在音響行業(yè)中，DSP是設備中的重要組成部分中的一員，更是數(shù)字音頻的重要標志。我們知道，DSP本質(zhì)上并不能改變音色，但通過調(diào)音起到提高音效的作用，讓音樂悅耳動聽。DSP不是產(chǎn)品，而是一門技術(shù)，既然是一門技術(shù)，就一定是為解決某個問題而存在的，DSP的存在就是為了處理數(shù)字音頻信號。

　　一、DSP定義

　　DSP的全稱為Digital Signal Processor，即數(shù)字信號處理技術(shù)。數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的芯片。該芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的指令，可以用來快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。

　　DSP的工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。

　　二、DSP芯片分類

　　基于DSP芯片構(gòu)成的控制系統(tǒng)事實上是一個單片系統(tǒng)，整個控制所需的各種功能都可由DSP芯片來實現(xiàn)。因此，可以減小目標系統(tǒng)的體積，減少外部元件的個數(shù)，增加系統(tǒng)的可靠性。對于那些性能和精度要求高、實時性強、體積小的場合，基于DSP芯片來構(gòu)成控制系統(tǒng)是具有很高性能價格比的實現(xiàn)方法。DSP芯片可以按照下列三種方式進行分類。

　　按基礎(chǔ)特性分---如果在某時鐘頻率范圍內(nèi)的任何時鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。如果有兩種或以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。

　　按數(shù)據(jù)格式分---數(shù)據(jù)以定點格式工作的DSP芯片稱為定點DSP芯片，不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式。

　　按用途分---按照DSP的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。

　　三、DSP系統(tǒng)的優(yōu)點

　　基于通用DSP芯片的數(shù)字信號處理系統(tǒng)與模擬信號處理系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點：

　　（1） 精度高，抗干擾能力強，穩(wěn)定性好。精度僅受量化誤差即有限字長的影響，信噪比高，器件性能影響小。受溫度、環(huán)境等外部因素影響小。

　　（2） 編程方便，易于實現(xiàn)復雜算法（含自適應算法）。DSP芯片提供了高速計算平臺，可實現(xiàn)復雜的信號處理。

　　（3） 可程控，當系統(tǒng)的功能和性能發(fā)生改變時，不需要重新設計、裝配、調(diào)試。如實現(xiàn)不同的數(shù)字濾波（低通、高通、帶通）；軟件無線電中不同工作模式的電臺通信；虛擬儀器中的濾波器、頻譜儀等。

　　（4） 接口簡單，系統(tǒng)的電氣特性簡單，數(shù)據(jù)流采用標準協(xié)議。

　　（5） 集成方便。

　　（6） 可實現(xiàn)模擬處理不能實現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級聯(lián)、易于存儲等；

　　（7） 可用于頻率非常低的信號。

　　數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，使數(shù)字信號處理技術(shù)應運而生并且得到迅速發(fā)展。從音頻的質(zhì)量來說，數(shù)字音頻通過模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換后，越接近模擬音質(zhì)就越好，數(shù)字化技術(shù)在音頻的編輯、合成、效果處理、存儲、傳輸和網(wǎng)絡化及在價格等方面有極大的優(yōu)勢。

　　由于數(shù)字信號在傳輸過程中，并不會像模擬信號那樣存在受到損耗和被干擾的問題，所以越來越多的音頻產(chǎn)品都采用了數(shù)字輸入接口，如CD機、DVD等。

　　四、DSP在音頻信號上的各種應用

　　重點包括：主動噪聲控制（Active Noise Cancellation），語音訊號處理（Speech Signal Processing）音樂 訊號處理（Audio Processing）。

　　主動噪聲控制

　　傳統(tǒng)的被動式隔音方法，單純以隔音材料阻隔噪聲，對中、低頻噪音源產(chǎn)生的噪聲幾乎無阻隔能力，因此必須以厚重的隔音材料方能產(chǎn)生效果。主動噪聲控制是以 電子 閉回路控制的方法，產(chǎn)生和原始噪聲反相的聲音，以抵消原噪聲（如圖－1）。其優(yōu)點在于它對于抑制低頻噪聲極為有效。其應用上的限制在于它無法控制中高頻段的噪聲（1.5K赫茲以上）

　　在通訊的各個環(huán)節(jié)，都可能產(chǎn)生惱人的噪聲，其綜合的 影響 ，便是降低通訊效率、成功率。主動噪聲控制技術(shù)能在很多層面提高信噪比，且和傳統(tǒng)簡單的濾波器相比，它能動態(tài)地適應各種狀況，過去濾波器所無法處理的不確定噪聲也可相當程度地克服。

　　語音訊號處理

　　雖然目前許多資料已由數(shù)位編碼后，經(jīng)原有的語音通訊通道收發(fā)。但語音仍然穩(wěn)占所有通訊含量的第一位。對語音訊號的處理的需求，近年來呈現(xiàn)指數(shù)增長。語音技術(shù)可分為如下四項：語音增強（Speech Enhancement），語音辨識（Speech Recognition） ，語音編解碼（Speech Coding/Decoding），回聲抑制（Echo Suppression）。

