دليل DSP المطلق: كيفية تحسين الأداء الصوتي？
ما هو DSP؟
في هذا الدليل النهائي ، قدمنا DSP لمعدات الصوت بالتفصيل.
وهي تشمل المفاهيم والأنواع ومبادئ العمل والتطبيقات.
يمكنك أن تتعلم من هذا الدليل جميع المفاهيم الأساسية لـ DSP.
حسنًا ، لنبدأ.
ما هو DSP؟
DSP (معالج الإشارة الرقمية) هو تقنية معالجة الإشارات الرقمية.
يعمل عن طريق أخذ إشارة تناظرية وتحويلها إلى إشارة رقمية من 0 أو 1.
ثم يتم تعديل الإشارة الرقمية وحذفها وتحسينها وإعادة تفسير البيانات الرقمية إلى البيانات التناظرية أو تنسيق البيئة الفعلي.
في المعدات الصوتية ، يعد DSP مكونًا مهمًا ، وهو رمز مهم للصوت الرقمي.
في الواقع ، لا يغير الجرس ، ولكنه يحسن التأثير الصوتي من خلال الضبط ، مما يجعل الاستماع إلى الموسيقى ممتعًا.
إنه ليس منتجًا ، ولكنه تقنية موجودة لمعالجة الإشارات الصوتية الرقمية.
يعمل DSP على تحسين جودة الصوت
شريحة DSP عبارة عن شريحة يمكنها تحقيق تقنية معالجة الإشارات الرقمية ، والتي تعادل وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. يتم ضغط نقل الملفات الصوتية بشكل عام ، وسيتم فقد جزء منه.
على سبيل المثال ، إذا تم تسجيل أغنية في استوديو تسجيل ، فقد يكون ملفًا يبلغ عدة غيغابايت ، وقد يصل حجمه إلى عشرات الميغابايت فقط عند إرساله إلى الهاتف المحمول.
يقوم DSP بإجراء حسابات على أرقام الصوت من خلال خوارزميات مختلفة مثل التحويل والتشكيل والبرمجة ، ويستخدم بسرعة الخوارزميات لتحسين جودة الصوت.
بعد لمس هذه التعديلات ، تكون قوة مكبر الصوت للستيريو أعلى ، والصوت واضح ، والاستماع أكثر راحة.
تصنيف رقائق DSP
1. حسب الخصائص الأساسية
أ. شريحة DSP ثابتة
على أي تردد ساعة ضمن نطاق تردد معين للساعة ، يمكن أن تعمل شريحة DSP بشكل طبيعي.
ب. شريحة DSP متسقة
هناك نوعان أو أكثر من شرائح DSP ، ومجموعات التعليمات الخاصة بهم وهياكل دبوس آلة كود الآلة المقابلة متوافقة مع بعضها البعض.
2. تنسيق البيانات
تسمى شريحة DSP التي تعمل بياناتها بتنسيق نقطة ثابتة شريحة DSP ذات النقطة الثابتة. تنسيق النقطة العائمة الذي تستخدمه رقائق DSP المختلفة ليس هو نفسه تمامًا. تستخدم بعض شرائح DSP تنسيقًا مخصصًا للفاصلة العائمة ، بينما تستخدم بعض شرائح DSP تنسيق IEEE. تنسيق النقطة العائمة القياسي.
3. الاستخدام
وفقًا لاستخدام DSP ، يمكن تقسيمها إلى رقائق DSP للأغراض العامة ورقائق DSP للأغراض الخاصة.
ما هي مزايا نظام DSP؟
بالمقارنة مع نظام معالجة الإشارات التناظرية ، فإن نظام معالجة الإشارات الرقمية المعتمد على شريحة DSP للأغراض العامة له المزايا التالية:
1. دقة عالية ، قدرة قوية ضد التدخل واستقرار جيد. تتأثر الدقة فقط بخطأ التكميم ، أي طول الكلمة المحدود ، ونسبة الإشارة إلى الضوضاء عالية ، وأداء الجهاز صغير. وهي أقل تأثراً بالعوامل الخارجية مثل درجة الحرارة والبيئة.
2. من السهل برمجة وتنفيذ الخوارزميات المعقدة (بما في ذلك الخوارزميات التكيفية). توفر رقائق DSP منصة حوسبة عالية السرعة تتيح معالجة الإشارات المعقدة.
3. قابل للبرمجة ، عندما تتغير وظيفة وأداء النظام ، ليست هناك حاجة لإعادة التصميم والتجميع والتصحيح. مثل تحقيق مرشحات رقمية مختلفة (تمرير منخفض ، تمرير عالي ، تمرير نطاق) ؛ الاتصالات الراديوية في أوضاع العمل المختلفة في برامج الراديو ؛ المرشحات ومحللات الطيف في الأجهزة الافتراضية ، إلخ.
4. الواجهة بسيطة ، والخصائص الكهربائية للنظام بسيطة ، وتدفق البيانات يعتمد بروتوكول معياري.
5. سهولة التكامل.
