در حالی که ده ها سال از عمر آن می گذرد ، صنعت صوت شروع به تصویب DSP به عنوان ویژگی بزرگ بعدی در محصولات صوتی کرده است. Apple AirPods Pro ، ۳۶۰ Reality Audio سونی و حتی بلندگوهای آمازون اکو شروع به افزودن DSP به سخت افزار خود کرده اند ، بنابراین این چیست؟ و علاوه بر آن، چه چیزی را در مورد تجربه صوتی مصرف کننده تغییر خواهد داد؟
DSP چیست؟
DSP مخفف پردازنده سیگنال دیجیتال است که به نظر می رسد. این فناوری در داخل هدفون ، تلفن های هوشمند ، بلندگوهای هوشمند ، تجهیزات صوتی استودیویی ، سیستم های سرگرمی خودرو و موارد دیگر یافت می شود. این در واقع پایه و بنای محصولات صوتی مدرن است. احتمالاً با ایده پردازنده از CPU کامپیوتر آشنا هستید که به عنوان پردازنده های چند منظوره طراحی شده اند. DSP یک پردازنده است که به تعداد سیگنال های دیجیتال مانند صدا کمک می کند. آنها برای انجام توابع ریاضی مانند جمع و تفریق با سرعت بالا و حداقل مصرف انرژی طراحی شده اند.
اگر دستگاهی در حال پردازش صدا است ، تقریباً دارای DSP داخلی است. تراشه های DSP در اندازه ها ، قیمت ها و نقاط مختلف عملکرد ظاهر می شوند. ارتقاء به پردازندههای چند کاناله در اتومبیلها و تجهیزات حرفهای استودیو، تا تراشههای کوچک کم مصرف برای تشخیص صدای بلندگوی هوشمند. آنها برای سرعت بخشیدن به اجرای الگوریتم های مرتبط با صدا در حالی که مصرف انرژی کمتری نسبت به CPU معمولی دارند.
به عنوان مثال ، یک DSP در داخل تلفن هوشمند شما وجود دارد که فایل های MP3 را رمزگشایی می کند ، باس موسیقی شما را تقویت می کند ، محاسبه نویز فعال را محاسبه می کند و هنگامی که می گویید “هی ، گوگل!” صدای خود را تشخیص می دهد. واحدهای DSP نیز در داخل هدفون های بی سیم برای تبدیل کدهای بلوتوث به سیگنال های آنالوگ و بلندگوهای سینمای خانگی برای رمزگشایی جریان داده به یک تجربه صدای فراگیر وجود دارد. اگر صدا را پردازش می کند، تقریباً مطمئناً DSP در آن وجود دارد.
چگونه DSP گوش دادن به موسیقی را برای همیشه تغییر می دهد؟
DSP ها اهمیت دارند زیرا آنها جزء ضروری تجهیزات صوتی مدرن هستند ، از هدفون گرفته تا DAC ، بلندگوهای خودرو و تجهیزات حرفه ای. یک DSP با کیفیت بالا به شما قدرت پردازش جلوه های با کیفیت اعم از EQ بر روی دستگاه تا تشخیص صدا ، حذف نویز فعال و قابلیت صدای فراگیر را می دهد. DSP های ممتاز نیز نیاز به قدرت بسیار کمی دارند و عمر باتری دستگاه های شما را برای گوش دادن طولانی تر می کند.با این حال ، قابلیت DSP چیزی نیست که در بسیاری از برگه های مشخصات پیدا کنید. با هدفون ، DSP ها دارای قابلیت تراشه بلوتوث هستند ، در حالی که دستگاه های دیگر اغلب قابلیت رانندگی ADC ، DAC و بلندگوها را به همراه DSP روی یک تراشه واحد ارائه می دهند. به جای توجه به مشخصات پردازش ، قابلیت های DSP در سایر قابلیت های محصول ، مانند موارد ذکر شده در بالا ، ظاهر می شود.
به عنوان مثال ، Apple AirPods Pro از شکلی از DSP برای اندازه گیری مجرای گوش شما استفاده می کند ، سپس عملکرد هدفون را برای بهینه سازی کیفیت صدا تنظیم می کند. علاوه بر این ، ۳۶۰ Reality Audio سونی باید گوش شما را ترسیم کند و سیگنال آن را تنظیم کند تا به جادوی آن برسد.حتی افراد سخت کوش شنوایی مانند کارکنان ما از جعبه های DSP پس از بازار برای انجام کارهایی مانند عملکرد صحیح بلندگوهای قفسه کتاب ، هدفون و حتی کالیبراسیون سیستم های صوتی فراگیر مجازی که در محصولات مانند Sennheiser Ambeo Soundbar موجود است ، استفاده می کنند. با استفاده از دستگاه DSP با میکروفون مناسب ، می توانید خروجی تجهیزات صوتی خود را در هر محیطی اندازه گیری کرده و خروجی را طوری تنظیم کنید که به طور خودکار به نظر برسد.
