為什么DSP對音頻設計至關重要？

想象通過時光機器旅行140年，聆聽無源留聲機到最新16通道音頻視頻接收機(AVR)，結果會非常驚人。這也可能有點孤立。在19世紀，當留聲機在鄉村和城鎮里播放時，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。除了社會轉型之外，動態范圍和保真度也發生了重大變化，通道數量增加，當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變的主要因素之一。

ADI公司在80年代中期推出集成數字信號處理器，它們是16位定點處理器。這些處理器采用哈佛架構，效率非常高。使用此類處理器的第一批音頻產品是具有雙聲道解碼和后處理能力的播放器。在這些處理器上運行的雙通道解碼器確實使用雙精度數學運算，并輸出24位音頻。作為一名軟件愛好者，可能因為我是信號處理的新手，我過去花費了大量時間調整這些定點處理器，并從濾波器中獲得所需的特性。主要問題是抽取和截斷誤差，而唯一解決方案就是一次次試錯來調整濾波器系數，十分艱辛。后來，有些仿真軟件包確實能為定點處理器生成系數，但并未完全消除手動調整過程。

浮點數字信號處理器堪稱福音，帶來了多種優勢，包括更好的動態范圍、更高的分辨率和更低的噪聲。很快，專業音頻行業意識到了這些優勢，并將其用于高端演播室設備，每片板上有多個處理器。然后，電影院設備的音頻解碼器就運行在這些DSP上。正如人們預料的那樣，它們也被用到AV接收機進行解碼和后處理，將劇院體驗帶到人們的起居室。

這些處理器的優秀工具鏈為編寫C/C++代碼提供了幫助，并且還使用一些高度優化的庫來實現FIR、IIR、FFT/IFFT等。使用C語言進行編程縮短了上市時間，并且可跨處理器移植，而無需具備關于處理器架構和潛在特性的深入知識。例如，IP持有者可以發布解碼器的多個版本來糾正錯誤或加以改進，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建新的庫，與使用匯編語言相比，完成相同任務所需的工作量和時間更少。

以上只是對百多年來技術進步的鳥瞰。