DSP چیست

پردازش سیگنال دیجیتال (DSP)

در این مقاله ما به این می‌پردازیم که DSP چیست و چگونه بر کیفیت صدا تأثیر میگذارد. پردازنده سیگنال دیجیتال یا DSP در قلب مدرن‌ترین تجهیزات صوتی مانند اسپیکر و هدفون قرار دارد.  چندین دهه است که صنعت صدا شروع به استفاده از DSP در محصولات صوتی کرده است. JBL Live Pro 2 ،Sony’s 360 Reality Audio و حتی اسپیکرهای JBL Authentics همگی از DSP ها در سخت‌افزار خود استفاده میکنند. اما DSP چیست و چه چیزی در مورد تجربه شنیداری شما را تغییر میدهد؟

پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) چیست ؟

DSP مخفف Digital Signal Processing است که معنای آن کاملاً واضح است و کارکرد آن را به دقت توصیف میکند. این فناوری در داخل هدفون‌ها، موبایل، اسپیکرهای هوشمند، تجهیزات صوتی استودیویی، سیستم‌های خودرو و بسیاری از موارد دیگر یافت میشود. این پردازنده سنگ‌بنای محصولات صوتی مدرن است.

احتمالاً با CPU یا همان واحد پردازنده مرکزی کامپیوتر آشنا هستید که به عنوان پردازنده‌های چند منظوره طراحی شده‌اند. تراشه‌های DSP در اندازه‌ها، قیمت‌ها و عملکردهای مختلفی وجود دارند مانند پردازنده‌های چند کاناله در اتومبیل‌ها و تجهیزات حرفه‌ای استودیو، و تراشه‌های کوچک و کم‌مصرف برای تشخیص صدای اسپیکر هوشمند. آنها برای سرعت بخشیدن به اجرای الگوریتم‌های مرتبط با صدا استفاده میشوند، در حالی که انرژی کمتری نسبت به یک CPU معمولی مصرف میکنند.

دستگاهی در حال پردازش صدا است، میتوان گفت که DSP داخلی دارد

به عنوان مثال، یک DSP در داخل تلفن همراه شما برای رمزگشایی فایل‌های MP3، تقویت بیس موسیقی، داشتن نویزکنسلینگ و تشخیص صدای شما هنگام گفتن “Hey, Google” وجود دارد. واحدهای DSP در داخل هدفون‌ بی‌سیم برای تبدیل داده‌های پخش‌شده بلوتوث به سیگنال‌های صوتی و در سینمای خانگی برای رمزگشایی استریم داده‌ها به تجربه صدای فراگیر یافت میشوند. اگر صدا را پردازش میکند، مطمئناً یک DSP در آن وجود دارد.

چگونه DSP گوش دادن به موسیقی را برای همیشه تغییر میدهد ؟

DSP ها مهم هستند زیرا بخش مهمی از تجهیزات صوتی مدرن هستند، از هدفون گرفته تا اسپیکرهای خودرو و تجهیزات حرفه‌ای. یک DSP با کیفیت بالا به شما قدرت پردازش برای جلوه‌های باکیفیت از EQهای روی دستگاه گرفته تا تشخیص صدا، نویزکنسلینگ فعال و قابلیت‌های صدای فراگیر میدهد. DSP های پریمیوم نیز به انرژی بسیار کمی نیاز دارند و عمر باتری دستگاه‌های شما را برای گوش دادن طولانی‌تر افزایش میدهند.

با این حال، قابلیت‌های DSP چیزی نیست که در بسیاری از برگه‌های مشخصات پیدا کنید. در هدفون‌ها، DSP ها با قابلیت‌های تراشه بلوتوث همراه هستند، در حالی که سایر دستگاه‌ها اغلب قابلیت‌های ADC، DAC و هدایت اسپیکر را به همراه DSP روی یک تراشه ارائه میدهند. با استفاده از یک واحد DSP با یک میکروفون مناسب، میتوانید خروجی تجهیزات صوتی خود را در هر محیطی اندازه‌گیری کنید و صدای خروجی را به گونه‌ای که میخواهید به طور خودکار تصحیح کنید.

