Ses işleme karmaşıktır ve bu nedenle neredeyse tüm modern ses işleme ekipmanlarının kalbinde bir DSP bulacaksınız. Normal tüketiciler bunların farkında olmasa da, DSP'ler cep telefonları, kulaklıklar, ses arabirimleri, mikserler, hoparlörler ve Bluetooth kulaklıklar dahil olmak üzere her türlü ses cihazına entegre olur.
DSP'ler yavaş yavaş her modern ses ürününün temel unsuru haline geliyor, peki DSP tam olarak nedir? Neden önemlidirler, nasıl çalışırlar ve dinleme deneyiminizi nasıl etkilerler?
DSP Nedir?
DSP, Dijital Sinyal İşlemcisinin kısaltmasıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, bir DSP, özellikle ses sinyali işleme için tasarlanmış bir mikroişlemcidir. DSP, temelde yalnızca ses işleme sorunlarını çözmek için optimize edilmiş bir CPU'dur. Ve tıpkı bir CPU gibi, DSP yongaları da dijital ses manipülasyonlarını mümkün kılan temel ses donanımı parçalarıdır. DSP'ler o kadar önemli hale geldi ki, ses ekipmanınız muhtemelen bir veya birkaç DSP'yi devrelerine entegre ediyor.
Ortak DSP Kullanımları
DSP'ler her türlü günlük ses elektroniğinde kullanılır. DSP'lerin dinleme deneyiminiz üzerinde ne kadar etkili olduğunu anlamak için, halihazırda kullanmakta olduğunuz birkaç DSP uygulamasını burada bulabilirsiniz:
- Ses Ekolayzırları (EQ): DSP'ler her türlü müziği eşitlemek için kullanılır. Eşitleme, farklı ses frekanslarının ses düzeyini kontrol etmek için kayıt stüdyolarında kullanılır. Dengeleme olmadan, vokaller muhtemelen zayıf ses çıkaracağından müzik dinlemeyi zor bulursunuz. enstrümanlar dağınık ses çıkarır ve bas, sesi net olmayan hale getiren tüm frekansları bastırır. veya çamurlu.
- Aktif Ses Geçişleri: Bu ses geçişleri, farklı ses frekanslarını ayırmak ve bunları belirli ses frekans aralığı için tasarlanmış farklı hoparlörlere atamak için kullanılır. Ses geçişleri genellikle araç stereolarında, surround ses sistemlerinde ve farklı boyutta hoparlör sürücüleri kullanan hoparlörlerde kullanılır.
- Kulaklık/Kulaklık 3D Ses: Kullanarak 3D ses elde edebilirsiniz. hoparlör geçişleri ile birlikte çeşitli surround ses sistemleri. Gizli bir DSP ile kulaklığınız ve kulaklığınız, hoparlörler olmadan 3D ses dinleme deneyimi sağlayan sesi işleyebilir. DSP'ler bunu, yalnızca kulaklığınızı kullanarak sesin 3B alanda nasıl hareket edeceğini taklit eden bir uzaysal ses sahnesini simüle ederek yapabilir.
- Aktif Gürültü Önleme (ANC): Aktif gürültü önleme teknolojisi, düşük frekanslı gürültüyü kaydetmek için bir mikrofon kullanır, ardından kaydedilen gürültü frekanslarının tersi sesler üretir. Bu üretilen ses daha sonra çevresel gürültüyü kulak zarlarınıza ulaşmadan iptal etmek için kullanılır. ANC, yalnızca bir DSP'nin anlık işlem hızıyla mümkündür.
- Uzak Alan Konuşma ve Ses Tanıma: Bu teknoloji, Google Home, Alexa ve Amazon Echo'nuzun sesinizi güvenilir bir şekilde tanımasını mümkün kılar. Sesli asistanlar, verileri işlemek ve sorgularınıza ve komutlarınıza akıllıca yanıtlar vermek için CPU, DSP ve AI'dan yararlanır.
DSP Nasıl Çalışır?
Dijital ses dahil tüm dijital veriler ikili sayılar (1s ve 0s) olarak temsil edilir ve saklanır. EQ ve ANC gibi ses işleme, istenen sonuçları elde etmek için bu 1'lerin ve 0'ların değiştirilmesini gerektirir. Bu ikili sayıları işlemek için DSP gibi bir mikroişlemci gereklidir. CPU gibi diğer mikroişlemcileri de kullanabilmenize rağmen, ses işleme uygulamaları için DSP genellikle daha iyi bir seçimdir.
Herhangi bir mikroişlemci gibi, bir DSP de bir donanım mimarisi ve bir talimat seti kullanır.