　　（1） 語音增強

　　在語音信號的獲取手段上，各種拾音器（麥克風）皆有其不同的頻響、方向性、穩(wěn)定性、拾取機制，多個不同特性的麥克風組合陣列更可滿足使用者在各種頻段對訊號的多種不同要求（如圖－2），在滿足噪聲控制的任務下所取得的對電聲系統(tǒng)的有效把握，使我們能滿足各種用戶系統(tǒng)對信號拾取的要求。

　　在信號處理上，針對應用場合、背景噪聲特性、語音清晰度對可允許的語音失真的相對要求等 ，我們可制定不同的方案，以滿足任務需求。例如，語音識別軟體對語音信號的要求，就有別于人耳對語音信號的要求，因此，在完成通訊時，和在完成語音識別任務時，需使用不同的程序。針對不同任務研發(fā)機構(gòu)若不能對語音特性具備全面的了解與把握，是無法在這上面取得真正優(yōu)化的結(jié)果。

　　此外，DSP技術(shù)在高速執(zhí)行單通道信號的檢波，多通道信號的對比，其速度可以做到讓使用者無法感到時間有延遲，在感覺上完全是實時工作的效果。

　　（2）語音辨識

　　語音識別系統(tǒng)的核心，應具有硬件要求少，自含時間矯正，和能量矯正的特點。目前已實際應用的為小辭匯量（200字）系統(tǒng)的獨立語音識別，中辭匯量（1800字）的核心亦完成。在自動語音識別的發(fā)展方向上，將集中於發(fā)展語音控制技術(shù)，而非語音輸入技術(shù)。重點在于首次識別的準確率，而非混合語意的輔助識別。

　　（3）語音編、解碼

　　由于在DSP具有語音處理上的強大功能，因此才有可能在語音編碼的設計、使用上，偏重使用壓縮比較高的“編碼激勵線性預測”（CELP）型算法。目前使用的開放標準為ITU的G.723.1，這種算法廣泛使用于IP的編解碼上，具有6.3Kbps和5.3Kbps兩種傳輸率，語音品質(zhì)高，抗噪聲能力和計算負荷適中。可提供用戶使用於各種平臺上。同時，專屬的2.4Kbps的語音編碼算法也在開發(fā)中，預計該算法將在語音品質(zhì)、抗噪聲能力、語音壓縮比、計算負荷、計算延時上取得更好的平衡。因以硬體性能不斷的提升，會適配較大的計算量的編碼方式，根據(jù)信息論的原理，若在不降低確定的信號指標的條件下，如果采用高的壓縮比方式則必然相對的應用大運算量的編解碼方式，以在高壓縮比的情況下取得較好的音頻性能。

　　（4）回聲抑制

　　在長距離通訊及活動通訊中，經(jīng)常會被回聲所困擾。無論是線性回聲，或是音響回聲，當延時超過0.5秒 ，都會在接收端清晰的收到。針對這兩種現(xiàn)象，各有適用的回聲抑制算法。基于DSP的算法穩(wěn)定、簡潔，不但抑制響應速度快，而且對Double Talk、Near-End-Speech及靜音狀態(tài)，皆能保持降噪性能。同時因為線性回聲時間延遲可在1毫秒到900毫秒的大范圍內(nèi)變動，同樣有基于DSP專屬的算法來克服這種變異性對系統(tǒng)帶來的額外負荷（在傳統(tǒng)的回聲抑制系統(tǒng)中，300毫秒的延時意味者系統(tǒng)性能價格比的急劇劣化）。而這些算法的源代碼亦能應用在各種通訊平臺上，解決長程通訊各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的問題。

　　音樂訊號處理

　　自從數(shù)字化的音樂規(guī)范開始流行后，因數(shù)字信號處理所附帶的彈性因素，已在影音訊號的儲存 、傳送、播放上，產(chǎn)生了許多開放規(guī)范和專屬規(guī)范。對使用者而言，它們帶來的效果，除了更耐久更廉價的儲存媒介、更多元化的接收管道外，也包括更絢麗的視聽效果。但在終端獲得和原始影音信號源相當?shù)挠耙粜Ч侥壳盀橹苟既匀皇前嘿F且不見得有效的。為了實現(xiàn)所謂的“環(huán)場音效”，目前已有諸如Dolby Surround、Dolby ProLogic、AC-3 、THX等各式開放規(guī)范，也有商品化的解碼晶片。但整個環(huán)節(jié)中最弱的一環(huán)，是在由揚聲系統(tǒng)到人耳的這一段。這一段的傳遞函數(shù)因不同的聽音者，不同的聽音環(huán)境而隨機的改變，甚至差異極大。原始錄音工程師的心血，在這一段經(jīng)常被糟蹋無遺。而且和傳統(tǒng)音響系統(tǒng)相同，這個性能最不容易把握的環(huán)節(jié)，往往也是投資昂貴的一個環(huán)節(jié)。

　　針對這一環(huán)節(jié)，DSP提出的解決方案。是獨立于上述開放規(guī)范之外，來建立一個近似環(huán)場音效系統(tǒng)，在信號后期處理階段，則以更人性化的雙聲道，來模擬上述規(guī)范所要求的四加一或五加一聲道的要求，并

　　且以DSP動態(tài)的 補償聲場的變異，基本上可以做到使用一個低成本基于DSP技術(shù)的系統(tǒng)去替代昂貴的非DSP的高檔系統(tǒng)，完整還原原始錄音效果。