6. يمكنه تحقيق الوظائف التي لا يمكن تحقيقها عن طريق المعالجة التناظرية: المرحلة الخطية ، معالجة معدل العينات المتعددة ، التتالي ، سهولة التخزين ، إلخ ؛
7. يمكن استخدامه لإشارات التردد المنخفض جدا.
أدى ظهور معالجات الإشارات الرقمية إلى ظهور تكنولوجيا معالجة الإشارات الرقمية وتطورها بسرعة.
من حيث جودة الصوت ، كلما كان الصوت الرقمي أقرب إلى جودة الصوت التناظرية بعد التحويل من التناظرية إلى الرقمية / الرقمية إلى التناظرية ، كان ذلك أفضل. تتمتع التكنولوجيا الرقمية بمزايا في تحرير الصوت ، والتوليف ، ومعالجة التأثير ، والتخزين ، والنقل ، والشبكات ، ومن حيث السعر. ميزة كبيرة.
نظرًا لأن الإشارات الرقمية لا تعاني من الخسارة والتداخل مثل الإشارات التناظرية أثناء الإرسال ، فإن المزيد والمزيد من المنتجات الصوتية تستخدم واجهات الإدخال الرقمية ، مثل مشغلات الأقراص المضغوطة وأقراص DVD.
ما هي تطبيقات DSP على الإشارات الصوتية؟
التطبيق 1: التحكم النشط في الضوضاء
تستخدم طريقة عزل الصوت السلبي التقليدية ببساطة مواد عزل الصوت لمنع الضوضاء ، وليس لديها تقريبًا القدرة على منع الضوضاء الناتجة عن مصادر الضوضاء ذات التردد المتوسط والمنخفض.
يجب أن تستخدم مواد سميكة عازلة للصوت لإنتاج التأثيرات. يستخدم التحكم النشط في الضوضاء طريقة إلكترونية للتحكم في الحلقة المغلقة لإنتاج صوت خارج الطور مع الضوضاء الأصلية لتعويض الضوضاء الأصلية.
إنه فعال للغاية في قمع ضوضاء التردد المنخفض. العيب هو أنه لا يمكن التحكم في الضوضاء في نطاقات التردد المتوسطة والعالية (فوق 1.5 كيلو هرتز))
التطبيق 2: معالجة إشارة الكلام
يمكن تقسيم تقنية الكلام إلى الفئات الأربع التالية:
أ. تحسين الكلام
B. التعرف على الكلام
C. الكلام ترميز / فك
B. قمع الصدى
أ. تحسين الكلام
فيما يتعلق بوسائل الحصول على الإشارات الصوتية ، فإن الالتقاطات المختلفة (الميكروفونات) لها استجابات ترددية مختلفة ، واتجاهية ، واستقرار ، وآليات التقاط.
يمكن أن تفي مجموعة من صفيفات الميكروفون المتعددة بخصائص مختلفة بالمتطلبات المختلفة للمستخدمين للإشارات في نطاقات التردد المختلفة.
تمكننا الفهم الفعال للنظام الكهروضوئي الذي تم تحقيقه في إطار مهمة التحكم في الضوضاء من تلبية متطلبات أنظمة المستخدم المختلفة لالتقاط الإشارة.
فيما يتعلق بمعالجة الإشارات ، يمكن صياغة مخططات مختلفة وفقًا للتطبيق وخصائص ضوضاء الخلفية والمتطلبات النسبية لوضوح الكلام إلى تشويه الكلام المسموح به.
على سبيل المثال ، تختلف متطلبات برنامج التعرف على الكلام لإشارات الكلام عن متطلبات آذان الإنسان لإشارات الكلام.
لذلك ، يتم استخدام إجراءات مختلفة عند تنفيذ مهام الاتصال مقارنةً بأداء مهام التعرف على الكلام.
إذا لم تتمكن مؤسسات البحث والتطوير للقيام بمهام مختلفة من الحصول على فهم وفهم شاملين لخصائص الصوت ، فلن تكون قادرة على تحقيق نتائج مُحسَّنة حقًا في هذا الشأن.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لتقنية DSP أن تقوم بالكشف عن إشارة القناة الواحدة ومقارنة الإشارات متعددة القنوات بسرعة عالية.
يمكن أن تجعل سرعته المستخدمين يشعرون أنه لا يوجد تأخير في الوقت ، ويشعرون أنه في الوقت الفعلي تمامًا.
B. التعرف على الكلام
يجب أن يتمتع جوهر نظام التعرف على الكلام بخصائص متطلبات الأجهزة الأقل ، وتصحيح الوقت المستقل ، وتصحيح الطاقة.
في الوقت الحاضر ، تم تطبيق نظام التعرف على الكلام المستقل لنظام المفردات الصغيرة (200 حرف) عمليًا.
في اتجاه تطوير التعرف التلقائي على الكلام ، سيركز على تطوير تقنية التحكم الصوتي بدلاً من تقنية الإدخال الصوتي.
ينصب التركيز على دقة التعرف الأول ، وليس التعرف الإضافي على الدلالات المختلطة.
