數(shù)字信號(hào)處理器是在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)以后進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器，其處理速度比zui快的CPU還快10-50倍。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的旗手。業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，DSP將是未來集成電路中發(fā)展zui快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。目前DSP在CCTV系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，它的應(yīng)用大大改觀了傳統(tǒng)CCTV攝像機(jī)技術(shù)，它將徹底改變CCTV攝像機(jī)技術(shù)在自然環(huán)境中的應(yīng)用。

　　DSP的發(fā)展歷程

　　DSP發(fā)展歷程大致分為三個(gè)階段：20世紀(jì)70年代理論先行，20世紀(jì)80年代產(chǎn)品普及，20世紀(jì)90年代突飛猛進(jìn)。

　　在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠MPU（微處理器）來完成。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。因此，直到上世紀(jì)70年代，有人才提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。那時(shí)的DSP僅僅停留在教科書上，即便是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門。

　　隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世是個(gè)里程碑，它標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步，到了上世紀(jì)90年代DSP技術(shù)不斷應(yīng)用在不同的領(lǐng)域里，其中包括CCTV閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　在現(xiàn)代CCTV攝像機(jī)中DSP技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，由于鏡頭、分光系統(tǒng)和攝像器件的特性都不是理想的，所以經(jīng)過CCD光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的信號(hào)不僅很弱，而且有很多缺陷，如圖像細(xì)節(jié)信號(hào)弱、亮度不均勻、彩色不自然等，必須經(jīng)過視頻信號(hào)處理放大器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行放大和校正，否則所拍攝出來的圖像就會(huì)質(zhì)量不高。視頻處理放大器包括：黑斑校正、增益控制和調(diào)節(jié)、自動(dòng)白平衡、γ預(yù)校正、彩色校正、輪廓校正、γ校正、雜散光校正、黑電平控制、自動(dòng)黑平衡、混消隱、白切割等，較先進(jìn)的攝像機(jī)還有自動(dòng)拐點(diǎn)，色度孔闌、超高帶孔闌、軟輪廓、黑擴(kuò)展、黑壓縮、超級(jí)彩色電路等。

　　數(shù)字信號(hào)處理攝像機(jī)則由模擬處理部分和數(shù)字處理部分組成，CCD輸出的圖像信號(hào)經(jīng)過預(yù)放后進(jìn)入模擬處理部分，完成黑斑補(bǔ)償、自動(dòng)黑/白平衡、雜散光校正、白斑補(bǔ)償、增益控制、γ預(yù)校正等，這些部分如果也采用數(shù)字處理，則要求信號(hào)量化數(shù)用13比特，否則將出現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換中量化比特?cái)?shù)低的問題。除以上部分外，后面部分用10比特量化進(jìn)行數(shù)字處理，包括彩色校正、輪廓校正、γ校正、混消隱、白切割、色度孔闌、二維濾波、數(shù)據(jù)檢測(cè)、編碼矩陣、彩條發(fā)生器。其主控器由微型機(jī)和ROM、RAM、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路等組成。

　　數(shù)字信號(hào)處理器除了對(duì)攝像機(jī)圖像的信號(hào)放大、信號(hào)校正等，還對(duì)攝像機(jī)的特殊功能的實(shí)現(xiàn)有更好的體現(xiàn)，目前discover公司和hitachi共同推出的VK-S454E攝像機(jī)是目前監(jiān)控產(chǎn)品中DSP技術(shù)的體現(xiàn)，VK-S454E不光有先進(jìn)的信號(hào)校正，自動(dòng)聚集功能，還在寬動(dòng)態(tài)范圍（WDR）、數(shù)字慢快門（D.S.S）、通過對(duì)信號(hào)的識(shí)別進(jìn)行彩色黑白轉(zhuǎn)換及可移除紅外濾光片功能、3D區(qū)域屏蔽功能等，這些功能都來自于日立第六代DSP數(shù)字信號(hào)處理器，再加上VK-S454E采用的是1：1逐行掃描的CCD及23倍高性能高耐用的視頻變焦鏡頭，所以VK-S454E在目前數(shù)字監(jiān)控?cái)z像機(jī)中具有*的圖像采集效果，并廣泛用于銀行、交通、監(jiān)獄、智能大廈等。

　　數(shù)字信號(hào)處理攝像機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

　　高穩(wěn)定性和高可靠性，數(shù)字信號(hào)處理受溫度影響小、干擾小，數(shù)字處理容易做成大規(guī)模集成電路，各種參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器里，調(diào)節(jié)時(shí)采用數(shù)字設(shè)定、微機(jī)控制，取消了大量的調(diào)節(jié)電位器，減少了調(diào)節(jié)點(diǎn)，也減少了調(diào)節(jié)量，并可長時(shí)間保持不變，所以其穩(wěn)定性和可靠性大大提高。

