ПРЕДИСЛОВИЕ
Цифровая обработка сигналов (ЦОС) интенсивно развивается уже свыше десяти лет. За этот период разработаны новые алгоритмы, создана прогрессивная технология производства электронных устройств и расширено применение ЦОС. Совершенствование технологии позволило перейти от дискретных полупроводниковых приборов к большим и сверхбольшим интегральным схемам с плотностью свыше тысячи элементов на кристалл. Кроме того, повысилась роль аналоговых устройств хранения и обработки данных, таких, как приборы с зарядовой связью. Создание недорогих быстродействующих микропроцессоров и возрастающие возможности специальных микросхем с высокой степенью интеграции позволяют надеяться на практическое использование все более сложных алгоритмов. Например, сравнительно недавно реализация многих интересных с теоретической точки зрения систем сжатия речи считалась нецелесообразной из-за того, что при спектральном анализе с высоким разрешением на основе быстрого преобразования Фурье требуются высокопроизводительные процессоры. Благодаря достигнутому уровню технологии приборов с зарядовой связью, используемых в устройствах спектрального анализа и фильтрах с конечными импульсными характеристиками, стало возможным создавать некоторые считавшиеся ранее нерентабельными системы обработки речи на основе небольшого количества больших интегральных схем. Этот и подобные примеры показывают, что ЦОС имеет весьма благоприятные перспективы развития, обусловленные, в частности, успехами технологии.
По мере расширения областей применения цифровых методов важное значение приобретают вопросы сходства и различия в использовании основных методов и аппаратуры ЦОС в разных областях техники. Различия отчасти можно объяснить тем, что исходные предпосылки и ограничения, такие, как скорость передачи данных, требование работы в реальном времени и т. д., не одинаковы. Однако в ряде случаев различия возникали просто из-за недостаточного обмена информацией между разными областями техники, и часто знакомство с методами применения ЦОС в одной области техники способствовало успеху в другой.
В данной книге обсуждается ряд важных применений ЦОС в различных областях техники за последние десять лет. В некоторых
из них, таких, как обработка речевых и сейсмических сигналов, методы ЦОС применялись с самого начала, что во многом способствовало их совершенствованию. В других случаях, например при обработке звуковых сигналов, раньше использовали главным образом аналоговые методы и лишь недавно стали переходить на цифровые методы, что обусловлено снижением стоимости аппаратуры. Однако становится все более очевидным, что успехи современной технологии приближают нас к качественному скачку в обработке звуковых сигналов.
Причины использования ЦОС в различных отраслях техники весьма разнообразны. В некоторых случаях, таких, как обработка радиолокационных, гидролокационных и сейсмических сигналов, основными соображениями в пользу применения методов ЦОС являются их универсальность и высокая точность. В других случаях, например при обработке речевых и звуковых сигналов, существенным фактором становится ожидаемый долгосрочный выигрыш в стоимости.
При написании каждой из глав этой книги преследовались две основные цели. Прежде всего авторы хотели изложить предварительные сведения и дать основополагающие принципы соответствующей области техники для тех читателей, которые знакомы с основами ЦОС, но не являются специалистами в данной области ее применения. Методы ЦОС, используемые в разных областях техники, наряду с многими общими чертами имеют свои особенности, и нет сомнения в том, что глубокое понимание влияния этих методов на одну область знания будет в сильной степени способствовать развитию другой области знаний. Кроме того, авторы стремились показать современное состояние цифровой обработки сигналов в рассматриваемой области техники, что, несомненно, представит интерес для специалистов в этой области. Поэтому мы надеемся, что каждая глава в отдельности и вся книга в целом заинтересуют широкий круг специалистов. Это будет способствовать созданию новых методов и появлению новых идей в ЦОС.
Хочется выразить благодарность всем соавторам за тщательность, с которой они готовили свои главы, а также за выполнение в срок различных этапов работы. Подготовка главы для коллективной монографии неизменно требует больше времени и усилий, чем ожидается вначале. Многие соавторы откладывали другие свои обязательства с тем, чтобы обеспечить выход книги в срок. В заключение я хотел бы поблагодарить г-жу Монику Эделмен за ее добрый характер и отличное выполнение обязанностей секретаря, связанных с моей ролью редактора этой книги.
Массачусетский
технологический институт,
Кембридж, Массачусетс
Э. Оппенгейм
