Dsp процессор что это в магнитоле
Правильное, русское название у него "Цифровой сигнальный процессор" (от англ. Digital Signal Processor, DSP, цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС) — специализированный микропроцессор, предназначенный для обработки оцифрованных сигналов (обычно, в режиме реального времени)
Так давайте попробуем разобраться, зачем нужна эта временная коррекция, которая может управлять задержками на каждом канале. Но для начала давайте представим себе салон автомобиля, со всеми его характеристиками, неправильной формой (отличной от куба, которым является обычная комната), своим АЧХ (Амплитудно-частотная характеристика). И вот в этой «неправильной» среде звук распространяется не так как в обычной жилой комнате, часть его искажается, часть поглощается деталями салона. В итоге мы практически слышим не совсем то, что излучают динамики.
Немаловажным также является расположение слушателя относительно динамиков – как правило, в автомобиле слушатель (водитель, к примеру) находится не по центру и совсем на разных расстояниях от динамиков, что также вносит свои изменения в звучание, ведь один динамик звучит громче и напористее, так как находится ближе, а второй не так напористо и громко, ведь находится дальше от слушателя.
DSP-процессоры принципиально отличаются от микропроцессоров, образующих центральный процессор настольного компьютера. По роду своей деятельности центральному процессору приходится выполнять объединяющие функции. Он должен управлять работой различных компонентов аппаратного обеспечения компьютера, таких как дисководы, графические дисплеи и сетевой интерфейс, с тем чтобы обеспечить их согласованную работу.
Это означает, что центральные процессоры настольных компьютеров имеют сложную архитектуру, поскольку должны поддерживать такие базовые функции, как защита памяти, целочисленная арифметика, операции с плавающей запятой и обработка векторной графики.
В итоге типичный современный центральный процессор поддерживает несколько сот команд, которые обеспечивают выполнение всех этих функций. Следовательно, нужен модуль декодирования команд, который позволял бы реализовывать сложный словарь команд, а также множество интегральных схем. Они, собственно, и должны выполнять действия, определяемые командами. Иными словами, типичный процессор в настольном компьютере содержит десятки миллионов транзисторов.
DSP-процессор, напротив, должен быть «узким специалистом». Его единственная задача — изменять поток цифровых сигналов, и делать это быстро. DSP-процессор состоит главным образом из высокоскоростных аппаратных схем, выполняющих арифметические функции и манипулирующих битами, оптимизированных с тем, чтобы быстро изменять большие объемы данных.
Процессорная магнитола. Зачем?
И вот для того, что бы получить правильную звуковую сцену, в столь «не правильных» условиях и существует звуковые процессоры и процессорные магнитолы. Они позволяют очень виртуозно управлять звуковой сценой, смещать ее в любую сторону. Задержки же позволяют нивелировать «не правильное» размещение динамиков и форму салона. Задержки длятся миллисекунды, но они способны значительно сместить звуковую сцену, чем и пользуются профессионалы; в своих системах они способны «слить» весь звук со всех сторон в точке слушателя, где не ощущается ни «отдельности» сабвуфера, ни напора ближнего динамика.
1. Возможно настройка отличной звуковой сцены, добиться которой в беспроцессорном варианте тяжело.
2. Множество регулировок звуковой сцены.
3. Наличие приличного эквалайзера, с помощью которого можно отлично порезать сигнал на полосы.
Новая платформа DTA аппаратов INCAR с процессором DSP (Цифровой Сигнальный Процессор). Сегодня пользователю предлагаются передовые технологии цифровой обработки и воспроизведения звука в современных мультимедийных комплексах.
DSP - процессор - передовые технологии цифровой обработки и воспроизведения звука в современных мультимедийных комплексах INCAR.
Настраивайте звук с большой точностью и высокой детализации звукового звена.
Мы создали эти системы для самых популярных автомобилей, продаваемых в России. Найди свой автомобиль.
