Digitaalinen signaalinkäsittely

signaalien matemaattinen käsittely
(Ohjattu sivulta Signaalinkäsittely)

Digitaalinen signaalinkäsittely, usein myös pelkkä signaalinkäsittely, on digitaalisessa muodossa esitettyjen signaalien käsittelyä numeerisen laskennan menetelmin. Digitaalisen signaalinkäsittelyn merkitys on kasvanut voimakkaasti viime vuosikymmeninä tietokoneiden laskentatehon kasvaessa ja yhä uusien sovelluskohteiden avautuessa. Digitaalisen signaalinkäsittelyn alaan kuuluu keskeisesti myös analogisten signaalien muuttamisen digitaaliseksi ja päinvastoin. Useimmat digitaaliset signaalit ovatkin digitaaliseksi muutettuja analogisia signaaleja, esimerkiksi audiosignaaleja eli ääntä.

Keskeisiä menetelmiäMuokkaa

Signaalit esitetään usein aika-akselin sijaan taajuusakselilla. Aika-alueen signaalien muuntaminen taajuusalueeseen tehdään usein Fourier-muunnoksella.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin voidaan suuresta joukosta dataa, joka sinänsä on vaikeasti tulkittavissa, saada esille dataa luettavassa, ymmärrettävässä ja käytettävässä muodossa. Triviaali esimerkki tästä on esimerkiksi keskustelun äänittäminen suuressa taustamelussa. Oleellisen datan esille saamiseksi käytetään digitaalisia suodattimia.

Analoginen signaali muutetaan digitaaliseksi AD-muuntimella ja digitaalinen takaisin analogiseksi DA-muuntimella.

Signaaleja käsitellään usein joko tavallisella tietokoneella tai signaalinkäsittelytarkoitukseen erityisesti suunniteltuja digitaalisella signaaliprosessorilla (DSP). Useat reaaliaikaiset säätöjärjestelmät edellyttävät digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin käsiteltyä dataa. Etenkin suuria tai monimutkaista käsittelyä vaativia datamääriä reaaliajassa käsiteltäessä käytetään myös tarkoitusta varten räätälöityjä sovelluskohtaisia mikropiirejä tai FPGA-piirejä.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn edutMuokkaa

Analogisiin signaalinkäsittelymetodeihin verrattuna digitaaliset metodit antavat tarkemman tuloksen, ovat helpommin monistettavissa ja muokattavissa sekä ovat halvempia.lähde? Ne ovat myös eräiltä keskeisiltä osin merkittävästi suorituskykyisempiä.lähde?

HistoriaMuokkaa

Ennen digitaalisen signaalinkäsittelyn kehittymistä vallalla oli analoginen signaalinkäsittely. Tällöin signaaleja käsiteltiin analogisten komponenttien, kuten vastusten, kelojen, kondensaattorien, transistorien ja operaatiovahvistimien avulla.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn historia ulottuu aikaan ennen varsinaisia signaaliprosessoreita, mutta sovelluksia alkoi tulla 1980-luvulla, jolloin tulivat ensimmäiset digitaaliset signaaliprosessorit (DSP). Etenkin alkuvaiheessa digitaaliseen signaalinkäsittelyyn käytettiin yleiskäyttöisiä 8-bittisiä, 8/16-bittisiä ja 32-bittisiä mikroprosessoreita. Sen jälkeen signaalinkäsittelyä on tehty paljon tarkoitukseen suunnatuilla DSP-piireillä ja myöhemmin myös FPGA-piireillä (engl. Field-programmable gate array).

1970-luvulla ja vielä 1980-luvullakin käytettiin tutkimustyössä paljon reaaliaikaista 200 kanavaista SAICOR SAI-51B spektrianalysaattoria.

Digitaalisen signaalinkäsittelyn historiaa SuomessaMuokkaa

Digitaalisen signaalinkäsittelyn matemaattinen abstrakti teoria tuli Suomeen, Tampereen teknilliseen yliopistoon syksyllä 1976 professori Yrjö Neuvon järjestämillä kaksivuotisilla jatko-opinnoilla syksystä 1976 kevääseen 1978. [1][2][3] Kurssilla koko kahden vuoden ajan vuosina 1976–1978 mukana olivat teekkarit Tapio Saramäki, Markku Renfors, Raimo O. Toivonen. [1]

SovellusalueitaMuokkaa

Katso myösMuokkaa

LähteitäMuokkaa

  • Huttunen, Heikki: Signaalinkäsittelyn menetelmät. Tampereen teknillinen yliopisto, Tampere 2005. ISSN 1459-4609. ISBN 952-15-1432-9. PDF.
  • Ifeachor, Emmanuel C. & Jervis, Barrie W.: Digital Signal Processing: A Practical Approach. Addison-Wesley 1993. ISBN 0-201-54413-X

ViitteetMuokkaa

  1. a b TTY:n 20.3.2014 todistus 1976–1978 pidetyistä jatko-opintokursseista
  2. Häikiö, Martti & Ylitalo, Essi: Bit Bang – Yrjö Neuvo ja Digitaalinen kumous. SKS, 2013. ISBN 978-952-222-443-9.
  3. Häikiö, Martti: Hyöty ja tiede – Tampereen teknillisen yliopiston historia 1965–2015. SKS, 2015. ISBN 978-952-222-631-0.

KirjallisuuttaMuokkaa

Aiheesta muuallaMuokkaa

 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Digitaalinen signaalinkäsittely.