Donanım mimarisi belirler işlemci nasıl çalışır. DSP'ler genellikle Von Neumann ve Harvard Architecture gibi mimarileri kullanır. Bu daha basit donanım mimarileri, akıcı bir Yönerge Seti Mimarisi (ISA) ile eşleştirildiğinde dijital ses işlemeyi yapabilecek kadar yeterli olduklarından DSP'lerde sıklıkla kullanılır.
Bir ISA, bir mikroişlemcinin hangi işlemleri yapabileceğini belirleyen şeydir. Temel olarak, bellekte saklanan bir işlem kodu (işlem kodu) tarafından etiketlenen talimatların bir listesidir. İşlemci belirli bir işlem kodunu çağırdığında, işlem kodunun temsil ettiği talimatı yürütür. ISA içindeki ortak talimat, toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi matematiksel işlevleri içerir.
Harvard Mimarisi kullanan tipik bir DSP yongası aşağıdaki bileşenleri içerir:
- Program Bellek Depoları komut seti ve işlem kodları (ISA)
- Veri Belleği-İşlenecek değerleri saklar
- Compute Engine-ISA içindeki talimatları, veri belleğinde depolanan değerlerle birlikte yürütür
- Seri iletişim protokollerini kullanarak DSP'ye giren ve çıkan Giriş ve Çıkış Röleleri
Artık bir DSP'nin farklı bileşenlerine aşina olduğunuza göre, tipik bir DSP'nin nasıl çalıştığı hakkında konuşalım. Bir DSP'nin gelen ses sinyallerini nasıl işlediğine dair temel bir örnek:
- Aşama 1: DSP'ye gelen ses sinyalini işlemesi için bir komut verilir.
- Adım 2: Gelen ses kaydının ikili sinyalleri, giriş/çıkış portları aracılığıyla DSP'ye girer.
- Aşama 3: İkili sinyal veri belleğinde saklanır.
- 4. Adım: DSP, hesaplama motorunun aritmetik işlemcisini program belleğinden uygun işlem kodları ve veri belleğinden ikili sinyal ile besleyerek komutu yürütür.
- Adım 5: DSP, Giriş/Çıkış portu ile sonucu gerçek dünyaya verir.
DSP'nin Genel Amaçlı İşlemcilere Göre Avantajları
CPU gibi genel amaçlı işlemciler, birkaç yüz talimatı yürütebilir ve bir DSP'den daha fazla transistör paketleyebilir. Bu gerçekler, ses için neden daha büyük ve daha karmaşık CPU yerine DSP'lerin tercih edilen mikroişlemciler olduğu sorusunu gündeme getirebilir.
DSP'nin diğer mikroişlemciler üzerinde kullanılmasının en büyük nedeni gerçek zamanlı ses işlemedir. Bir DSP'nin mimarisinin basitliği ve sınırlı ISA, bir DSP'nin gelen dijital sinyalleri güvenilir bir şekilde işlemesine olanak tanır. Bu özellik sayesinde, canlı ses performansları arabelleğe alınmadan gerçek zamanlı olarak eşitleme ve filtreler uygulanabilmektedir.
Bir DPS'nin maliyet etkinliği, genel amaçlı işlemciler üzerinde kullanılmalarının bir başka büyük nedenidir. Karmaşık donanım ve yüzlerce talimat içeren ISA'lar gerektiren diğer işlemcilerin aksine, bir DSP daha basit donanım ve birkaç düzine talimat içeren ISA'lar kullanır. Bu, DSP'lerin üretimini daha kolay, daha ucuz ve daha hızlı hale getirir.
Son olarak, DSP'lerin elektronik cihazlarla entegrasyonu daha kolaydır. Düşük transistör sayıları nedeniyle, DSP'ler çok daha az güç gerektirir ve bir CPU'ya kıyasla fiziksel olarak daha küçük ve daha hafiftir. Bu, DSP'lerin güç konusunda endişelenmeden ve cihaza çok fazla ağırlık ve hacim eklemeden Bluetooth kulaklık gibi küçük cihazların içine sığmasını sağlar.
DSP'ler Modern Ses Cihazlarında Önemli Bileşenlerdir
DSP'ler, sesle ilgili elektroniklerin önemli bileşenleridir. Küçük, hafif, uygun maliyetli, enerji açısından verimli özellikleri, en küçük ses cihazlarının bile aktif gürültü önleme özellikleri sunmasına olanak tanır. DSP'ler olmadan, ses cihazlarının genel amaçlı işlemcilere ve hatta hantal elektronik cihazlara dayanması gerekecekti. daha yavaş işlem gücü sağlarken daha fazla para, alan ve güç gerektiren bileşenler.