Smart Bass
Тонкая настройка баса. По сути, басовый параметрический эквалайзер. Выберите центральную частоту и коэффициент её усиления. Добавьте баса там, где это необходимо. Функция «Гармоника» автоматически восстанавливает гармоники низких частот, потерянные при сжатии аудиофайлов. Вы поймете это, сравнив звучание DTA магнитолы с обычным автомобильным ресивером, на заводских («нулевых») аудио настройках.
Временные задержки
Одна из важнейших опций процессора, позволяющая настроить звуковую сцену таким образом, чтобы слушатель ощущал себя находящимся в центре зоны стереоэффекта. Для простоты настройки предусмотрены следующие варианты расположения: Водитель, Все, Пассажир, Задний левый пассажир и Задний правый пассажир. Сядьте на водительское место, выберите опцию «Водитель» и вы ощутите всю полноту звука, идентичную той, что мы получаем при прослушивании высококлассных аудиосистем дома. Также, Вы можете самостоятельно определить позицию слушателя, указав на схеме салона автомобиля его расположение или выставить значения временных задержек вручную. Для удобства настройки, задержки переведены в сантиметры (вдобавок к миллисекундам).
30-полосный графический эквалайзер
Чем шире диапазон настроек эквалайзера, тем точнее настройки частотной характеристики системы. Прежде, пользователи довольствовались всего двумя настройками темброблока: Bass и Treble (Бас и Высокие). Встроенный в DSP эквалайзер, позволяет управлять звучанием системы в зависимости от ваших потребностей и предпочтений. Настройка осуществляется уменьшением или увеличением громкости каждой из тридцати частотных полос (эквалайзер располагается на трех экранах устройства). Если Вы не хотите вникать в детали, то можете воспользоваться одним из имеющихся режимов предустановок: Рок, Поп, Джаз, Классика, Плоский или Пользователь. В режиме «Пользователь» можно сохранить индивидуальную схему настроек эквалайзера.
Loudness
Функция тонкомпенсации использовалась еще на кассетных магнитолах. С тех пор, она, сохранила свое предназначение - позволяет изменить коэффициент усиления высоких и низких частот на нужном вам уровне, сохраняя линейность АЧХ. Функция придает звучанию объем и насыщенность. Полезна для тех, кто любит слушать музыку на не большой громкости.
Фильтры
Важнейшая опция для построения качественной аудиосистемы. Используя встроенный активный кроссовер, есть возможность сконфигурировать каждую отдельно взятую пару каналов (Фронт – Тыл), выделив свойственный лишь ей конкретный диапазон частот (твитер, среднечастотник, мидбас). Преимущества такой схемы – отсутствие пассивных кроссоверов (они не используются, а значит улучшается гибкость настроек системы). Линейный (RCA) выход сабвуфера – нерегулируемый, по уровню громкости и частоте среза.
Перечисленные выше возможности, помогут пользователю добиться более качественного, мощного, неискаженного сигнала на выходе. А значит, получать безграничное удовольствие от звучания любимой музыки!
Стоит начать с увлекательной истории, как Yamaha Corp. начала производить компонент под названием DSP. Следует заметить, что в то время компания называлась Nippon Gakki Co., Ltd. Музыкальное начало компании Nippon Gakki Co., Ltd. уже заложено в названии, которое переводится как «Японские музыкальные инструменты» и является движущей силой к достижению прекрасного звука музыкальных инструментов и «Natural Sound» в системах звукоусиления.
Что такое концепция Natural Sound
В начале 70-х Yamaha начала свое производство полупроводников. Профессор Университета Тохоки, Дзюнъити Нисидзава, изобрел SIT – Static Induction Transistor (Транзистор Статической Индукции) - разновидность полевых транзисторов. Устройства SIT обладают уникальной характеристикой, которая имеет особое значение для звуковых усилителей.
