Digital Signal Processor

사전적 정의로는 "디지털 신호를 처리하는 연산기" 라고 한다. 즉 디지털 신호면 무엇이든 처리하는 장치를 말한다. 일상 생활에서 DSP가 사용되는 곳은 주로 오디오 신호 처리, 영상 신호 처리 분야이다. 그래픽 카드에 들어가는 GPU도 DSP의 일종에서 출발했다.

음성 신호를 예로 들면, ADC를 통해 디지털 신호로 변환된 음성 신호를 DSP로 보내 신호를 가공하는 역할을 한다. DSP가 하는 처리에는 노이즈 제거, 의도적인 왜곡, 또는 디스플레이를 위한 분석 기능 등이 있다. 기타나 베이스를 연주하는 사람들이 흔히 접했을 디지털 이펙터, 멀티 이펙터의 핵심 부품이 바로 이 DSP이다.

지금은 이 의미가 확대되어 주 프로세서를 대신하여 여러가지 복잡한 연산들을 진행하는 데에 쓰이는 특수 프로세서라는 의미를 가지는 경우가 많다. 흔히 카메라에 보면 캐논엔 디직 엔진, 소니엔 비온즈 엔진, 시그마엔 TRUE II 엔진이 들어가는데, 이것도 자사 제품을 위해 특별 설계한 DSP이다. 범용 DSP는 보통 TI 제품을 높이 쳐 주는데, 군용 무전 장비나 광역수신기 등 1500~3000만원대 사이의 제품들에게 놀라운 신호 분석 능력을 안겨주고 있다.[1]

현재 디지털 회로 시스템, 기기에서 구현되어 사용되는 형태를 보면 애초부터 맨바닥에서 설계하는 경우는 매우 드물며, 소프트웨어로 구현된 프로그램을 초고속으로 처리하기 위하여 필요로 하는 만큼의 성능을 보장하는 범용 DSP 개발 킷에 전용 프로그램을 작성하고 탑재하는 형태를 취한다. 즉 특정 기능을 수행하는데 소프트웨어 만으로도 가능은 하지만 엄청나게 빠른 처리 속도가 필요한 경우, 이를 하드웨어로 구현하여 빠른 속도로 처리할 때 쓰인다. 이쯤 되면 CPU, 메모리와 함께 디지털 시대의 꽃이라고 할 만하다. 이런 특성 탓에 실시간으로 무언가를 처리해야 하는 기기에는 필수 요소로, 당연히 여러 개가 들어간다. 일상생활에서 사용하는 기기는 물론, 디지털 회로가 장착된 항공기, 유도탄, 레이더 등에도 반드시 들어간다.

DSP가 하드웨어 코덱과 다른 점은, 하드웨어 코덱의 경우 한번 설치된 프로그램을 변경할 수 없다는 점과, DSP의 경우 필요할 때 여러 프로그램을 메모리에 올려 리프로그래밍을 할 수 있다는 점이다. 이 차이는 간단하게 휴대폰의 SoC에서도 설명이 되는데, 초기 nVIDIA Tegra 동영상 코덱 지원의 경우 내부에 내장된 동영상 코덱이 하드웨어 코덱이기 때문에 어떤 논리적 꼼수를 쓰더라도 하드웨어 가속 프로그램을 변경할 수 없었다. 그러나 DSP는 메모리에 프로그램을 올리면 바로 다른 데이터를 처리할 수 있다. 캡처보드에 DSP가 몇 개 안 보이는데 수십 가지 인코더와 디코더를 지원하는 이유이다.

위에 잠시 카메라를 언급하였는데, 우리가 사용하는 카메라에서 Face Detection이나 Contrast Focusing이 일반적인 폰카에서는 느리지만 일반적인 디지털 카메라에서는 다 되는 모습을 볼 수 있다. 휴대폰과 달리 그냥 똑딱이도 내부에 DSP가 장착되어 있어 휴대폰은 쌈싸먹을 정도의 속도로 라이브 뷰를 위한 데이터를 처리하고, 이러는 동안에 대비 분석에 얼굴 이미지 매칭까지 모든 것을 진행한다. 똑딱이 켤 때 빼고 랙 걸리는 일 잘 없듯이. 그러나 휴대폰도 가만히 있지만은 않아서, 스마트폰 SoC 제조 회사들도 이미지 프로세서와 DSP 부분을 강화하기 시작했다.


위 이미지는 TRUE II ENGINE인데, 이 프로세서는 프로그램을 짜 넣는 것에 따라 이미지 센서에서 온 데이터에 LPF를 걸고 컬러 인터폴레이싱을 하는 프로그램이 빠지기도 하고 들어가기도 한다. 모델 별로 쓰이는 이미지 센서가 다르기 때문.

그 외에 노래방에 있으면 MIDI 재생을 위한 사운드 모듈 속에도 몇 가지 DSP에 의해 악보가 분석되고, 샘플링이 진행되고, 음향 효과가 더해진다. 또한 노래방의 TV 화면에 보면 배경 그래픽 위에 인터페이스가 합쳐지는데, 이 역시 DSP에 두 개의 신호를 같이 보내어 합성한 다음 내보낸다. 노래방 기계의 프로세서는 생각보다 성능이 매우 낮다. 곡 검색 시에 버벅거리는 경험 다들 했을 것이다.

일부 중국 라디오 제조 업체(TECSUN 등)에서는 DSP 칩을 장착한 아날로그 단파수신기를 발매하고 있다 (순수 디지털 방식인 DRM 단파 수신기와는 다르다). 기존의 재래식 아날로그 단파 수신기에 비해서 감도[2], 잡음비, 선택도가 좋다. 특히 아날로그 필터를 쓰는 재래식 수신기와 다르게 DSP는 디지털 방식의 필터를 사용하기 때문에 선택도가 매우 뛰어나다. 재래식 기종이라면 최고급 기종에나 있을 필터 선택 모드(6, 4, 3, 2, 1kHz)가 비교적 중저가형 DSP 수신기에도 채택될 수 있는 이유. 재래식 기종에서는 비교적 단가가 높은 고정밀 필터를 이용한다면, DSP 기종에서는 그걸 디지털 연산으로 다 해결하기 때문. 재래식 아날로그 수신기와 다른 점은 아날로그 단파방송 신호를 아날로그 RF 회로가 아닌 디지털 DSP 칩으로 처리한다는 점이다.

중파, 단파 대역에서는 DSP 수신기의 성능에 이런저런 논란이 있지만(단파수신기 문서의 해당 단락 및 DSP 수신기를 참조할 것) FM 대역에서 만큼은 재래식 수신기에 비해 절대적인 우위를 지닌다. FM 수신 상태가 안 좋은 곳에 살고 있다면 단파 청취 목적이 아니더라도 소형의 DSP 단파 수신기의 구입을 검토해 보자.

MP3 플레이어나 일부 스마트폰, 최신형 카 오디오에 내장된 FM 튜너는 재래식 아날로그 RF 회로가 아닌 이 DSP 회로를 이용한다.