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          DSP 25年–讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

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          作者: 時(shí)間:2007-07-03 來源:EEPW 收藏
          技術(shù)本身在于不斷延展人類能力,突破人類極限。當(dāng)你可以通過家中的電話給大洋彼岸的親人送去生日的祝福,當(dāng)你在超聲波圖像下看到即將誕生的孩子的臉龐,當(dāng)你在清晨擁擠的地鐵列車上沉醉于巴赫的田園風(fēng)光……我們的感官已超越了自然中聲光傳播的障礙,不知不覺間那個(gè)來自你手機(jī)、相機(jī)、MP3中的小小芯片——DSP,僅用25年的時(shí)間已經(jīng)徹底改變延承人類千百年的社交、工作、學(xué)習(xí)以及娛樂的行為方式,將豐富生活數(shù)字化的重新演繹,使得我們的視覺和聽覺更容易感受美好與愉悅,輕松颯爽間夢想變成現(xiàn)實(shí)。

            DSP誕生的25周年, 是人類真正邁入數(shù)字化的25年,雖然它只是人類歷史上的短短一瞬間,但是由DSP等技術(shù)所引發(fā)的全球范圍內(nèi)的全面創(chuàng)新躍變卻是空前。時(shí)間上,我們已從分分秒秒細(xì)微到毫秒皮秒;距離上,我們已從數(shù)萬公里放大到億萬光年; 生活上,數(shù)字概念已不僅僅是尖端科技競爭力。今天,通信與娛樂主導(dǎo)著大眾消費(fèi)者的數(shù)字生活,隨時(shí)隨地的溝通與娛樂需求使包括DSP在內(nèi)的針對信號處理的專門技術(shù),被區(qū)隔凸現(xiàn)出來,成為今天以及未來所有電子生活創(chuàng)新應(yīng)用的最核心驅(qū)動(dòng)力。

            在回顧和暢想DSP技術(shù)的過去與未來之前,先了解一下什么是DS

           
          P技術(shù)。DSP (Digital Signal Processor), 數(shù)字信號處理芯片,是一種快速、功能強(qiáng)大的微處理器。它將現(xiàn)實(shí)世界的聲音、光、圖象轉(zhuǎn)換成數(shù)字世界的“0”和“1”,這些數(shù)字信號經(jīng)過處理、修改和增強(qiáng),再經(jīng)過模擬芯片的轉(zhuǎn)換,再次變回人們可以感受到的真實(shí)世界的信號。

            我們生活在這個(gè)世界,依靠視覺、聽覺、感覺、嗅覺等感官功能感知一切,而自然界還有光、音、溫度、壓力等等現(xiàn)象,這一切都是模擬的。而隨著電子技術(shù)的進(jìn)步,帶來了一個(gè)全新的數(shù)字世界。我們感知的是模擬信號,電子產(chǎn)品處理的是數(shù)字信號,一個(gè)完整的信號鏈,就是來來回回的在數(shù)/模之間轉(zhuǎn)換。任何一個(gè)信號鏈系統(tǒng),都需要獲取來自模擬世界的信號,然后把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,經(jīng)過DSP信號處理后,再還原為模擬信號(圖1)。

          信號鏈中的DSP

          (圖1 信號鏈中的DSP)

            “D-S-P”,誕生于會(huì)說話的拼寫

            20 世紀(jì) 70 年代,德州儀器(TI)位于休斯敦辦公室的工程師開始反復(fù)討論DSP芯片。1976 年的頭腦風(fēng)暴會(huì)議后,一群創(chuàng)意而又激情的工程師提出設(shè)計(jì)開發(fā)一種會(huì)說話的拼寫教育產(chǎn)品。TI首席科學(xué)家方進(jìn)(Gene Frantz)當(dāng)時(shí)的任務(wù)就是負(fù)責(zé)集成電路設(shè)計(jì),而其他小組成員如Larry Brandingham 負(fù)責(zé) IC 設(shè)計(jì),Richard Wiggins 則負(fù)責(zé)可編程 DSP的理論部分。功夫不負(fù)有心人,在團(tuán)隊(duì)的通力合作之下,享有盛名的 Speak & Spell 技術(shù)誕生。Speak & Spell 是美國歷史上著名的拼寫玩具,它的勝利為DSP 技術(shù)贏得了成功。后來,方進(jìn)回憶說:“我們的成功讓半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域相信,如果我們能用 DSP 做玩具,那么我們也能將其用于其他領(lǐng)域!”

