為什么DSP對(duì)音頻設(shè)計(jì)至關(guān)重要？

想象通過時(shí)光機(jī)器旅行140年，聆聽無源留聲機(jī)到最新16通道音頻視頻接收機(jī)(AVR)，結(jié)果會(huì)非常驚人。這也可能有點(diǎn)孤立。在19世紀(jì)，當(dāng)留聲機(jī)在鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)里播放時(shí)，鄰居們聚集在一起聆聽和欣賞音樂。而說到聆聽16通道AVR，我是客廳里的唯一聽眾。除了社會(huì)轉(zhuǎn)型之外，動(dòng)態(tài)范圍和保真度也發(fā)生了重大變化，通道數(shù)量增加，當(dāng)然還有噪音水平降低。更高分辨率和更高精度的處理能力是促成這種轉(zhuǎn)變的主要因素之一。

ADI公司在80年代中期推出集成數(shù)字信號(hào)處理器，它們是16位定點(diǎn)處理器。這些處理器采用哈佛架構(gòu)，效率非常高。使用此類處理器的第一批音頻產(chǎn)品是具有雙聲道解碼和后處理能力的播放器。在這些處理器上運(yùn)行的雙通道解碼器確實(shí)使用雙精度數(shù)學(xué)運(yùn)算，并輸出24位音頻。作為一名軟件愛好者，可能因?yàn)槲沂?a target="_blank">信號(hào)處理的新手，我過去花費(fèi)了大量時(shí)間調(diào)整這些定點(diǎn)處理器，并從濾波器中獲得所需的特性。主要問題是抽取和截?cái)嗾`差，而唯一解決方案就是一次次試錯(cuò)來調(diào)整濾波器系數(shù)，十分艱辛。后來，有些仿真軟件包確實(shí)能為定點(diǎn)處理器生成系數(shù)，但并未完全消除手動(dòng)調(diào)整過程。

浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器堪稱福音，帶來了多種優(yōu)勢(shì)，包括更好的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率和更低的噪聲。很快，專業(yè)音頻行業(yè)意識(shí)到了這些優(yōu)勢(shì)，并將其用于高端演播室設(shè)備，每片板上有多個(gè)處理器。然后，電影院設(shè)備的音頻解碼器就運(yùn)行在這些DSP上。正如人們預(yù)料的那樣，它們也被用到AV接收機(jī)進(jìn)行解碼和后處理，將劇院體驗(yàn)帶到人們的起居室。

這些處理器的優(yōu)秀工具鏈為編寫C/C++代碼提供了幫助，并且還使用一些高度優(yōu)化的庫(kù)來實(shí)現(xiàn)FIR、IIR、FFT/IFFT等。使用C語言進(jìn)行編程縮短了上市時(shí)間，并且可跨處理器移植，而無需具備關(guān)于處理器架構(gòu)和潛在特性的深入知識(shí)。例如，IP持有者可以發(fā)布解碼器的多個(gè)版本來糾正錯(cuò)誤或加以改進(jìn)，以及通過一些變更來提供新的C/C++代碼。高效的處理器編譯器可以為處理器創(chuàng)建新的庫(kù)，與使用匯編語言相比，完成相同任務(wù)所需的工作量和時(shí)間更少。

以上只是對(duì)百多年來技術(shù)進(jìn)步的鳥瞰。