа, па шта је тачно ДСП? Зашто су важни, како функционишу и како утичу на ваше искуство слушања?
Шта је ДСП?
ДСП је акроним за дигитални процесор сигнала. Као што назив имплицира, ДСП је микропроцесор посебно дизајниран за обраду аудио сигнала. ДСП је у основи ЦПУ оптимизован само за решавање проблема обраде звука. И баш као и ЦПУ, ДСП чипови су суштински делови аудио хардвера који омогућавају дигиталне аудио манипулације. ДСП-ови су постали толико важни да ваша аудио опрема вероватно интегрише један или неколико ДСП-а у своје коло.
Уобичајене ДСП употребе
ДСП се користе у свим врстама дневне аудио електронике. Да бисте разумели колико су ДСП-ови утицајни на ваше искуство слушања, ево неколико ДСП апликација које већ користите:
- Аудио еквилајзери (ЕК): ДСП се користе за изједначавање свих врста музике. Еквализација се користи у студијима за снимање за контролу јачине различитих звучних фреквенција. Без еквилизације, било би вам тешко да слушате музику јер би вокали вероватно звучали слабо, инструменти би звучали расуто, а бас би надјачао све фреквенције чинећи звук нејасним или блатњаво.
- Ацтиве Аудио Цроссоверс: Ови аудио скретници се користе за раздвајање различитих аудио фреквенција и додељивање их различитим звучницима дизајнираним за одређени опсег аудио фреквенција. Аудио скретнице се често користе у аутомобилским стерео системима, системима сурроунд звука и звучницима који користе звучнике различитих величина.
- Слушалице/слушалице 3Д аудио: Можете постићи 3Д звук користећи скретнице звучника упоредо са разни системи сурроунд звука. Уз дискретни ДСП, ваше слушалице и слушалице могу да обрађују звук који омогућава искуство слушања 3Д звука без звучника. ДСП-ови могу то да ураде симулацијом просторне звучне сцене која опонаша како би се звук кретао у 3Д простору само помоћу слушалица.
- Активно поништавање буке (АНЦ): Технологија активног поништавања буке користи микрофон за снимање нискофреквентне буке, а затим генерише звукове супротне од снимљених фреквенција шума. Овај генерисани звук се затим користи за поништавање буке из околине пре него што стигне до ваших бубних опна. АНЦ је могућ само са тренутном брзином обраде ДСП-а.
- Говор далеког поља и препознавање гласа: Ова технологија омогућава вашим Гоогле Хоме, Алека и Амазон Ецхо да поуздано препознају ваш глас. Гласовни асистенти користе ЦПУ, ДСП и АИ за обраду података и интелигентно давање одговора на ваше упите и команде.
Како ради ДСП?
Сви дигитални подаци, укључујући дигитални аудио, представљају се и чувају као бинарни бројеви (1с и 0с). Обрада звука као што су ЕК и АНЦ захтева манипулацију овим 1 и 0 да би се постигли жељени резултати. За манипулацију овим бинарним бројевима потребан је микропроцесор као што је ДСП. Иако бисте могли да користите и друге микропроцесоре као што је ЦПУ, ДСП је често бољи избор за апликације за обраду звука.
Као и сваки микропроцесор, ДСП користи хардверску архитектуру и скуп инструкција.
Архитектура хардвера диктира како ради процесор. ДСП често користе архитектуре као што су Вон Неуманн и Харвард Арцхитецтуре. Ове једноставније хардверске архитектуре се често користе у ДСП-има јер су довољно способне да изврше дигиталну аудио обраду када су упарене са модернизованом архитектуром скупа инструкција (ИСА).
ИСА је оно што одређује које операције микропроцесор може да уради. То је у основи листа инструкција означених операцијским кодом (опцоде) ускладиштеним у меморији. Када процесор затражи одређени опкод, он извршава инструкцију коју опкод представља. Уобичајена инструкција у оквиру ИСА укључује математичке функције као што су сабирање, одузимање, множење и дељење.
Типичан ДСП чип који користи Харвардску архитектуру би садржао следеће компоненте:
- Програмска меморија складишти скуп инструкција и опкоде (ИСА)
- Меморија података – Чува вредности које треба обрадити
- Цомпуте Енгине-Извршава инструкције унутар ИСА заједно са вредностима ускладиштеним у меморији података
- Улазни и излазни пренос података у и из ДСП-а користећи серијске комуникационе протоколе
Сада када сте упознати са различитим компонентама ДСП-а, хајде да причамо о томе како типични ДСП функционише. Ево основног примера како ДСП обрађује долазне аудио сигнале:
- Корак 1: ДСП-у се даје команда да обради долазни аудио сигнал.
- Корак 2: Бинарни сигнали долазног аудио снимка улазе у ДСП преко његових улазних/излазних портова.
- Корак 3: Бинарни сигнал се чува у меморији података.
- 4. корак: ДСП извршава команду напајајући аритметички процесор рачунарске машине исправним кодовима операција из програмске меморије и бинарним сигналом из меморије података.
- 5. корак: ДСП емитује резултат са својим улазно/излазним портом у стварни свет.
Предности ДСП-а у односу на процесоре опште намене
Процесори опште намене као што је ЦПУ могу извршити неколико стотина инструкција и спаковати више транзистора него ДСП. Ове чињенице могу покренути питање зашто су ДСП-ови пожељнији микропроцесори за аудио уместо већег и сложенијег ЦПУ-а.
Највећи разлог због којег се ДСП користи у односу на друге микропроцесоре је обрада звука у реалном времену. Једноставност архитектуре ДСП-а и ограничени ИСА омогућавају ДСП-у да поуздано обрађује долазне дигиталне сигнале. Са овом функцијом, уживо аудио перформансе могу имати еквилизацију и филтере који се примењују у реалном времену без баферовања.
Исплативост ДПС-а је још један велики разлог зашто се користе у односу на процесоре опште намене. За разлику од других процесора који захтевају сложен хардвер и ИСА са стотинама инструкција, ДСП користи једноставнији хардвер и ИСА са неколико десетина инструкција. Ово чини ДСП лакшим, јефтинијим и бржим за производњу.
На крају, ДСП-ове је лакше интегрисати са електронским уређајима. Због мањег броја транзистора, ДСП-ови захтевају много мање енергије и физички су мањи и лакши у поређењу са ЦПУ-ом. Ово омогућава ДСП-овима да се уклопе у мале уређаје као што су Блуетоотх слушалице без бриге о снази и додавању превелике тежине и запремине уређају.
ДСП-ови су важне компоненте у модерним аудио уређајима
ДСП-ови су важне компоненте аудио електронике. Његова мала, лагана, исплатива, енергетски ефикасна својства омогућавају чак и најмањим аудио уређајима да понуде функције активног поништавања буке. Без ДСП-а, аудио уређаји би морали да се ослањају на процесоре опште намене или чак на гломазну електронику компоненте које захтевају више новца, простора и снаге, а истовремено обезбеђују спорију процесорску снагу.