تفاوت DSP با CPU چیست ؟

هر پردازنده ای بر اساس چند اصل اولیه ساخته شده است. یعنی: رمزگشاهایی که کد را به عملیاتی تبدیل میکنند که به پردازنده میگوید چه کاری انجام دهد، حافظه را برای ذخیره عملیات و داده‌ها آماده ثبت کند، و واحدهای اجرایی اعداد را فشرده کرده و داده‌ها را جابجا کنند. این همان چیزی است که به عنوان طراحی پردازنده شناخته میشود. معمولا CPUها شامل واحدهای اجرایی برای چیزهای اساسی مانند جمع، تفریق، ضرب و تقسیم هستند، اما عملیات نادرتر و پیچیده‌تر را در سخت افزار تسریع نمیکنند.

همچنینDSP ها از سیستم‌های حافظه بسیار بهینه شده استفاده میکنند. از آنجایی که نمونه‌های صوتی وابسته به زمان هستند، با استفاده از بافرهای حلقه‌دار یا فایفو (خروج به ترتیب ورود  (FIFO =به DSP وارد و از آن خارج میشوند. طراحی حافظه DSP برای این جریان داده بسیار منظم بهینه شده است، برخلاف CPUهایی که از بخش‌های قابل بازسازی حافظه استفاده میکنند.

از این نظر، طراحی‌های DSP یک خط منظم هستند در حالی که CPUها اغلب خارج از نظم هستند. به این ترتیب، DSPها به شدت به دسترسی مستقیم حافظه (DMA) متکی هستند، که داده‌ها را در فواصل زمانی منظم به داخل و خارج از بافرها بدون صرف زمان پردازش منتقل میکنند. این مورد را درCPUهای همه منظوره نیز نخواهید یافت.

به طور کلی،DSP ها در دو حوزه کلیدی در مقایسه باCPU های همه منظوره بهینه شده‌اند. آنها عملیات ریاضی رایج DSP را در سخت‌افزار تسریع میکنند و دارای طراحی حافظه خاصی هستند که برای جریان داده‌های لحظه‌ای طراحی شده‌اند. نتیجه خالص پردازش سریعتر و کارآمدتر صدا و برخی دیگر از انواع داده است.

چراDSP ها اهمیت دارند ؟

بسیاری از شرکت‌های مطرح شروع به پذیرش قدرت تغییردهنده یک DSP با استفاده مناسب کرده‌اند. از ساخت دقیق صدای سه‌بعدی، تا بهینه‌سازی خودکار موسیقی، و فعال کردن نسل بعدی کدک‌های صوتی بلوتوث، افزایش میزان توسعه در DSP نحوه گوش دادن ما به صداها را به روش‌های بسیار واضح تغییر داده است.

کلام آخر

پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) یک جزء کلیدی در تجهیزات صوتی مدرن است. این فناوری، که در دستگاه‌های متنوعی مانند هدفون‌ها، تلفن‌های همراه، اسپیکرهای هوشمند و تجهیزات استودیویی یافت می‌شود، امکان پردازش پیچیده و کارآمد صدا را فراهم می‌کند.

DSPها، در مقایسه با CPUهای معمولی، بهینه‌سازی‌های خاصی در زمینه‌هایی مانند اجرای الگوریتم‌های صوتی و بهره‌وری انرژی دارند. آنها به طور گسترده‌ای در ایجاد تجربه‌های صوتی پیشرفته مانند نویزکنسلینگ فعال، EQهای داخلی، و صدای فراگیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اهمیت DSPها در این است که آنها کیفیت و تجربه شنیداری را در تجهیزات صوتی به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشند و نقش مهمی در تکامل صنعت صوتی دارند.