Procesarea semnalelor digitale se distinge de alte domenii ale informaticii prin tipul unic de date pe care le utilizează: semnale. În majoritatea cazurilor, aceste semnale provin din datele senzoriale din lumea reală: vibrații seismice, imagini vizuale, unde sonore etc. DSP este matematica, algoritmii și tehnicile folosite pentru a manevra aceste semnale după ce au fost transformate într-o formă digitală. Aceasta include o mare varietate de obiective, cum ar fi: îmbunătățirea imaginilor vizuale, recunoașterea și generarea vorbirii, comprimarea datelor pentru stocare și transmisie, etc. Să presupunem că atașăm un convertor analogic-digital la un calculator și îl folosim pentru a achiziționa o bucată de date din lumea reală. DSP răspunde la întrebarea: Ce urmează?

Rădăcinile DSP sunt în anii 1960 și 1970, când calculatoarele digitale au devenit pentru prima dată disponibile. Computerele erau scumpe în această perioadă, iar DSP era limitat la doar câteva aplicații critice. Eforturi de pionierat au fost făcute în patru domenii -cheie: radar și sonar, unde securitatea națională era în pericol; explorarea petrolului, unde s-ar putea face mari sume de bani; explorarea spațială, unde datele sunt de neînlocuit; și imagistică medicală, unde vieți ar putea fi salvate. Revoluția calculatoarelor personale din anii 1980 și 1990 a provocat DSP să explodeze cu noi aplicații. În loc să fie motivată de nevoile militare și de guvern, DSP a fost brusc condus de piața comercială. Oricine credea că ar putea câștiga bani în domeniul aflat în expansiune rapidă a fost dintr-o dată un vendor DSP. DSP a ajuns la public în produse precum: telefoane mobile, playere compacte și mesagerie vocală electronică. Figura 1-1 ilustrează câteva dintre aceste aplicații variate.

Această revoluție tehnologică a avut loc din partea de sus în jos. La începutul anilor 1980, DSP a fost predat ca un curs de nivel de absolvent în inginerie electrică. Un deceniu mai târziu, DSP a devenit o parte standard a curriculum-ului universitar. Astăzi, DSP este o abilitate de bază necesară oamenilor de știință și inginerilor în multe domenii. Ca analogie, DSP poate fi comparat cu o revoluție tehnologică anterioară: electronica. În timp ce încă este domeniul ingineriei electrice, aproape fiecare om de știință și inginer are unele cunoștințe fundamentale în proiectarea circuitelor de bază. Fără ele, s-ar pierde în lumea tehnologică. DSP are același viitor.

Fig. 1.1 DSP a revoluționat multe domenii din știință și inginerie. Câteva dintre aceste diverse aplicații sunt arătate aici.

Această istorie recentă este mai mult decât o curiozitate; are un impact imens asupra capacității dvs. de a învăța și de a folosi DSP. Să presupunem că întâmpinați o problemă DSP și căutați în manuale sau alte publicații pentru a găsi o soluție. Ce veți găsi în mod obișnuit este pagină după pagină de ecuații, simboluri matematice obscure și terminologie necunoscută. Este un coșmar! O mare parte din literatura de specialitate DSP este derutantă chiar și pentru cei cu experiență în domeniu. Nu este nimic în neregulă cu acest material, ci este doar pentru o audiență foarte specializată. Cercetătorii de ultimă generație au nevoie de acest tip de matematică detaliată pentru a înțelege implicațiile teoretice ale muncii.

O premisă de bază a acestei cărți este că cele mai practice tehnici DSP pot fi învățate și utilizate fără barierele tradiționale ale matematicii și teoriei detaliate. Ghidul cercetătorilor și inginerilor pentru procesarea semnalelor digitale este scris pentru cei care doresc să utilizeze DSP ca instrument, nu pentru o nouă carieră.

Restul acestui capitol ilustrează zonele în care DSP a produs schimbări revoluționare. Pe măsură ce treceți prin fiecare aplicație, observați că DSP este foarte interdisciplinar, bazându-se pe activitatea tehnică în multe domenii adiacente. După cum sugerează figura 1-2, granițele dintre DSP și celelalte discipline tehnice nu sunt clare și bine definite, ci destul de neclare și suprapuse. Dacă doriți să vă specializați în DSP, acestea sunt zonele aliate pe care va trebui să le studiați.

Fig. 1.2 Procesarea semnalelor digitale are granițe neclare și suprapuse cu multe alte arii ale științei, ingineriei și matematicii.

Secțiunea următoare: Telecomunicații