DSP 25年–讓夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)

　　DSP誕生的25周年， 是人類(lèi)真正邁入數字化的25年，雖然它只是人類(lèi)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微到毫秒皮秒；距離上，我們已從數萬(wàn)公里放大到億萬(wàn)光年； 生活上，數字概念已不僅僅是尖端科技競爭力。今天，通信與娛樂(lè )主導著(zhù)大眾消費者的數字生活，隨時(shí)隨地的溝通與娛樂(lè )需求使包括DSP在內的針對信號處理的專(zhuān)門(mén)技術(shù)，被區隔凸現出來(lái)，成為今天以及未來(lái)所有電子生活創(chuàng )新應用的最核心驅動(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、壓力等等現象，這一切都是模擬的。而隨著(zhù)電子技術(shù)的進(jìn)步，帶來(lái)了一個(gè)全新的數字世界。我們感知的是模擬信號，電子產(chǎn)品處理的是數字信號，一個(gè)完整的信號鏈，就是來(lái)來(lái)回回的在數/模之間轉換。任何一個(gè)信號鏈系統，都需要獲取來(lái)自模擬世界的信號，然后把模擬信號轉化為數字信號，經(jīng)過(guò)DSP信號處理后，再還原為模擬信號（圖1）。

（圖1 信號鏈中的DSP）

　　“D-S-P”，誕生于會(huì )說(shuō)話(huà)的拼寫(xiě)

　　20 世紀 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計開(kāi)發(fā)一種會(huì )說(shuō)話(huà)的拼寫(xiě)教育產(chǎn)品。TI首席科學(xué)家方進(jìn)（Gene Frantz）當時(shí)的任務(wù)就是負責集成電路設計，而其他小組成員如Larry Brandingham 負責 IC 設計，Richard Wiggins 則負責可編程 DSP的理論部分。功夫不負有心人，在團隊的通力合作之下，享有盛名的 Speak & Spell 技術(shù)誕生。Speak & Spell 是美國歷史上著(zhù)名的拼寫(xiě)玩具，它的勝利為DSP 技術(shù)贏(yíng)得了成功。后來(lái)，方進(jìn)回憶說(shuō)：“我們的成功讓半導體技術(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)展它應用。此后，把聲音、圖像等現實(shí)世界中的信號轉換為計算設備能理解或傳輸的數字信號技術(shù)在其后幾年間相繼出現，最終形成爆炸性發(fā)展——DSP芯片廣泛應用于手機、寬帶、硬盤(pán)驅動(dòng)器與三維圖像等。

　　自 1982 年以來(lái)，業(yè)界已經(jīng)銷(xiāo)售了 100 億顆 DSP，廣泛應用于包括手機、MP3、數碼相機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 )新應用一直推動(dòng)著(zhù)市場(chǎng)向前發(fā)展?！?

　　未來(lái)，DSP讓它就在眼前

　　設想一下：汽車(chē)能否自己行駛和泊車(chē)入位？生物技術(shù)能否制造出高度仿真的四肢和眼睛？安全系統能否自動(dòng)發(fā)現入侵者并立即報警？甚至用腕表就能監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？

　　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正在或即將出現在我們的生活之中，而這一切都要歸功于高性能的 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 應用正在發(fā)揮作用，不過(guò)更令人興奮的神奇應用也就在眼前?！?/P>

　無(wú)人駕駛

　　早晨，您的自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠通過(guò)檢測靈巧地避開(kāi)高速公路擁堵與麻煩的長(cháng)跑運動(dòng)。您幾乎不用操心路面狀況，從而解放了手眼負擔，您可通過(guò)手機家庭影院質(zhì)量級的最新好萊塢大片，或者全身心地透過(guò)手機與你的朋友人互吐衷腸?；蛘吣憧梢酝瑫r(shí)一邊觀(guān)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(chē)王舒馬赫在電子競技游戲里飚車(chē)…… 車(chē)停在辦公室門(mén)口時(shí)剛剛早上 8:27，下車(chē)后車(chē)會(huì )自己泊車(chē)入位，

　　對于有車(chē)的您，一定是愜意一天的美好開(kāi)始。

　　方進(jìn)認為，汽車(chē)無(wú)人駕駛實(shí)現的歷程將分四個(gè)階段：

　　第一階段，車(chē)內和車(chē)上安裝的攝像頭能幫助駕駛員看到車(chē)后情況和盲區。

　　第二階段，是攝像監控系統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(chē)在其盲區，那么可以通過(guò)方向盤(pán)震動(dòng)來(lái)提醒駕駛員檢查盲區情況。

　　第三階段，攝像監控系統為駕駛員做出決策。改道時(shí)盲區有車(chē)的情況下，駕駛員必須大角度轉向，以避讓車(chē)輛。

　　終極階段，就是汽車(chē)無(wú)人駕駛！

　　方進(jìn)表示，目前離實(shí)現最后一步還差 10 到 15 年的時(shí)間，不過(guò)這一目標技術(shù)上肯定會(huì )實(shí)現。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，在人們愿意接受改變之前，技術(shù)肯定早已到位了?！?

　　人性化醫療保健

　　近幾年間，隨著(zhù)人類(lèi)對自身生存環(huán)境和健康安全的愈加關(guān)注，DSP被廣泛應用到醫療健康領(lǐng)域，并以前所未有的力度推動(dòng)著(zhù)醫療創(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。美國加利福尼亞的研究人員還通過(guò)高級視網(wǎng)膜變性技術(shù)讓植入

　　DSP 的強大處理能力和小尺寸使聲波設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”等可吞服的設備，它們可以感應體內信號，采取適當治療措施。這種設備不僅可以發(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(xiàn)或射頻識別 (RFID) 型連接向醫生提交報告。此外，采用 DSP 技術(shù)的醫療產(chǎn)品將不斷提高移動(dòng)性能，這樣病人就可以足不出戶(hù)，在家中接受治療了。

　　數字化安全

　　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是驅動(dòng)下一代安防與汽車(chē)應用領(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，但只有當錄像功能具有分析智能功能時(shí)，安防應用才變得有實(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。該系統最終將發(fā)展成為極其靈敏的識別系統，連家中或辦公室中是否有陌生人都能辨認出來(lái)，進(jìn)而向有關(guān)部門(mén)發(fā)出警報。

　　現在，安全人員要對監控室里的多臺監控器進(jìn)行監控，跟蹤不同地點(diǎn)的事件發(fā)生情況。下一步將通過(guò)適當系統來(lái)監控對象運動(dòng)，要是屏幕出現異常情況，就會(huì )自動(dòng)發(fā)出警報。

　　此后，我們可以通過(guò)統一的監控器進(jìn)行監控，發(fā)現侵入者后就能發(fā)出警報，這樣安全人員就能通知警察。最后一步，系統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(chē)上或其它公共場(chǎng)所遺留下可疑的箱子，那么上述系統可以向執法人員發(fā)出警報。要是有孩子在水池邊不慎落水，系統也能及時(shí)提醒，避免悲劇發(fā)生。目前，TI 已經(jīng)開(kāi)始幫助客戶(hù)在全球實(shí)施上述系統，并將在今后 5 至 10 年間實(shí)現廣泛使用

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

　　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(zhù)視頻會(huì )議技術(shù)的發(fā)展和遠程學(xué)習蓄勢待發(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(mǎn)足?？傊?，許多基于 DSP 的全新增強型設備正在多個(gè)領(lǐng)域中不斷推出，而這些創(chuàng )新的實(shí)現主要來(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……