信号処理は信号の解析や操作を扱う分野である。信号には連続的に変化するアナログ信号と、離散的な値をとるデジタル信号がある。アナログ信号の場合、信号処理は音声信号などの増幅やフィルタリング、電気通信における信号の変調や復調を扱う。デジタル信号の場合、信号処理は標本化された信号の圧縮や誤り検出訂正を扱う。
デジタル信号処理は、既存のアナログのシステムがデジタルのシステムに置換されていくにつれて、その応用範囲が通信、放送、電力、医療など急激に拡大している。
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かつてアナログ信号処理はアナログのハードウェアで実装されたシステムの設計を数学的に表すだけのものだったが、デジタル信号処理は設計を数学的に記述するだけでなく、ハードウェア問題とは独立してそのまま（ソフトウェアまたはハードウェアへの埋め込みで）実装することもできるようになった。そのためデジタル信号処理は重要性を増しつつある。
信号と信号が運んでいる情報には強い関係があり、信号処理は情報処理と等価でもある。それが信号処理に幅広い用途がある理由である。DSPチップは、テレビ、ラジオ、携帯機器、音響機器、ノイズリダクションアルゴリズム、MP3プレーヤー、GPSカーナビゲーション、各種画像処理・音響処理・音声処理システムといった様々な電子機器に組み込まれている。