Docstoc

Pengolahan Suara

Document Sample
Pengolahan Suara Powered By Docstoc
					    MAKALAH PENGOLAHAN SUARA

          Digital Signal Processing

          Dosen : Totok Chamidy, M.Kom




                    Oleh :

          Teguh Santoso (08650051)



JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS
SAINTEK UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)
  MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

               APRIL 2010
                             BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

       Dalam dekade terakhir ini, kita menyaksikan revolusi besar-besaran Teknologi
Komputer dan ledakan dalam berbagai macam aplikasi yang mudah digunakan (userfriendly
applications). Revolusi ini masih berlanjut hingga saat ini dengan sistem komputer personal
yang harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan sebuah server workstation yang
mahal. Teknologi ini sudah seharusnya dimanfaatkan untuk meningkatkan proses
pembelajaran sedemikian hingga menghasilkan proses pembelajaran yang efektif.

       Pada jaman ini, ketika kita menelpon kebanyakan perusahaan besar, seseorang
biasanya tidak menjawab telepon tersebut. Sebaliknya, jawabannya adalah rekaman suara
otomatis jawaban dan memerintahkan anda untuk menekan tombol melalui pilihan menu.
Seringkali Anda bisa berbicara kata-kata tertentu (sekali lagi, seperti yang diperintahkan oleh
rekaman) untuk mendapatkan apa yang Anda butuhkan. Sistem yang membuat hal ini
mungkin adalah jenis program pengenalan suara - sebuah sistem telepon otomatis. Anda juga
dapat menggunakan perangkat lunak pengenalan suara di rumah-rumah dan bisnis. Berbagai
produk perangkat lunak yang memungkinkan pengguna untuk mendikte komputer dan
memiliki kata-kata untuk dikonversikan ke teks dalam pengolah kata atau e-mail dokumen.
Anda dapat mengakses perintah fungsi, seperti membuka file dan mengakses menu, dengan
petunjuk suara. Orang-orang cacat yang membuat mereka tidak dapat mengetik juga telah
mengadopsi sistem pengenalan ucapan.        Jika seorang pengguna telah kehilangan fungsi
tangannya, atau bagi pengguna tunanetra jika tidak mungkin atau mudah untuk menggunakan
keyboard Braille, sistem memungkinkan ekspresi pribadi melalui dikte dan juga kontrol dari
banyak tugas komputer.

       Perkembangan teknologi yang semakin pesat telah banyak membawa pengaruh dalam
berbagai bidang kehidupan. Termasuk didalamnya penggunaan sinyal digital dalam
pengolahan sinyal suara. Suara manusia yang ditangkap oleh mikrofon menghasilkan sinyal
listrik yang dapat diolah lagi menjadi sinyal suara. Sinyal analog hasil tanggapan dari
mikrofon, dapat dilakukan pengolahan secara digital. Masalah yang seringkali muncul adalah
suara yang dihasilkan speaker hasil dari tanggapan mikrofon, tidak sesuai dengan yang
diharapkan. Terkadang kualiatasnya jauh dibawah dari kualitas sumber suara.
                                           BAB II
                                 LANDASAN TEORI
2.1. Digital Signal Processing
       Pemrosesan Sinyal Digital telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dalam
berbagai bidang aplikasi seperti komunikasi, pencitraan medis, radar dan sonar, telepon, TV
digital, faksimil, multimedia dan lain sebagainya. Keistimewaan dari Pemrosesan Sinyal
Digital (PSD) diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Versality (Serbaguna)
- Sistem digital dapat dengan mudah diprogram-ulang untuk berbagai macam aplikasi
- Sistem digital dapat dihubungkan dengan perangkat keras yang berbeda
- Bekerja pada dunia digital mempermudah meningkatkan pemrosesan sinyal
2. Repeatability and tenacity (pengulangan dan ketahanan)
- Sistem digital dapat dengan mudah diproduksi secara massal
- Sistem digital tidak tergantung pada batas ketelitian komponen
- Reaksi dalam sistem digital tidak terpengaruh oleh suhu
- Sinyal digital bisa dikirim lebih jauh dari sinyal analog tanpa kerusakan data
- Sinyal digital dapat diduplikasi secara sempurna, misalnya data lagu atau video dalam
bentuk keeping cd, sangat memungkinkan untuk membuat duplikat dengan kualitas sama
seperti aslinya, dibanding dengan salinan analog (misal pita kaset) yang akan menurun
kualitasnya setelah disalin
3. Simplicity (Kesederhanaan)
- Beberapa hal dapat dikerjakan lebih mudah secara digital daripada secara analog
- Proses filterisasi atau pembersihan sinyal analog membutuhkan komponen yang banyak dan
mahal sedangkan filterisasi secara digital dibuat dengan program yang fleksibel

