معالجة الإشارات الرقمية (DSP)

معالجة الإشارات الرقمية (DSP) هي مجال من مجالات الحوسبة يتعامل مع معالجة الإشارات الرقمية. يتم استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى أنظمة التحكم الصناعية وحتى الاتصالات. يمكن استخدامه للتحليل والتوليف والتعديل/إزالة التشكيل.

يتم إجراء DSP عادةً باستخدام معالج الكمبيوتر، والذي يشار إليه أحيانًا باسم معالج الإشارة الرقمية (DSP). يتم تحقيق ذلك بشكل عام عن طريق تنفيذ الخوارزميات المكتوبة في البرامج أو باستخدام أجهزة مخصصة لمهام DSP، مثل معالجات الإشارة الرقمية (DSPs) ومصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs).

ينتشر استخدام DSP على نطاق واسع في الحوسبة الحديثة، ويستخدم في تطبيقات مثل معالجة الصوت والفيديو ومعالجة الصور والتعرف على الكلام والاتصالات السلكية واللاسلكية والاتصالات اللاسلكية وتركيب الكلام وغيرها الكثير.

تتكون خوارزمية DSP نفسها من مكونين رئيسيين: تحليل الإشارة ومعالجة الإشارة. في تحليل الإشارة، تُستخدم خوارزميات DSP لاستخراج معلومات مفيدة من إشارة معينة. يمكن أن يشمل ذلك استخراج ترددات محددة، أو عزل إشارات محددة في مجموعة بيانات صاخبة، أو التعرف على الأنماط في البيانات.

في معالجة الإشارات، يتم بعد ذلك معالجة المعلومات المستخرجة أو معالجتها وفقًا لغرض معين. يمكن أن يشمل ذلك تحرير الإشارة، أو ضغطها، أو إعادتها إلى شكلها الأصلي، أو جعل الإشارة ذات معنى أكبر.

تتم برمجة خوارزميات DSP إما بلغة التجميع أو لغات البرمجة عالية المستوى مثل C وJava وما إلى ذلك. يتم تنفيذ الخوارزميات بشكل عام باستخدام أجهزة معالج الإشارات الرقمية، أو من خلال مكتبات البرامج المخصصة.

تعد خوارزميات DSP مهمة للعديد من أنواع أنظمة الاتصالات الرقمية، بما في ذلك الشبكات الخلوية والاتصالات عبر الأقمار الصناعية ومعالجة الصوت والفيديو والمزيد. كما يتم استخدامها أيضًا في المواقف التي تكون فيها الخصوصية مهمة، مثل الراديو الرقمي والهاتف الرقمي، حيث يجب تأمين الإشارات الصوتية من أطراف غير مصرح بها.

لدى DSP أيضًا تطبيقات في معالجة الإشارات للأنظمة العسكرية والأمنية وأنظمة الرادار وأنظمة السونار والتصوير الطبي والتشخيص الطبي.

وأخيرًا، تُستخدم خوارزميات DSP أيضًا في العديد من المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية مثل أجهزة التلفزيون ومشغلات الصوت الرقمية لتعزيز تجربة المستخدم.