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El procesamiento digital de señales o DSP es la manipulación matemática de una señal de información para modificarla o mejorarla en algún sentido. Este está caracterizado por la representación en el dominio del tiempo discreto, en el dominio frecuencia discreta, u otro dominio discreto de señales por medio de una secuencia de números o símbolos y el procesado de esas señales. Esto se puede conseguir mediante un sistema basado en un procesador o microprocesador que posee un juego de instrucciones, un hardware y un software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad.

Se puede procesar una señal para obtener una disminución del nivel de ruido, para mejorar la presencia de determinados matices, como los graves o los agudos y se realiza combinando los valores de la señal para generar otros nuevos.

Así, el DSP se utiliza en el procesamiento de música (por ejemplo MP3), de voz (por ejemplo, reconocimiento de voz) en teléfonos celulares, de imágenes (en la transmisión de imágenes satelitales) y vídeo (DVD); se puede trabajar con señales analógicas, pero es un sistema digital, por lo tanto necesitará un conversor analógico/digital a su entrada y digital/analógico en la salida. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que


Las arquitecturas de los computadores actuales están comúnmente clasificadas como RISC (Reduced Instruction Set Computers) y CISC (Complex Instruction Set Computers).

Los procesadores CISC cuentan con gran número de instrucciones complejas, cada una de las cuales puede requerir varios ciclos de CPU, mientras que un computador RISC posee menos instrucciones, y estas pueden ejecutarse en un solo ciclo. Los computadores RISC han ido reemplazando progresivamente a los CISC gracias a su menor coste y excelente rendimiento, favorecido por la ejecución segmentada de instrucciones simples y el desarrollo de compiladores que generan código optimizado para arquitectura RISC.

Los DSP estándar poseen ciertos rasgos propios de una arquitectura tipo RISC, aunque son procesadores de propósito específico cuya arquitectura está especialmente diseñada para aplicaciones que requieran cálculo intensivo. Un DSP estándar ejecuta varias operaciones en paralelo, mientras que un RISC usa unidades funcionales altamente eficientes que pueden iniciar y completar una instrucción simple en uno o dos ciclos de reloj.


Procesamiento digital de sonido

Procesamiento digital de voz

Procesamiento digital de imágenes

Procesamiento digital de vídeo

Procesamiento digital de datos

Avances en la tecnología de fabricación de circuitos integrados también abren nuevas áreas de desarrollo basadas en DSP, tales como sensores inteligentes, visión de robots y automatización, mientras entrega las bases para continuar los avances en áreas tradicionales del procesamiento digital de señales, tales como música, voz, radar, sonar, video, audio y comunicaciones.

Las aplicaciones más comunes y económicas las encontramos en la telefonía celular; cuando se habla a través de la bocina de un teléfono celular, la voz desde un micrófono emite ondas sonoras a manera de señales analógicas, mismas que entran a un convertidor analógico-digital para su transmisión en grupos de ceros y unos; aquí es donde interviene el DSP, y en la última parte que es el receptor son nuevamente convertidos de digital a analógico para ser recibidos como señal análoga por el receptor; esto trajo como consecuencia una señal más fiel dado que eliminó el ruido de fondo y la interferencia.


Es un sistema basado en un procesador o microprocesador que posee un conjunto de instrucciones, un hardware y un software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad. Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real: en un sistema que trabaje de esta forma (tiempo real) se reciben muestras (samples en inglés), normalmente provenientes de un conversor analógico/digital (ADC).

Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta. Si se tiene en cuenta que un DSP puede trabajar con varios datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas para el procesado digital, se puede dar una idea de su enorme potencia para este tipo de aplicaciones. Estas características constituyen la principal diferencia de un DSP y otros tipos de procesadores.


Un DSP está diseñado teniendo en cuenta las tareas más habituales del procesado digital: sumas, multiplicaciones y retrasos (almacenar en memoria).Los DSP abandonan la arquitectura clásica de Von Neumann, en la que datos y programas están en la misma zona de memoria, y apuestan por la denominada Arquitectura Harvard. En una arquitectura Hardvard existen bloques de memoria físicamente separados para datos y programas. Cada uno de estos bloques de memoria se direcciona mediante buses separados (tanto de direcciones como de datos), e incluso es posible que la memoria de datos tenga distinta anchura de palabra que la memoria de programa (como ocurre en ciertos micro controladores).

Los elementos básicos que componen un DSP son: 

Conversores en las entradas y salidas

Memoria de datos, memoria de programa y DMA.

MACs: multiplicadores y acumuladores.

ALU: Unidad aritmético-lógica.

Registros.

PLL: Bucles enganchados en fase.

PWM: Módulos de control de ancho de pulso.


Un DSP se puede programar tanto en ensamblador como en C. Cada familia de DSP tiene su propio lenguaje ensamblador y sus propias herramientas suministradas por el fabricante.

Gracias a la colaboración entre fabricantes, existen lenguajes de más alto nivel (y por lo tanto, más sencillos y rápidos de usar) que incorporan la capacidad de programar los DSP, en general pasando por un pre compilado automático en C. Son los casos de LabVIEW y Matlab.

Con la llegada de los D.S.P. se abre un nuevo campo para el diseñador de sistemas, ya que podemos implementar sistemas que requieren una gran capacidad de proceso con un coste mucho menor que cualquiera de las soluciones existentes. No obstante, no tenemos que lanzarnos alocadamente a programar D.S.P. para todas las aplicaciones, sino que debemos escoger el sistema más adecuado a nuestras necesidades, aunque ello implique el tener que desarrollar una rutina de multiplicación en ensamblador.


El procesamiento digital de señales  

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