            作為推出第一顆商用DSP芯片的TI,用了五年的時(shí)間播撒傳播技術(shù)種子,進(jìn)而推廣DSP 技術(shù)發(fā)展它應(yīng)用。此后,把聲音、圖像等現(xiàn)實(shí)世界中的信號轉(zhuǎn)換為計(jì)算設(shè)備能理解或傳輸?shù)臄?shù)字信號技術(shù)在其后幾年間相繼出現(xiàn),最終形成爆炸性發(fā)展——DSP芯片廣泛應(yīng)用于手機(jī)、寬帶、硬盤驅(qū)動(dòng)器與三維圖像等。

            自 1982 年以來,業(yè)界已經(jīng)銷售了 100 億顆 DSP,廣泛應(yīng)用于包括手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)與手提電腦等各種電子工具或玩具中。而今天,TI在全球的DSP市場份額已超過50%。方進(jìn)說:“多年來,令人驚嘆的DSP創(chuàng)新應(yīng)用一直推動(dòng)著市場向前發(fā)展。”

            未來,DSP讓它就在眼前

            設(shè)想一下:汽車能否自己行駛和泊車入位?生物技術(shù)能否制造出高度仿真的四肢和眼睛?安全系統(tǒng)能否自動(dòng)發(fā)現(xiàn)入侵者并立即報(bào)警?甚至用腕表就能監(jiān)控您的脈搏速率與血壓,并能為即將發(fā)作的心臟病發(fā)出警報(bào)?

            這些聽起來不可思議嗎?實(shí)際上,這些好似科幻電影里的情節(jié)正在或即將出現(xiàn)在我們的生活之中,而這一切都要?dú)w功于高性能的 DSP芯片。作為 DSP 領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,方進(jìn)表示:“現(xiàn)在的重點(diǎn)不是技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到什么程度,而是今后技術(shù)將向何處發(fā)展,我們關(guān)注未來DSP能做些什么,能為我們帶來怎樣的未來生活。新型 DSP 應(yīng)用正在發(fā)揮作用,不過更令人興奮的神奇應(yīng)用也就在眼前?!?/P>

           無人駕駛

            早晨,您的自動(dòng)駕駛汽車能夠通過檢測靈巧地避開高速公路擁堵與麻煩的長跑運(yùn)動(dòng)。您幾乎不用操心路面狀況,從而解放了手眼負(fù)擔(dān),您可通過手機(jī)家庭影院質(zhì)量級的最新好萊塢大片,或者全身心地透過手機(jī)與你的朋友人互吐衷腸?;蛘吣憧梢酝瑫r(shí)一邊觀看馬刺逐鹿騎士NBA總決賽,一邊完成Beatles下個(gè)巡演季的訂票, 完全行駛在大街上還能跟前車王舒馬赫在電子競技游戲里飚車…… 車停在辦公室門口時(shí)剛剛早上 8:27,下車后車會(huì)自己泊車入位,

            對于有車的您,一定是愜意一天的美好開始。

            方進(jìn)認(rèn)為,汽車無人駕駛實(shí)現(xiàn)的歷程將分四個(gè)階段:

            第一階段,車內(nèi)和車上安裝的攝像頭能幫助駕駛員看到車后情況和盲區(qū)。

            第二階段,是攝像監(jiān)控系統(tǒng)給駕駛員提供駕駛建議。舉例來說,如果駕駛員希望改道而正好有車在其盲區(qū),那么可以通過方向盤震動(dòng)來提醒駕駛員檢查盲區(qū)情況。

            第三階段,攝像監(jiān)控系統(tǒng)為駕駛員做出決策。改道時(shí)盲區(qū)有車的情況下,駕駛員必須大角度轉(zhuǎn)向,以避讓車輛。

            終極階段,就是汽車無人駕駛!

            方進(jìn)表示,目前離實(shí)現(xiàn)最后一步還差 10 到 15 年的時(shí)間,不過這一目標(biāo)技術(shù)上肯定會(huì)實(shí)現(xiàn)。唯一的障礙就在于人們是否能夠放棄駕駛的樂趣,接受這一改變。方進(jìn)說:“我想,在人們愿意接受改變之前,技術(shù)肯定早已到位了。”

          無人駕駛

            人性化醫(yī)療保健

            近幾年間,隨著人類對自身生存環(huán)境和健康安全的愈加關(guān)注,DSP被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療健康領(lǐng)域,并以前所未有的力度推動(dòng)著醫(yī)療創(chuàng)新的發(fā)展。例如,技術(shù)人員已經(jīng)開發(fā)并采用可通過腦電波控制的人造假肢。美國加利福尼亞的研究人員還通過高級視網(wǎng)膜變性技術(shù)讓植入

