Основные задачи ЦОС можно сгруппировать следующие категории:
- Эквализация или исправление сигнала;
- Фильтрация сигнала;
- Идентификация системы;
- Анализ и оценка параметров сигнала;
- Сжатие сигнала.
Первые три категории соответствуют представленной схеме. Здесь присутствует входной сигнал, система обработки и выходной сигнал. В каждом из трех случаев что-то является неизвестным и искомым.
Под системой же здесь подразумевается любая среда прохождения намеренно или ненамеренно изменяющая входной сигнал, будь то кабель, атмосфера или цифровой вычислитель.
Эквализация системы в ЦОС
Эквализация задача поиска входного сигнала при известных параметрах системы и выходного сигнала. Иногда, эту задачу также называют инверсией, потому что мы как бы исправляем то, что система делает сигналом, находим его первозданный вид.
Мы знаем как неидеальности системы могут влиять на сигнал, например в каких частотных диапазонах он будет подавляться сильнее. К примеру, как акустика комнаты и параметры усилителей динамиков могут подавить высокие частоты, усилить среднее. Эквалайзер позволит нам контролировать усиление в определенных полосах для компенсации влияния системы.
Фильтрация системы в ЦОС
Фильтрация одна из самых распространенных задач ЦОС. Мы ищем выходной сигнал, на самом деле мы скорее отделяем полезный сигнал от смеси сигнала с шумом или помехой. Подобно тому, как простейший водный фильтр помогает нам отделить пригодную для питья воду от песка и мелких частиц.
Идентификация системы в ЦОС
Идентификация системы применяется в том случае, когда измерить точные параметры среды прохождения сигнала не представляется возможным и нужна модель среды. К примеру, многолучевое распространение радиосигнала в условиях городской застройки. Точно просчитать от каких зданий, как сигнал переотразится достаточно сложно, но мы знаем передаваемый сигнал, записываем принятый сигнал и далее пробуем найти наилучшую модель описывающую среду распространения, которая затем может быть использовано при модификации и эксплуатации системы. Или же получение модели является целью исследовательской задачи, например при зондировании земли.
Анализ и оценка параметров сигнала
Теперь давайте рассмотрим анализ и оценку параметров сигнала. Это широкий класс задачи связанный с получением информации из сигнала. Часто этот процесс идет после исправления или фильтрации сигнала.
Пример, оценка форм огибающей модулированного сигнала позволит нам получить сообщение из радиоканала. Анализ спектра принятого эфира позволит нам сделать заключение о наличие или отсутствие того или иного частотного компонента в принятые смеси сигналов и шумов.
Оценка параметров частоты отраженного сигнала принимаемого автомобильным радаром позволит на основе эффекта Доплера оценить относительную скорость.
Сжатие сигнала в ЦОС
Сжатие сигнала применяется в тех случаях, когда мы хотим уменьшить количество передаваемой или хранимой информации, часто это достигается за счет потери в точности представления.
Большинство аудио файлов на вашем телефоне хранятся в сжатом виде, потока и видео которое вы смотрите приходит к вам также в сжатом виде, алгоритмы и устройство компрессии данных также часть мира цифровой обработки сигналов.