       Digital Signal Processing adalah sebuah metode untuk memproses sinyal analog
(diwakili oleh rangkaian bilangan) menggunakan teknik matematis untuk melakukan
transformasi atau mengambil informasi. Atau definisi lain yang bagus: metode untuk
memproses sinyal analog pada domain digital.

Sinyal analog: yang kita rasakan, misal bunyi, cahaya, suhu, tekanan, tegangan listrik.
Sinyal digital: diwakili bilangan 0 dan 1 (biner)
Urutan sistem biasanya seperti ini: Sinyal analog » transducer » ADC » prosesing » DAC »
sinyal analog




Contoh aplikasi DSP

       Hasilnya adalah suara yang bersih, tanpa echo. Inilah penjelasan dasar dari apa yang
dilakukan DSP. DSPs mengambil sinyal digital dan memprosesnya untuk memperbaiki
kualitas sinyal. Perbaikan ini mungkin dengan suara yang lebih jernih, gambar yang tajam
atau data yang sangat cepat. Kemampuan untuk memperbaiki sinyal ini membuat terobosan
baru seperti membawa musik internet dan broadband ke rumah menjadi mungkin.

       Aplikasi-aplikasi seperti handphone, audio/video player dan yang disebut diatas
bekerja dengan sebuah sinyal atau aliran data. Dan selama beberapa dekade lalu, dapat
diambil beberapa kelebihan untuk memproses data dalam dunia digital dibanding dengan
dunia analog:

      Sinyal digital bisa dikirim lebih jauh dari sinyal analog tanpa kerusakan data
      Proses filterisasi atau pembersihan sinyal analog membutuhkan komponen yang
       banyak dan mahal sedangkan filterisasi secara digital dibuat dengan program yang
       fleksibel
      Bekerja pada dunia digital mempermudah meningkatkan pemrosesan sinyal.
       Termasuk efeknya, pengaturan resolusi atau kecepatan proses, dan berganti protokol
       untuk meningkatkan kerjasama antar device
      Sinyal digital dapat diduplikasi secara sempurna, misalnya data lagu atau video dalam
       bentuk keping, sangat memungkinkan untuk membuat dulpikat dengan kualitas sama
       seperti aslinya, dibanding dengan salinan analog (misal pita kaset) yang akan
       menurun kualitasnya setelah disalin
      Perbaikan kualitas sinyal atau kepadatan kanal merupakan persoalan dari peningkatan
       unjuk kerja dari DSP itu sendiri
      DSPs dapat diprogram ulang, sehingga Anda dapat meningkatkan kualitas barang
       tersebut dengan memprogram lagi, tanpa harus mengganti perangkat kerasnya.

   2.1.1 Dasar Teori Pemfilteran
       Sinyal di dunia nyata ada dalam bentuk analog dan selalu merupakan sinyal komposit
antara bagian yang diketahui dan yang tidak diketahui. Misalnya, suara di jalur telepon
adalah gabungan dari suara speaker di ujung dan derau. Pendengar di ujung harus mem-filter
suara dominan agar pembicaraan dapat berlangsung. Contoh ini menunjukkan bahwa telepon
mem-filter hampir semua derau kanal dan selanjutnya terserah pengguna untuk mem-filter
dan mengartikan suara. Karenanya, pem-filter-an adalah teknik pemrosesan sinyal yang
mendasar untuk mengekstrak sinyal yang diperlukan dari bentuk aslinya.
       Semua teknik pem-filter-an analog –low-pass, high-pass, band-pass, dan band-stop–
dapat diimplementasikan di domain digital bila sinyalnya di-sampling dengan tepat. Sampel
sinyal ini dikirim melalui struktur filter dijital untuk melakukan pem-filter-an.
       Filter digital diklasifikasi menjadi filter FIR (Finite Impulse Response) dan IIR
(Infinite Impulse Response). Masing-masing filter ini dapat melakukan hal yang serupa
dengan filter analog.
                                         input analog → h(t) → output analog
                       input analog → A/D → h(n) → D/A → output analog
       Filter analog mengambil input analog dan menghasilkan output analog. Filter digital,
dengan adanya perangkat pencuplikan dan konverter, melakukan hal yang sama dengan filter
analog. Pada kasus pem-filter-an digital, fungsi transfernya akan berupa model filter FIR
ataupun IIR. Sinyal keluarannya dapat ditulis sebagai persamaan perbedaan agar model filter
dapat diimplementasikan ke hardware dijital.
Filter FIR adalah sistem waktu diskrit yang respon impulsnya terbatas:
       h[n]=(h , h , h , ..., h                )
               0   1        2            N-1
                                                          -1
Fungsi transfer H(z) berupa polinom dalam z , yaitu
                       -1           -2             -3             (N-1)
       H(z)=h +h z + h z + h z + ... + h                      z
               0   1            2              3        N-1

Karenanya filter ini memiliki N-1 zero dan tidak memiliki pole.
Persamaan perbedaan filter FIR tidak rekursif, Σ−=−=1N0k)kn(x)k(h)n(y
2.1.2 Keuntungan filter FIR :
• Selalu stabil (karena fungsi transfer tidak memiliki pole)
• Dapat dirancang untuk memiliki fasa linier
• Lebih mudah untuk diimplementasikan ke hardware
• Respon transien memiliki durasi yang terbatas
        Tetapi filter ini juga memiliki beberapa kelemahan yaitu membutuhkan banyak orde
untuk memperoleh respons filter yang semakin baik sehingga otomatis delay-nya pun lebih
lama.
2.2. Konvolusi dan Dekonvolusi
        Konvolusi adalah satu cara matematis untuk mengkombinasikan dua sinyal untuk
membentuk sinyal baru. Sistem LTI (Linear Time Invariant) dapat dikarakteristikkan dengan
tanggapan unit sample-nya h(n). Unit sample h(n) memberikan seluruh informasi yang
dibutuhkan untuk menentukan tanggapan bagi setiap masukan. Pada sistem diskrit, proses
yang terjadi adalah proses serial (baris) untuk suatu sample sinyal yang dicuplik. Suatu sinyal
analog dicuplik 20 kali tiap detik, maka proses DSP akan dilakukan sebanyak 20 kali pula
untuk satu sample sinyal analog tersebut.




                           Gambar1 Konvolusi pada sistem linear
Sinyal masukan, x[n], masuk ke dalam sistem linear yang mempunyai tanggapan impuls,
h[n], menghasilkan sinyal keluaran, y[n],




Hukum-hukum yang berlaku pada operasi konvolusi, antara lain:
1. Asosiatif



2. Komutatif




3. Distributif
4. Time Shift

Untuk                          ,maka                                dan


5. Konvolusi terhadap Impuls


6. Lebar
Pada waktu kontinyu, jika durasi (f1)=T1 dan durasi (f2)=T2, maka

Durasi
Pada waktu diskrit, jika durasi (f1)= N1 dan durasi (f2)=N2, maka

Durasi
7. Causality
Jika f dan h keduanya kausal, maka hasil f * h juga kausal.
         Pada sebagian besar aplikasi DSP, panjang sinyal masukan mencapai ratusan, ribuan,
atau bahkan jutaan. Sedangkan panjang tanggapan impuls biasanya lebih pendek, yaitu hanya
ratusan titik. Secara matematis konvolusi tidak membatasi berapapun panjang sinyalnya.
Panjang sinyal keluaran yang dihasilkan jumlah dari panjang sinyal masukan dan panjang
tanggapan impuls, dikurangi satu. Jadi misalkan panjang sinyal masukan adalah 81, dan
panjang tanggapan impuls adalah 31, maka panjang sinyal keluaran yang dihasilkan adalah
111.
         Sedangkan Dekonvolusi adalah proses kebalikan dari konvolusi, yaitu memperoleh
sinyal masukan, jika diketahui keluaran dan panjang semua.
                                        BAB III

                                     KESIMPULAN

3.1 Kesimpulan

       Ada beberapa alasan mengapa digunakan pemrosesan sinyal digital pada suatu sinyal
analog. Pertama, suatu sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam merancang-
ulang operasi-operasi pemrosesan sinyal digital hanya dengan melakukan perubahan pada
program yang bersangkutan, sedangkan proses merancang-ulang pada sistem analog biasanya
melibatkan rancang-ulang perangkat keras, uji coba dan verifikasi agar dapat bekerja seperti
yang diharapkan.

       Masalah ketelitian atau akurasi juga memainkan peranan yang penting dalam
menentukan bentuk dari pengolah sinyal. Pemrosesan sinyal digital menawarkan
pengendalian akurasi yang lebih baik. Faktor toleransi yang terdapat pada komponen-
komponen rangkaian analog menimbulkan kesulitan bagi perancang dalam melakukan
pengendalian akurasi pada sistem pemrosesan sinyal analog. Di lain pihak, sistem digital
menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Beberapa persyaratan yang dibutuhkan,
antara lain penentuan akurasi pada konverter A/D (analog ke digital) serta pengolah sinyal
digital, dalam bentuk panjang word (word length), floating-point versus fixed-point
arithmetic dan faktor-faktor lain.

       Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetik (berupa tape atau disk)
tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian
sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses secara offline di laboratorium.
Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-
algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit
untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi.

       Implementasi digital sistem pemrosesan sinyal lebih murah dibandingkan secara
analog. Hal ini disebabkan karena perangkat keras digital lebih murah, atau mungkin karena
implementasi digital memiliki fleksibilitas untuk dimodifikasi. Kelebihan-kelebihan
pemrosesan sinyal digital yang telah disebutkan sebelumnya menyebabkan pemrosesan sinyal
digital lebih banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, aplikasi pengolahan suara
pada kanal telepon, pemrosesan citra serta transmisinya, dalam bidang seismologi dan
geofisika, eksplorasi minyak, deteksi ledakan nuklir, pemrosesan sinyal yang diterima dari
luar angkasa, dan lain sebagainya. Namun implementasi digital tersebut memiliki
keterbatasan, dalam hal kecepatan konversi A/D dan pengolah sinyal digital yang
bersangkutan.
DAFTAR PUSTAKA

Proakis, John G. dan Dimitris G. Manolakis, 1992, “Digital Signal Processing: Principles,
Algorithms, and Applications“, Macmillan Publishing Company, New York, USA.

Lapsley, P., Bier, J., Shoham, A. dan Lee, E., 1997, DSP Processor Fundamentals, IEEE
Press, New York

Tan, Li, 2008, Digital Signal Processing: Fundamentals and Applications, Academic Press,
Elsevier, USA

Andi, Harlianto Tanudjaja.2007. “Pengolahan Sinyal Digital dan Pemrosesan Sinyal”.
Penerbit

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:2150
posted:7/11/2010
language:Indonesian
pages:10