           
          的人工眼球幫助失明患者重見光明。雖然目前該領(lǐng)域尚處于試驗(yàn)階段,但是發(fā)展前景是,這預(yù)示著DSP 在人造器官方面的貢獻(xiàn)將非常大。

            DSP 的強(qiáng)大處理能力和小尺寸使聲波設(shè)備和筆記本電腦一樣大小,能提供接近攝影質(zhì)量的影像。有關(guān)公司正在開發(fā)PDA大小的聲波設(shè)備,這樣人們在家也能方便使用了。另外,便攜式心臟減顫器很快也將走進(jìn)普通百姓家。

            今后,超低功耗 DSP 將支持“智能藥片”等可吞服的設(shè)備,它們可以感應(yīng)體內(nèi)信號,采取適當(dāng)治療措施。這種設(shè)備不僅可以發(fā)揮藥物治療作用,還能提供電刺激,并通過超低功耗無線或射頻識別 (RFID) 型連接向醫(yī)生提交報(bào)告。此外,采用 DSP 技術(shù)的醫(yī)療產(chǎn)品將不斷提高移動(dòng)性能,這樣病人就可以足不出戶,在家中接受治療了。

          人性化醫(yī)療保健

            數(shù)字化安全

            安全技術(shù)是DSP 大有作為的又一重要領(lǐng)域。具有分析能力的智能可編程攝像機(jī)是驅(qū)動(dòng)下一代安防與汽車應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵性因素。簡單的攝錄像功能雖早已實(shí)現(xiàn),但只有當(dāng)錄像功能具有分析智能功能時(shí),安防應(yīng)用才變得有實(shí)際意義。

            低成本視覺傳感器配合 DSP 可持續(xù)向公司發(fā)送信息,這一技術(shù)將在家庭和辦公室中逐漸推廣。該系統(tǒng)最終將發(fā)展成為極其靈敏的識別系統(tǒng),連家中或辦公室中是否有陌生人都能辨認(rèn)出來,進(jìn)而向有關(guān)部門發(fā)出警報(bào)。

            現(xiàn)在,安全人員要對監(jiān)控室里的多臺監(jiān)控器進(jìn)行監(jiān)控,跟蹤不同地點(diǎn)的事件發(fā)生情況。下一步將通過適當(dāng)系統(tǒng)來監(jiān)控對象運(yùn)動(dòng),要是屏幕出現(xiàn)異常情況,就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。

            此后,我們可以通過統(tǒng)一的監(jiān)控器進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)侵入者后就能發(fā)出警報(bào),這樣安全人員就能通知警察。最后一步,系統(tǒng)甚至不需要顯示圖像,直接就能叫警察。

          數(shù)字化安全

            不難看出,DSP技術(shù)的發(fā)展為安防帶來了很多好處。如果有人在火車上或其它公共場所遺留下可疑的箱子,那么上述系統(tǒng)可以向執(zhí)法人員發(fā)出警報(bào)。要是有孩子在水池邊不慎落水,系統(tǒng)也能及時(shí)提醒,避免悲劇發(fā)生。目前,TI 已經(jīng)開始幫助客戶在全球?qū)嵤┥鲜鱿到y(tǒng),并將在今后 5 至 10 年間實(shí)現(xiàn)廣泛使用

            而那些先前僅用于醫(yī)療檢查時(shí)使用的內(nèi)診鏡技術(shù),也正用于檢查飛機(jī)引擎和其它關(guān)鍵工業(yè)設(shè)備,避免金屬疲勞和瑕疵;此外,DSP 技術(shù)能壓縮和存儲(chǔ)攝像機(jī)影像。

            科技改變生活,這已經(jīng)是毋庸置疑的事實(shí)了,只是DSP這種改變生活的速度之快令人咋舌。方進(jìn)說,“隨著視頻會(huì)議技術(shù)的發(fā)展和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)蓄勢待發(fā),未來,距離會(huì)盡在咫尺,娛樂選擇繽紛多元,人們的個(gè)性需求得到最大的滿足。總之,許多基于 DSP 的全新增強(qiáng)型設(shè)備正在多個(gè)領(lǐng)域中不斷推出,而這些創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)主要來自DSP芯片、相關(guān)軟件以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)的支持, 以及人們永不停歇的創(chuàng)新源泉?!?/P>

            DSP技術(shù)無所不能,放飛夢想,未來無限……



          關(guān)鍵詞: 醫(yī)療保健類

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