Wie erfolgt die digitale Audioverarbeitung?
Digitales Audio wird durch mathematische Operationen verarbeitet, die auf einzelne Abtastwerte eines Signals oder auf Gruppen von Abtastwerten unterschiedlicher Länge angewendet werden.
Die durchgeführten mathematischen Operationen können die Arbeit herkömmlicher analoger Verarbeitungsverfahren simulieren (Mischen zweier Signale – Summe, Verstärkung / Dämpfung eines Signals – Multiplikation mit einer Konstanten, Modulation – Multiplikation mit einer Funktion usw.) oder alternative Methoden verwenden – zum Beispiel Zerlegung eines Signals in ein Spektrum (Fourier-Reihe), Korrektur einzelner Frequenzkomponenten, dann inverse “Assemblierung” des Signals aus dem Spektrum.
Die digitale Signalverarbeitung wird in linear (in Echtzeit bei einem “Live” -Signal) und nicht linear bei einem aufgezeichneten Signal unterteilt. Die lineare Verarbeitung erfordert eine ausreichende Geschwindigkeit des Computersystems (Prozessors). In einigen Fällen ist es unmöglich, die erforderliche Leistung und Qualität zu kombinieren, und dann wird eine vereinfachte Verarbeitung mit reduzierter Qualität verwendet. Die nichtlineare Verarbeitung ist zeitlich nicht begrenzt, daher können Recheneinrichtungen jeglicher Leistung verwendet werden, und die Verarbeitungszeit, insbesondere bei hoher Qualität, kann mehrere Minuten oder sogar Stunden erreichen.
Für die Verarbeitung werden sowohl Allzweckprozessoren (Intel 8035, 8051, 80×86, Motorola 68xxx, SPARC) als auch spezielle digitale Signalprozessoren (Digital Signal Processors, DSP) verwendet. Texas Instruments TMS xxx, Motorola 56xxx, Analog Devices ADSP- xxxx usw.
Der Unterschied zwischen einem Allzweckprozessor und einem DSP besteht darin, dass sich der erstere auf eine breite Klasse von Aufgaben konzentriert: wissenschaftlich, wirtschaftlich, logisch, spielerisch usw. und eine große Anzahl von Allzweckanweisungen enthält, in denen gemeinsame mathematische und logische Operationen herrschen vor. DSPs konzentrieren sich insbesondere auf die Signalverarbeitung und enthalten Sätze spezifischer Operationen: Begrenzungsaddition, Vektormultiplikation, Berechnung mathematischer Reihen usw. Die Implementierung selbst einfacher Audioverarbeitung auf einem Universalprozessor erfordert eine erhebliche Leistung und ist bei weitem nicht immer in Echtzeit möglich, während selbst einfache DSPs häufig mit relativ komplexer Echtzeitverarbeitung und DSPs fertig werden Leistungsstarke sind in der Lage, hochqualitative Spektren mehrerer Signale gleichzeitig zu verarbeiten.
Aufgrund ihrer Spezialisierung werden DSPs selten unabhängig voneinander verwendet. Meistens verfügt das Verarbeitungsgerät über einen universellen Durchschnittsleistungsprozessor zur Steuerung des gesamten Geräts, zum Empfangen / Senden von Informationen, zur Interaktion mit dem Benutzer und über einen oder mehrere DSPs zur Verarbeitung des Audiosignals. Um beispielsweise eine zuverlässige und schnelle Signalverarbeitung in Computersystemen zu implementieren, werden spezielle Karten mit DSP verwendet, durch die das verarbeitete Signal geleitet wird, während der Zentralprozessor des Computers nur Steuerungs- und Übertragungsfunktionen hat. .