Цитата из реферата патента изобретателя Nishizawa:
Но, как и ко многим технологиям, изобретённым в Японии, японцы относились к ним с подозрением (потому что они не были изобретены за рубежом). Компания Nippon Gakki проявила интерес к технологии, но поняла, что им придется разрабатывать и производить SIT самим, если они хотят их использовать .
Уникальные полевые транзисторы большой мощности по технологии SIT послужили основой нового звука в транзисторных усилителях мощности B-1, B-2 с ламповым звуком. Сегодня на Ebay цена усилителя В-1 около 240 000 руб. Вот комментарий, сделанный слушателем усилителя SIT :
70-е годы – это начало целой эпохи цифрового звука, а значит, требовалось освоить производство IC (Integrated Circuit) интегральных схем, или чипов. Компания Nippon Gakki уже освоила производство чипов к началу 80-х, и даже начала выпуск настольных компьютеров для музыки (серия YIS ).
Но цифровой звук не мог быть обработан в реальном времени с помощью чипов, разработанных для компьютеров. Даже если качество цифрового звука 16 бит с частотой дискретизации 44,1кГц, то скорость цифрового потока только для моно составляет 705 600 бит (0,7 мега бит) в секунду. Для обработки такого потока в реальном времени требуется процессор с производительностью в несколько миллионов операций в секунду. Поэтому для обработки звука требуется более быстродействующий специализированный процессор – DSP.
Как расшифровывается DSP
DSP ( Digital Signal Processor ) переводится как цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС). Эволюцию DSP можно разделить на несколько самостоятельных траекторий. Первое направление, от которого зависят все другие направления, использующее аббревиатуру DSP, это - Digital Signal Processor – направление по созданию чипов или интегральных процессоров цифровой обработки сигналов, от DSP-1 до DSP-6, DSP-7 и т.д. Благодаря развитию этого направления Yamaha одна из первых в мире перешла на полностью цифровые музыкальные инструменты. Самый продаваемый полностью цифровой клавишный синтезатор того времени - DX7 . В нём использовались специальные чипы формирования огибающей и генерации звуковых сигналов собственного производства компании Yamaha.
Первый цифровой ревербератор
Второе направление, которое строится на чипах DSP – Digital Reverberator & Digital Sound Processor – профессиональные процессоры реверберации и эффектов. Это направление профессиональное и берет начало с выпуска процессора цифровой реверберации R1000 для концертного и студийного использования. R1000 был построен на базе первого чипа DSP собственного производства. Ревербератор R1000 был монофонический и имел дискретно переключаемое время реверберации (1,5с; 1,6с; 2,3с; или 2,4с). У этого прибора для облегчения работы DSP снижена частота дискретизации до 31.25кГц. Такая частота дискретизации встречается еще в нескольких приборах цифровой обработки звуковых сигналов первого поколения.
В этой статье мы постараемся как можно понятнее и подробнее рассказать о том, что такое DSP -процессор звука и для чего он нужен в магнитоле. Штатные магнитолы DSP-процессором вы сможете найти на нашем сайте в этом разделе .
Другими словами, встроенный звуковой DSP-процессор быстро изменяет поток цифровых сигналов, управляет задержками на каждом канале. Это высокоскоростная аппаратная схема, которая выполняет арифметические функции, манипулируют битами, оптимизируя большие объемы данных, чтобы быстро изменять их.
Разберем на примере:
Представьте себе ваш автомобиль изнутри с его «неправильной» формой, изгибами, со всем его наполнением: панелью, креслами и другим – все эти составляющие – это амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) вашего авто.
Среда с подобными АЧХ считается «неправильной», так как звук передается не так как в большой пустой комнате, салон с большим количеством элементов поглощает часть звука, часть просто искажается. По итогу, мы получаем не то звучание, которое излучают динамики, даже если вы воспроизводите звук в максимально высоком качестве без сжатия аудиофайла.
