数字信号处理的发展与具体应用论析

王玉庆+郑晓彦

摘 要：伴随着新时代科学信息技术的飞速发展，数字信号处理技术也随之迅猛发展，甚至已经普及到了人们日常生活的角角落落，对当代人的生产与生活产生了重要影响。基于此，本文拟从数字信号处理的基本内涵与主要特征出发，分析数字信号处理的发展历程，探讨数字信号处理的具体应用。

关键词：数字信号处理；发展；具体应用；信息化

一、数字信号处理的基本内涵与主要特征

（一）数字信号处理的基本内涵

数字信号处理技术主要是指利用专用处理设备或者计算机，用数值计算方式对数字信号进行收集、综合、变换、识别以及估值等内容一系列处理技术，主要是为了实现信息提取与方便使用的目的。由于人们对数字信号处理系统的运算速度、精确度、灵活度、造价成本以及抗干扰能力等的要求越来越高，因而相应的工程技术人员及科研人员也对之提出了愈来愈高的要求与期望。

（二）数字信号处理的重要特征

数字信号处理无论是技术方面还是设备方面，都具有强抗干扰能力、设备体积较小、数据转换精确灵活、传输速度快、成本低廉等特征。与模拟信号相比，数字信号处理具有突出的优越性。从某种程度上讲，数字信号处理所涉及到的理论基础主要包括数学、统计学、微积分、随机过程以及概率论等学科知识，丰富的理论基础促使数字信号处理的發展更为迅速，应用范围也更为广泛，而数字信号处理技术的不断发展与广泛应用又能反过来不断完善与补充数字信号处理技术的理论基础。由此可见，数字信号处理的理论基础与实际应用是相互促进、相辅相成的紧密关系。[1]另外，由于数字信号处理具有可靠程度较高、稳定性较强等特征，促使外界的湿度、温度等因素变化都很难对其造成干扰或影响。所以，很多大规模的集成电路采用的都是数字信号处理技术，即在存储器中存储多种参数，并应用计算机控制、数字设定等手段予以及时调节，不仅可以降低调节点、调节量以及调节电位器的数量，而且能够确保相关参数长期保持不变，强化其稳定性，并提升其可靠性。

二、数字信号处理的具体发展历程

从宏观视域去看，数字信号处理的发展历程主要经过了三个发展阶段，具体如下：

20世纪70年代，数字信号处理概念被首次提出，此时的DSP主要是基于快速的富立叶变换与数字滤波的经典式数字信号处理，该系统一般是由小规模的分立集成电路构成，或者是根据通用计算机编程对DSP的处理功能进行实现。但是，由于受当时计算机的存储量与运动速度的限制，导致数字信号处理只能在脱机状况下进行处理，且通常应用于生物电子、医疗电子等一些低频信号处理领域中。

20世纪80年代，全世界首台数字信号处理器诞生于美国，数字信号处理技术的发展也正式从此开始。这一时期的数字信号处理芯片具有独特的编程能力，因而其从问世伊始就广受人们的青睐与推崇，并被广泛应用于语音通信、医疗、图像处理以及雷达等多个领域中。但是，这种具有独特编程能力的数字信号处理芯片的价格却十分昂贵，并非一般公司所能承担，从而在一定程度上限制了数字信号处理的发展与应用。

发展至20世纪90年代时期，数字信号处理的理论与技术开始步入以非线性编辑为重要代表的数字信号处理发展阶段，且此时期的数字信号处理技术已经能够在非线性的图谱中广泛应用，不仅仅运算速度快，而且运算的精确度较高，同时提取到的信息量也十分庞大，尤其具有强大的数字信号分析处理能力。[2]所以，新时代的数字信号处理技术在电子领域、数字电视、移动信息等领域获得了更为广阔的发展空间。

三、数字信号处理的应用路径

（一）数字化的网络信息产品

数字化的网络信息产品是信息产品的一种，其主要是数字化飞速发展的时代背景下，由普通信息产品逐渐发展而来的，属于全新的、现代化的信息产品。数字化的网络信息产品同传统信息产品有所差别，其可以脱离信息载体而独立存在，且仍可以凭借数字信息形式进行传播，进而在诸多个体间实现信息共享。数字化网络信息产品多种多样，最为普遍的就是广大家庭经常使用到的数字化网络信息产品。比如，在近年来迅速普及的电脑电视产品，其配置依然以电脑为主，融入了电视的同步播放功能，即该产品不仅可以播放电视节目，而且能够应用电脑键盘、鼠标等配件对电脑进行操作，这种有机结合电视与电脑的数字化网络信息产品，能够充分发挥不同产品的优势与特色，进而实现产品整体功能的最优化。

（二）汽车电子

在城市化发展进程的推动下，汽车已然成为广大民众日常生活中的重要代步工具之一。与此同时，汽车电子也随之迅速发展起来，但是这一系列技术的发展都需要数字信号处理技术的支持与帮助。其中，汽车电子中的监控设备、雷达技术以及红外线等，都离不开数字信号处理技术对相关数据的分析与处理，并实现汽车电子系统维护的功能与目的。近年来，人们越来越重视汽车本身的安全性。因此，针对汽车电子的分析与研究逐步将企业的安全行驶内容与防冲撞性能等列入到重点研究范围。而数字信号处理技术就可以很好地解决汽车电子的这些问题。如相机拍摄出来的图像，通过运用数字信号处理技术对相应图像进行处理与过滤，则相应图像就会在汽车电子驾驶系统中明确显示出来，从而为人们的驾车安全提供更为可靠的保障。

（三）数码摄像

自1991年柯达公司采用数字信号处理技术研发出首台数码相机后，数码技术就随之在相机制造产业中广泛推广开来。比如在数码技术的发展初期，美国就将这一技术应用到了卫星传递太空照片之中，随后便在普通民众中被广泛应用，使用范围不断扩展。与传统光学照相机相比，现代化的数字相机不但可以不使用胶卷，而且图像删除、图像浏览等一系列操作技术更为方便、快捷，尤其是可以借用打印机直接将图像进行打印。[3]同时，在拍摄时采用数字相机，还可以应用电脑软件对相片图像进行处理，如明暗处理、色彩调节、大小调整等，进而更好地提高图像质量。截至目前，数字信号处理技术已发展成为数码摄像的核心所在，特别是数码相机也因数字信号处理技术而操作起来更为快捷、方便与简单。

综上，数字信号处理的发展与应用对人类的生产生活具有至关重要的作用，能够为人民的生活提供极大地方便。随着经济一体化发展进程的逐步加快，新时期的数字信号处理技术也随之取得了显著进步，在多个方面都实现了突破，更是为我国特色社会主义国家的建设贡献出了应有的力量。然而，当前我国数字信号处理在实际发展过程中依然存在着一些问题，这就需要相关科研人员的不懈努力与研究创新，只有这样才能促使我国数字信号处理技术在国际舞台上占有一席之地。

参考文献：

[1]张玉良，吴伟陵，田宝玉.宽带数字下变频器的一种新的实现结构[J].电路与系统学报，2003（07）.

[2]张炜，魏永旺，郝婧.浅谈数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用[J].科技信息，2008（29）.

[3]肖江，张鸿存，费诺等.数字信号处理实验系统的结构与应用[J]. 实验室研究与探索，2001（04）.