C. الكلام ترميز وفك التشفير
يحتوي DSP على وظائف قوية في معالجة الكلام ، ويمكنه استخدام خوارزمية من نوع "التنبؤ الخطي المشفر بالشفرة" (CELP) مع نسبة ضغط عالية.
المعيار المفتوح المستخدم حاليًا هو G.723.1 الخاص بالاتحاد الدولي للاتصالات.
تُستخدم هذه الخوارزمية على نطاق واسع في برنامج ترميز IP ، بمعدلي إرسال يبلغ 6.3 كيلوبت في الثانية و 5.3 كيلوبت في الثانية ، وجودة صوت عالية ، وقدرة معتدلة على مقاومة الضوضاء وحمل الحساب.
يمكن استخدامه من قبل المستخدمين على منصات مختلفة.
في الوقت نفسه ، يجري أيضًا تطوير خوارزمية الترميز الصوتي 2.4 كيلوبت في الثانية الحصرية ، والتي من المتوقع أن تحقق توازنًا أفضل في جودة الصوت ، والقدرة على مكافحة الضوضاء ، ونسبة ضغط الصوت ، وحمل الحوسبة ، وتأخير الحوسبة.
D. قمع الصدى
في الاتصالات بعيدة المدى والاتصالات المتنقلة ، غالبًا ما تتأثر بالصدى.
سواء كان صدى خطي أو صدى صوتي ، عندما يتجاوز التأخير 0.5 ثانية ، سيتم استقباله بوضوح عند الطرف المستقبل.
بالنسبة لهاتين الظاهرتين ، هناك خوارزميات قابلة للتطبيق لقمع الصدى.
الخوارزمية المستندة إلى DSP مستقرة وبسيطة ، ولا تمنع سرعة الاستجابة بسرعة فحسب ، بل تحافظ أيضًا على أداء تقليل الضوضاء لحالة Double Talk ، والكلام القريب من النهاية ، وحالة كتم الصوت.
في نفس الوقت ، لأن تأخير وقت الصدى الخطي يمكن أن يختلف في نطاق واسع من 1 مللي ثانية إلى 900 مللي ثانية.
لذلك ، هناك خوارزمية تعتمد على DSP للتغلب على الحمل الإضافي الذي يجلبه هذا التباين إلى النظام.
في نظام تقليدي لقمع الصدى ، يعني التأخير البالغ 300 مللي ثانية تدهورًا حادًا في نسبة أداء النظام إلى التكلفة.
يمكن أيضًا تطبيق رموز المصدر لهذه الخوارزميات على منصات اتصال مختلفة لحل المشكلات التي تنشأ في الروابط المختلفة للاتصالات بعيدة المدى.
التطبيق 3: معالجة إشارات الموسيقى
منذ أن أصبحت معايير الموسيقى الرقمية شائعة ، بسبب المرونة المرتبطة بمعالجة الإشارات الرقمية ، تم إنتاج العديد من المعايير المفتوحة والمعايير الحصرية في تخزين ونقل وتشغيل إشارات الصوت والفيديو.
بالنسبة للمستخدمين ، فإن التأثيرات التي يجلبونها لا تشمل فقط وسائط تخزين أكثر متانة وأرخص تكلفة ، وقنوات استقبال أكثر تنوعًا ، ولكن أيضًا تأثيرات صوتية ومرئية أكثر إشراقًا.
ومع ذلك ، لا يزال الحصول على تأثير سمعي بصري مكافئ لتأثير مصدر الإشارات السمعية والبصرية الأصلي في المطراف باهظ التكلفة وليس بالضرورة فعالاً.
من أجل تحقيق ما يسمى بـ "تأثير الصوت المحيطي" ، هناك العديد من المواصفات المفتوحة مثل Dolby Surround و Dolby ProLogic و AC-3 و THX وما إلى ذلك ، وهناك أيضًا شرائح تجارية لفك التشفير.
لكن الحلقة الأضعف في الرابط بأكمله هي المقطع من نظام السماعات إلى الأذن البشرية.
تتغير وظيفة النقل في هذا القسم بشكل عشوائي بسبب اختلاف المستمعين وبيئات الاستماع المختلفة ، بل إنها تختلف اختلافًا كبيرًا.
غالبًا ما يضيع العمل الجاد لمهندس التسجيل الأصلي في هذا القسم.
ومثل نظام الصوت التقليدي ، فإن هذا الجزء من الأداء هو الأصعب في الفهم ، وغالبًا ما يكون جزءًا من الاستثمار المكلف.
لهذا الارتباط ، الحل الذي اقترحه DSP. إنه مستقل عن المواصفات المفتوحة المذكورة أعلاه لإنشاء نظام تأثير صوتي محيطي تقريبي.
النهاية
تعد تقنية معالجة DSP تطبيقًا مهمًا جدًا في صناعة الصوت ، فهي تجعل صوت التشغيل أفضل.
لكي أكون دقيقًا ، إنه نفس ضبط الكاميرا ديناميكيًا للتجميل. لذا فإن DSP مفيد جدًا في معالجة الإشارات الصوتية والرقمية.
