Digitale Signalverarbeitung (DSP)

Die digitale Signalverarbeitung (DSP) ist ein Bereich der Informatik, der sich mit der Verarbeitung digitaler Signale beschäftigt. Sie wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Unterhaltungselektronik über industrielle Steuerungssysteme bis hin zur Telekommunikation. Sie kann für Analyse, Synthese und Modulation/Demodulation verwendet werden.

DSP wird normalerweise mithilfe des Prozessors eines Computers durchgeführt, der manchmal als digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet wird. Dies wird im Allgemeinen durch die Ausführung von in Software geschriebenen Algorithmen oder durch die Verwendung dedizierter Hardware für DSP-Aufgaben erreicht, wie z. B. digitale Signalprozessoren (DSPs) und Field Programmable Gate Arrays (FPGAs).

Der Einsatz von DSP ist in der modernen Computertechnik weit verbreitet und wird in Anwendungen wie Audio- und Videoverarbeitung, Bildverarbeitung, Spracherkennung, Telekommunikation, drahtloser Kommunikation, Sprachsynthese und vielem mehr eingesetzt.

Der DSP-Algorithmus selbst besteht aus zwei Hauptkomponenten: Signalanalyse und Signalverarbeitung. Bei der Signalanalyse werden DSP-Algorithmen verwendet, um nützliche Informationen aus einem gegebenen Signal zu extrahieren. Dies kann das Extrahieren bestimmter Frequenzen, das Isolieren bestimmter Signale in einem verrauschten Datensatz oder das Erkennen von Mustern in den Daten umfassen.

Bei der Signalverarbeitung werden die extrahierten Informationen dann je nach einem bestimmten Zweck bearbeitet oder manipuliert. Dies kann das Bearbeiten des Signals, das Komprimieren, das Wiederherstellen seiner ursprünglichen Form oder das Erhöhen der Aussagekraft des Signals umfassen.

DSP-Algorithmen werden entweder in Assemblersprache oder in höheren Programmiersprachen wie C, Java usw. programmiert. Die Implementierung der Algorithmen erfolgt im Allgemeinen mithilfe digitaler Signalprozessorhardware oder über dedizierte Softwarebibliotheken.

DSP-Algorithmen sind für viele Arten digitaler Kommunikationssysteme wichtig, darunter Mobilfunknetze, Satellitenkommunikation, Audio- und Videoverarbeitung und mehr. Sie werden auch in Situationen eingesetzt, in denen Privatsphäre wichtig ist, wie etwa beim Digitalradio und der Digitaltelefonie, wo Audiosignale vor unbefugten Zugriffen geschützt werden müssen.

DSP findet außerdem Anwendung in der Signalverarbeitung für Militär- und Sicherheitssysteme, Radarsysteme, Sonarsysteme, medizinische Bildgebung und medizinische Diagnostik.

Schließlich werden DSP-Algorithmen auch in zahlreichen Produkten der Unterhaltungselektronik wie Fernsehern und digitalen Audioplayern eingesetzt, um das Benutzererlebnis zu verbessern.