Так же, важным является расположение водителя и пассажиров относительно динамиков. На восприятие музыки влияет разность в громкости и силе динамиков, один будет звучать не так громко и сильно, как тот, что находится ближе. Чтобы звучание не искажалось, слушатель должен находиться по центру на равном удалении от динамиков. Но, в машине, это конечно невозможно.
Именно поэтому и был создан автомобильный DSP -процессор.
Задача DSP-процессора - настройка отличной звуковой сцены в автомобиле
Устройство необходимо для создания правильной звуковой сцены с учетом АЧХ вашего автомобиля. Далее мы будем говорить о цифровом DSP -процессоре в магнитолах на платформе Allwinner TS9 на базе Android , чтобы дать более точное понимание на конкретном примере.
| Звуковая сцена — это «точность, с которой воспроизводящая система передает звуковую информацию о размере, форме и акустических характеристиках исходного пространства записи и размещения исполнителей внутри звуковой сцены в помещении для прослушивания». |
Магнитола позволяет грамотно управлять звуковой сценой, смещать ее в любом направлении. Задержки, которые производит микропроцессор, позволяют гармонично построить звучание относительно «неправильной» формы салона и расположения динамиков. Эти специальные задержки длятся миллисекунды, но за это время они выстраивают звук таким образом, чтобы он воспринимался четко без искажений со всех сторон в точке слушателя.
Звуковой процессор DSP Bu3210x позволяет произвести тонкую настройку 11 полосного эквалайзера НЧ/СЧ/ВЧ с фильтрами среза частот, регулировкой добротности, тонкомпенсацией, поканальными задержками и функцией Loud. Есть возможность усиления басов на разных частотах, сохраняя чистоту звука.
В андроид магнитолу Allwinner TS9 встроен звуковой усилитель TDA7850 MOSFET. Усилитель согласуется с акустикой 2Ом, АЧХ соответствует классу Hi-Fi аудио: имеет низкий уровень паразитных шумов, высокий показатель соотношения сигнал/шум. Благодаря этому получается чистая насыщенная звуковая картина.
| МОП-транзистор ( MOSFET ) - это лучший на сегодняшний день усилитель для автомобильных аудиосистем. Обладает наивысшим классом звучания (класс AB ), с низким уровнем искажений звука и минимизацией потерь. |
Характеристики мощности:
акустика с нагрузкой 4 Ом — 4 x 50 Вт МАХ (4х30 Вт/4 O м 14.4 V , 1КГц, 10 %);
акустика с нагрузкой 2 Ом — 4 x 80 Вт МАХ (4х55 Вт/2 O м 14.4 V , 1КГц, 10 %).
Чем ниже сопротивление акустики, тем больше искажений дает усилитель, чем выше сопротивление акустики, тем меньше дает искажений усилитель.
Добиться подобной настройки звуковой сцены в магнитолах без данного процессора очень сложно
Преимущества магнитол с DSP -процессором:
качественная настройка хорошей звуковой сцены,
широкие возможности регулировки,
один из самых продуманных эквалайзеров, который позволяет качественно порезать сигнал на полосы.
Из дополнительных возможностей, следует выделить управление функциями магнитолы посредством кнопок управления на руле при наличии встроенных или дополнительно установленных пульта ДУ. Не снимая рук с руля, можно управлять громкостью звука, переключать музыкальные треки, а так же использовать другой функционал настроенный вами.
Помимо 2 линейных стерео аудио-входов (тюльпаны), 4 линейных аудио-выхода (тюльпаны) на внешний нештатный аудио-усилитель, предусмотрен отдельный линейный выход на Subwoofer.
Купить штатную магнитолу со встроенным DSP -процессором вы сможете на нашем сайте в соответствующем разделе, выбрав нужную модель автомобиля здесь. Все магнитолы на платформе Allwinner TS9 на базе Android оснащены современным звуковым процессором с усилителем.
