DSP 25年–讓夢想照進(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

　　我們生活在這個世界，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）。

（圖1 信號鏈中的DSP）

　　“D-S-P”，誕生于會說話的拼寫

　　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。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。或者你可以同時(shí)一邊觀看馬刺逐鹿騎士NBA總決賽，一邊完成Beatles下個巡演季的訂票， 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。”

　　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

　　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，要是屏幕出現(xiàn)異常情況，就會自動發(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。

　　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，距離會盡在咫尺，娛樂選擇繽紛多元，人們的個性需求得到最大的滿足?？傊S多基于 DSP 的全新增強(qiáng)型設(shè)備正在多個領(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)軟件以及整個產(chǎn)業(yè)的支持， 以及人們永不停歇的創(chuàng)新源泉。”

　　DSP技術(shù)無所不能，放飛夢想，未來無限……