پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) چیست؟
پردازش سیگنال دیجیتال (Digital Signal Processing)، به فرآیندی گفته می‌شود که سیگنالهای آنالوگ ( صدا، تصویر یا داده‌های سنسور) را از دنیای واقعی گرفته، با مبدل آنالوگ به عددی یا همان دیجیتال، با استفاده از الگوریتم‌های ریاضی روی آنها تغییرات لازم ایجاد می‌شود، سپس با مبدل دیجیتال به آنالوگ، دوباره به سیگنالهای قابل درک برای انسانها تبدیل می‌کند. این سیگنال‌ها از نظر کیفی هم بهتر هستند؛ یعنی صداها بهتر، تصاویر شفاف‌تر یا داده‌ها باکیفیت‌تر هستند.
سیگنال دیجیتال از نظر ریاضی سیگنالی است که فقط از صفرها و یک‌های منطقی تشکیل شده باشد. این صفر و یک‌ها ممکن است به شیوه‌های مختلفی نشان داده شوند که به این شیوه‌ها، کدگذاری(Coding) سیگنال گویند. سیگنالهای دیجیتال، سیگنالهایی هستند که هم از نظر زمان رخداد و هم از نظر مقدار در بازه‌ی خاصی محدود شده باشند.
پردازشگر سیگنال دیجیتال، وظیفه‌ی اندازه‌گیری، فیلتر و/یا فشرده‌سازی سیگنالهای آنالوگ پیوسته‌ی دنیای واقعی، تبدیل آنها به سیگنال دیجیتال و سپس تبدیل دوباره‌ی آنها به سیگنال آنالوگ را بر عهده دارند.
بیشتر پردازنده‌ها با کاربردهای عمومی‌تر و سیستم‌عامل‌ها می‌توانند الگوریتم‌های (DSP) را با موفقیت انجام دهند اما یک پردازشگر سیگنال دیجیتال، راه حلی نسبتاً کم‌هزینه، با اجرای بهتر، تأخیر کمتر و بی‌نیاز از خنک‌کننده و باتری‌های بزرگ است.
کاربرد پردازش سیگنال دیجیتال در حوزه صدا و تولید اسپیکر
پای این فناوری، در دهه‌ی گذشته به دنیای صدا و تولید اسپیکر نیز رسیده است و در محصول اسپیکر باعث می‌شود در نهایت، صدایی که به گوش ما می‌رسد، بسیار با کیفیت تر و بهتر باشد.
به طور کلی، DSP، زیربنای کیفی صدا در دستگاههای صوتی امروزی است. چند روشی که DSP، کیفیت صدا را بهبود می‌بخشد، به اشکال زیر است:
1- بهبود دامنه‌ی صدا: به این شکل که دامنه‌ی صداهای بالاتر و پایینتر گسترده‌تر می‌شود و صداهای بیشتری به گوش شنونده می‌رسد.
2- تغییر سرعت یا زیر و بمی صدا (Pitch/Time shift): به شکل تفکیک فرکانسی و پردازش صوت در فرکانس‌های مد نظر
3- حذف اکوی اضافه: این مورد یکی از امتیازات ویژه‌ی DSP است.
4- کنترل کیفیت پخش صدا: DSP، با تنظیم قدرت سیگنال ورودی، با ولتاژی که برای اسپیکر خانگی بهینه است، کیفیت صدا را در بهترین شکل خود تنظیم و حفظ می‌کند. این تنظیم با هرگونه تغییری در سیگنالهای ورودی دوباره چک می گردد و مانع از افت کیفیت می‌شود.
5- کاهش نویز (Noise Reduction): DSP، نویزهای اضافه‌ای مانند هیس یا هام را که همراه سیگنالهای صوتی هستند، فیلتر می‌کند.
6- قابلیت تشخیص صدای انسان
7- تنظیم صدای خودکار متناسب با توان دستگاه
8- تنظیم اکولایزر (EQ)
9- اعمال افکت (Reverb, Echo)
10- فشرده‌سازی فایل (MP3, AAC)
استفاده از تکنولوژی DSP برای لوازم صوتی با کیفیت از ضروری ترین موارد است و پیشرفت سریع DSP، اثر بسزایی بر کیفیت صدا داشته و به طور کلی تجربه‌ی شنیداری خوبی برای شنونده فراهم کرده است.
آیا DSP همان کراس اوور است؟
در اسپیکر بخشی وجود دارد که برخی تصور می‌کنند با DSP یکسان یا حتی کنترل‌کننده‌ی آن است. برای آنکه بدانیم این تصور درست است یا خیر، ابتدا ببینیم کراس اوور (crossover) چیست و چه کارکردی دارد؟
کراس اوور (crossover) چیست؟
کراس‌اوور یک مدار یا فیلتر الکترونیکی است که سیگنال صوتی ورودی را به بخش‌های مختلف فرکانسی تقسیم می‌کند و هر بخش را به درایور مناسب می‌فرستد.
یک مثال ساده و سرراست از کارکرد کراس‌اوور این است که سیگنالی صوتی از 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز وارد اسپیکر شده؛ حالا:
کراس‌اوور فرکانس‌های زیر 300 هرتز را به ووفر می‌فرستد، فرکانس‌های بین 300 هرتز تا 5 کیلوهرتز را به میدرنج و فرکانس‌های بالاتر از 5 کیلوهرتز را به توییتر می‌فرستد.
آیا فرمان کنترل DSP در اسپیکرهای خانگی از کراس‌اوور می‌آید؟
پاسخ کوتاه: خیر. کراس‌اوور سیگنال را تقسیم می‌کند، اما فرمان کنترل DSP را صادر نمی‌کند. در واقع، DSP حتی بالاتر از کراس‌اوور قرار دارد و خودش فرمان‌هایی تولید می‌کند که به کراس‌اوور، آمپلی‌فایر یا درایورها داده می‌شود.
جمع‌بندی پایانی
DSP مغز سیستم اسپیکر خانگی است. این بخش، سیگنال را تحلیل، اصلاح و به مسیر مناسب هدایت می‌کند. فرمان کنترل (مانند ولوم، EQ، حذف نویز و…) توسط DSP انجام می‌شود. کراس‌اوور فقط یک فیلتر است. کارش تقسیم فرکانس بین درایورهاست. در برخی اسپیکرهای دیجیتال، کراس‌اوور هم داخل DSP اجرا می‌شود و دیگر نیازی به مدار فیزیکی جداگانه نیست.
در اسپیکرهای دنای، این فناوری در کنار DSP توان فنی تولید اسپیکر نشسته تا شنونده، از زیباییهای دنیای موسیقی و آوا، بهره‌ی بیشتری ببرد.