DSP-процессоры: назначение и особенности
Большинство из нас в повседневной жизни постоянно сталкивается с различными компьютерными системами: процессорами общего назначения (general-purpose, в основном x86) в ноутбуках и рабочих станциях, их мощными многоядерными версиями в датацентрах, мобильными процессорами в телефонах, многочисленными контроллерами в бытовой технике и на транспорте. Но помимо всех упомянутых вариантов есть ещё одно важное, хотя и редко упоминаемое семейство: цифровые сигнальные процессоры, чаще именуемые Digital Signal Processors или просто DSP.
Именно DSP решают задачи обработки больших объёмов информации в реальном времени, возникающие при передаче данных (звонков и мобильного Интернета) в мобильных сетях, обработке фотографий и восстановлению звука. Даже в топовых телефонах вся эта работа выполняется не на мощных ARM-ядрах, а на специализированных DSP.
В этой статье будет кратко изложена история DSP, их отличие от процессоров общего назначения, особенности их архитектуры, а также будет подробно рассказано о способах оптимизации кода.
История
Первые DSP появились в 1970-х годах. Эти процессоры стали логичным развитием специализированных аналогово-цифровых устройств, предназначенных для обработки речи, прежде всего её кодирования и фильтрации (прорыв в соответствующих научно-технических отраслях стал возможен благодаря спросу на эти технологии в годы Второй Мировой войны). Трудоемкость и сложность разработки устройств под каждую возникающую задачу, а также успехи в развитии электронной базы (широкое распространение технологии MOSFET) и математических алгоритмов (БПФ, цифровая фильтрация) привели к возможности создания универсальных, т.е. программируемых, цифровых процессоров, которые могли быть с помощью программ адаптированы для широкого класса задач. Адаптируемость на практике означала снижение стоимости разработок, сокращение времени выхода на рынок (time-to-market), возможность послепродажного обновления алгоритма для устранения ошибок, возможность поддержки новых требований пользователей. Во многих случаях эти возможности с лихвой компенсировали ухудшение производительности по сравнению со специальными ускорителями.
Рис. 1 Первый крупный успех DSP: планшет Speak&Spell (Texas Instruments, 1978) 
Рис. 2 С момента появления стандарта GSM DSP являются обязательным компонентом мобильных сетей 
Рис. 3 Обработка изображений в камерах (дебайеризация, удаление шумов, фильтрация) также выполняются на DSP (источник:
Из-за необходимости обработки в реальном времени и экономии электроэнергии DSP сильно отличались от процессоров общего назначения. В каком-то смысле они были первым примером программируемых вычислительных ускорителей, т.е. процессоров, максимально эффективно решающих определённый класс задач.
Преимущества DSP
Чем же именно отличаются DSP от обычных мощных процессоров общего назначения, особенно таких мощных как Intel Xeon или Cortex-A, и почему процессоры общего назначения не используют для обработки сигналов? Чтобы ответить на этот вопрос посмотрим на топологию современного процессора от Intel.
Рис. 4 Intel Skylake (источник: )
Из рисунка мы видим, что значительная часть площади кристалла отводится не под вычислительные ресурсы, а под сложную логику определения зависимостей, спекулятивного исполнения (out-of-order speculative execution) и составления расписания (scheduling). В сумме накладные расходы приводят к тому, что “КПД” процессора, т.е. энергия, затрачиваемая на выполнение реальных вычислений, составляет менее 1%:
While a simple arithmetic operation requires around 0.5–20 pJ, modern cores spend about 2000 pJ to schedule it.
Conventional multicore processors consume 157–707 times more energy than customized hardware designs.
(из статьи “Rise and Fall of Dark Silicon”, приведённой в списке литературы).
Чтобы сделать сравнение более конкретным, возьмём мощный процессор общего назначения от Intel и мощный DSP фирмы Texas Instruments (например Skylake Xeon Platinum 8180M и TMS320C6713BZDP300):
Читайте также: