DSP 25年–讓夢(mèng)想照進(jìn)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(wàn)公里放大到億萬(wàn)光年； 生活上，數(shù)字概念已不僅僅是尖端科技競(jìng)爭(zhēng)力。今天，通信與娛樂(lè)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(lè)需求使包括DSP在內(nèi)的針對(duì)信號(hào)處理的專門技術(shù)，被區(qū)隔凸現(xiàn)出來(lái)，成為今天以及未來(lái)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(guò)去與未來(lái)之前，先了解一下什么是DS

　　我們生活在這個(gè)世界，依靠視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、感覺(jué)、嗅覺(jué)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(lái)了一個(gè)全新的數(shù)字世界。我們感知的是模擬信號(hào)，電子產(chǎn)品處理的是數(shù)字信號(hào)，一個(gè)完整的信號(hào)鏈，就是來(lái)來(lái)回回的在數(shù)/模之間轉(zhuǎn)換。任何一個(gè)信號(hào)鏈系統(tǒng)，都需要獲取來(lái)自模擬世界的信號(hào)，然后把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)DSP信號(hào)處理后，再還原為模擬信號(hào)（圖1）。

（圖1 信號(hào)鏈中的DSP）

　　“D-S-P”，誕生于會(huì)說(shuō)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(kāi)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(kāi)發(fā)一種會(huì)說(shuō)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(guó)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(lái)，方進(jìn)回憶說(shuō)：“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(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算設(shè)備能理解或傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)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(lái)，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(chǎng)份額已超過(guò)50%。方進(jìn)說(shuō)：“多年來(lái)，令人驚嘆的DSP創(chuàng)新應(yīng)用一直推動(dòng)著市場(chǎng)向前發(fā)展?！?

　　未來(lái)，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(tīng)起來(lái)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(lái)DSP能做些什么，能為我們帶來(lái)怎樣的未來(lái)生活。新型 DSP 應(yīng)用正在發(fā)揮作用，不過(guò)更令人興奮的神奇應(yīng)用也就在眼前?！?/P>

　無(wú)人駕駛

　　早晨，您的自動(dòng)駕駛汽車能夠通過(guò)檢測(cè)靈巧地避開(kāi)高速公路擁堵與麻煩的長(zhǎng)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(guò)手機(jī)家庭影院質(zhì)量級(jí)的最新好萊塢大片，或者全身心地透過(guò)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(jìng)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(duì)于有車的您，一定是愜意一天的美好開(kāi)始。

　　方進(jìn)認(rèn)為，汽車無(wú)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(lái)說(shuō)，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(guò)方向盤震動(dòng)來(lái)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(wú)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(guò)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(lè)趣，接受這一改變。方進(jìn)說(shuō)：“我想，在人們?cè)敢饨邮芨淖冎?，技術(shù)肯定早已到位了?！?

　　人性化醫(yī)療保健

　　近幾年間，隨著人類對(duì)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(kāi)發(fā)并采用可通過(guò)腦電波控制的人造假肢。美國(guó)加利福尼亞的研究人員還通過(guò)高級(jí)視網(wǎng)膜變性技術(shù)讓植入

　　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(kāi)發(fā)PDA大小的聲波設(shè)備，這樣人們?cè)诩乙材芊奖闶褂昧?。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(hào)，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(guò)超低功耗無(wú)線或射頻識(shí)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。

　　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(jiǎn)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(jué)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(shí)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(lái)，進(jìn)而向有關(guān)部門發(fā)出警報(bào)。

　　現(xiàn)在，安全人員要對(duì)監(jiān)控室里的多臺(tái)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(guò)適當(dāng)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控對(duì)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(guò)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。

　　不難看出，DSP技術(shù)的發(fā)展為安防帶來(lái)了很多好處。如果有人在火車上或其它公共場(chǎng)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(kāi)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(shuō)，“隨著視頻會(huì)議技術(shù)的發(fā)展和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)蓄勢(shì)待發(fā)，未來(lái)，距離會(huì)盡在咫尺，娛樂(lè)選擇繽紛多元，人們的個(gè)性需求得到最大的滿足?？傊?，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(lái)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(wú)所不能，放飛夢(mèng)想，未來(lái)無(wú)限……