　　圖像質(zhì)量提高，許多在模擬處理中無法進(jìn)行的工作可以在數(shù)字處理中進(jìn)行，例如二維數(shù)字濾波、膚色輪廓校正、細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率微調(diào)、準(zhǔn)確的彩色矩陣、的γ校正等，這些處理都提高了圖像質(zhì)量。

　　調(diào)節(jié)靈活，各種調(diào)節(jié)是通過數(shù)字設(shè)定，比用電位器調(diào)節(jié)準(zhǔn)確而容易。各臺(tái)攝像機(jī)的參數(shù)差別是難免的，對(duì)于模擬攝像機(jī)很難使各臺(tái)攝像機(jī)調(diào)節(jié)得一致，而用數(shù)字處理可通過均衡各參數(shù)值的方法把各攝像機(jī)之間的差別縮減到zui小。可以用一個(gè)調(diào)節(jié)卡調(diào)節(jié)各臺(tái)攝像機(jī)，并且攝像機(jī)的許多參數(shù)都可以調(diào)節(jié)和設(shè)定。

　　寬高比可變，可進(jìn)行畫面格式16∶9和4∶3變換

　　DSP技術(shù)展望

　　1、系統(tǒng)級(jí)集成DSP是潮流

　　縮小DSP芯片尺寸始終是DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP多數(shù)基于RISC（精簡指令集計(jì)算）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進(jìn)DSP芯核，并將幾個(gè)DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲(chǔ)單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，成為DSP系統(tǒng)級(jí)集成電路。TI公司的TMS320C80代表當(dāng)今DSP領(lǐng)域中的zui高水平，它在一塊芯片上集成了4個(gè)DSP、1個(gè)RISC處理器、1個(gè)傳輸控制器、2個(gè)視頻控制器。這樣的芯片通常稱之為MVP（多媒體視頻處理器）。它可支持各種圖像規(guī)格和各種算法，功能相當(dāng)強(qiáng)，在CCTV數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)集成的DSP攝像機(jī)也在不斷涌現(xiàn)，特別是超小型一體化攝像機(jī)的面市，敏通1/4 英寸迷你型10倍一體化智能攝像機(jī)（MTC-54G10H）大小僅為59×40×38.5，而日立面世的10倍一體化智能攝像機(jī)（VK-U174）比它還要小，體積僅為54×40×34.6，重量僅僅為100G，在未來一體化攝像機(jī)的發(fā)展中，無論是從外形，使用或者是集成上講，一體化的微型化發(fā)展是肯定的。槍型微型攝像機(jī)的發(fā)展也很快，美觀，隱蔽性好是它發(fā)展的特點(diǎn)。

　　2、可編程DSP是主導(dǎo)產(chǎn)品

　　可編程DSP給生產(chǎn)廠商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠商可在同一個(gè)DSP平臺(tái)上開發(fā)出各種不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，以滿足不同用戶的需求。同時(shí)，可編程DSP也為廣大用戶提供了易于升級(jí)的良好途徑。

　　3、追求更高的運(yùn)算速度

　　目前一般的DSP運(yùn)算速度為100MIPS，即每秒鐘可運(yùn)算1億條指令。但仍嫌不夠快。由于電子設(shè)備的個(gè)人化和客戶化趨勢(shì)，DSP必須追求更高更快的運(yùn)算速度，才能跟上電子設(shè)備的更新步伐。DSP運(yùn)算速度的提高，主要依靠新工藝改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)。目前，TI的TM320C6X芯片由于采用VLIW（Very Long Instruction Word超長指令字）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其處理速度已高達(dá)2000MIPS，計(jì)劃今年年中批量生產(chǎn)，這是迄今為止的zui高速度，在CCTV閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)所應(yīng)用的DSP技術(shù)的處理速度也相當(dāng)快，由于對(duì)圖形圖像的處理，在攝像機(jī)的DSP處理中需要相當(dāng)一部分用來處理對(duì)圖形圖像的分析和處理。當(dāng)前DSP器件大都采用0.5μm--0.35μmCMOS工藝，按照CMOS的發(fā)展趨勢(shì)，DSP的運(yùn)算速度再提高100倍（達(dá)到1600GIPS）是完全有可能的。

　　4、定點(diǎn)DSP是主流

　　從理論上講，雖然浮點(diǎn)DSP的動(dòng)態(tài)范圍比定點(diǎn)DSP大，且更適合于DSP的應(yīng)用場(chǎng)合，但定點(diǎn)運(yùn)算的DSP器件的成本較低，對(duì)存儲(chǔ)器的要求也較低，而且耗電較省。因此，定點(diǎn)運(yùn)算的可編程DSP器件仍是市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前銷售的DSP器件中的80%以上屬于16位定點(diǎn)可編程DSP器件，預(yù)計(jì)今后的比重將逐漸增大。