اساساً، با استفاده از یک DSP مدرن، دیگر نیازی به امیدواری ندارید که تجهیزات صوتی شما صدای خوبی داشته باشد، میتوانید هر زمان که بخواهید با جبران کمبودهای الکترونیکی در پرواز، آن را مجبور کنید. این یک فاصله بزرگ از گذشته است ، زیرا استفاده از جعبه های DSP قبلاً فقط برای افراد علاقمند یا وسواسی بود. دیگر نه.
DSP چه تفاوتی با CPU دارد؟
برای شناخت سریع اصول اولیه ، هر پردازنده بر اساس چند اصل اساسی ساخته شده است. یعنی: رمزگشایی که کد را به عملیاتی تبدیل می کند که به پردازنده می گوید چه کاری انجام دهد ، ثبت و حافظه برای ذخیره عملیات و داده ها و واحدهای اجرایی برای تسهیل محاسبات ریاضی و جابجایی داده ها. این همان چیزی است که به عنوان معماری پردازنده شناخته می شود.با استفاده از DSP مدرن ، دیگر نیازی ندارید امیدوار باشید که صدای صوتی شما خوب به نظر برسد ، می توانید در هر زمان با جبران نقایص لوازم الکترونیکی آن را مجبور کنید.
نکته کلیدی برای درک این است که شما می توانید یک واحد اجرایی برای اجرای یک یا چند مورد از طیف گسترده ای از عملیات ریاضی در آنجا بسازید. این مورد استفاده و بودجه قدرت مورد نظر است که این واحدها را برای انجام چه کاری بسازید. بسته بندی ساده در هر گزینه ممکن است از نظر اندازه و مصرف برق بسیار بیهوده باشد. CPU های عمومی شامل واحدهای اجرایی برای موارد اصلی مانند جمع ، تفریق ، ضرب و تقسیم هستند ، اما عملیات نادر و پیچیده تر را در سخت افزار تسریع نمی کنند.
به طور خلاصه ، DSP برای رایج ترین وظایف مورد استفاده در حجم کاری پردازش سیگنال دیجیتال بهینه شده است. این فهرست شامل ریاضیات نقطه شناور ، عملكرد ماژول، حساب اشباع ، ضرب-انباشت (MAC) و عملكرد ضرب-ضرب (FMA) است. این توابع اغلب در فیلتر ، تبدیل فوریه ، کدگذاری و سایر الگوریتم های DSP مورد نیاز است. پردازنده های سیگنال دیجیتالی معمولاً برای اجرای موازی تعدادی از این عملیات (معماری فوق مقیاس بزرگ) برای پردازش بسیار سریعتر با سرعت کلاک کمتر از CPU معمولی ساخته شده اند.
DSP ها همچنین از سیستم های حافظه بسیار بهینه استفاده می کنند. از آنجا که نمونه های صوتی وابسته به زمان هستند ، با استفاده از بافرهای حلقه ای یا اولین در اولین خروجی (FIFO) به داخل و خارج از DSP تغذیه می شوند. معماری های حافظه DSP برای این جریان داده بسیار منظم بهینه شده اند ، بر خلاف CPU هایی که از بلوک های قابل استفاده مجدد حافظه استفاده می کنند ، جایی که مکان خاص یک ثبات اغلب اهمیت کمتری دارد. از این نظر، معماریهای DSP یک خط لوله منظم هستند در حالی که CPUها اغلب خارج از نظم هستند. به همین ترتیب ، DSP ها به شدت به دسترسی مستقیم حافظه (DMA) متکی هستند ، که داده ها را در فواصل منظم بدون مصرف زمان پردازش به داخل و خارج از بافرها منتقل می کند. شما همچنین نمی توانید این مورد را در CPU های عمومی استفاده کنید.
به طور کلی، DSP ها در دو حوزه کلیدی در مقایسه با CPU های همه منظوره بهینه شده اند. آنها عملیات ریاضی رایج DSP را در سختافزار تسریع میکنند و دارای معماریهای حافظه خاصی هستند که برای جریانهای داده بلادرنگ طراحی شدهاند. نتیجه خالص ، پردازش سریعتر و کارآمدتر صدا و برخی دیگر از انواع داده است.
مطالب مرتبط: