BAB II LANDASAN TEORI
2.3. Sampling Frekuensi
2.2 Aplikasi
Perangkat lunak (aplikasi) adalah program yang ditulis oleh pemrogram komputer untuk memecahkan suatu masalah tertentu dengan menggunakan bahasa pemrograman (Hartono, 2005).
“Program Aplikasi merupakan perangkat lunak yang menentukan
bagaimana sumber data digunakan untuk menyelesaikan masalah para
pengguna”.[3].
Program aplikasi berbeda dengan sistem operasi (yang
menjalankan komputer) dan utility (yang melaksanakan perawatan atau
tugas-tugas umum). Tergantung dari tujuan pekerjaan yang dimaksudkan,
suatu aplikasi dapat digunakan untuk memanipulasi teks, angka, grafik atau kombinasi dari unsur-unsur tersebut.
2.3 Sampling Frekuensi
Pada tahun 1949, Nobert Wiener telah mengembangkan konsep baru yang sampai sekarang masih tetap dipakai. Wiener meneliti dengan
11
cara : “Jika diketahui suatu signal kemudian ditambahkan dengan noise yang ada, lalu bagaimanakah kita memperkirakan keadaan signal tersebut
pada waktu sebelum dan sesudah diterima”. Penelitian ini dilakukan pada
ujung penerima saja. Teori ini disebut sebagai “Detection Theory”. [7] Kemudian Claude Shannon pada tahun 1948, dimana signal processing dapat terjadi baik pada penerima maupun pada pengirim. Shannon meneliti dengan cara : “Jika diketahui suatu berita, lalu diteliti bagaimana berita tersebut dapat terwakilkan sedemikian rupa sehingga
dapat membawa informasi melalui suatu sistem yang diberikan dengan
keterbatasan-keterbatasannya.” (Robert, 2004).
Dengan cara ini yang dipentingkan bukan signalnya, melainkan informasinya yang terkandung didalam signal tersebut. Pendekatan ini
disebut sebagai “Teori Informasi”.
Teori informasi adalah suatu pelajaran matematik yang terbagi menjadi 3 bagian konsep dasar, yaitu:
1. Pengukuran dari informasi,
2. Kapasitas saluran komunikasi untuk menyalurkan informasi,
3. Penyandian (coding) sebagai cara untuk mendayagunakan saluran agar dapat berkapasitas penuh.
Pada teori sampling kecepatan pengambilan sampel (frekuensi sampling) dari sinyal analog yang akan dikonversi haruslah memenuhi kriteria Nyquist yaitu :
12
Dimana “Frekuensi sampling (Fs) minimum adalah 2 kali frekuensi sinyal
analog yang akan dikonversi (Finmax)”.(Robert, 2004). Atau dapat di
jelaskan bahwa Teori Sampling : “Transmisi dilakukan setelah dilakukan sample dengan frekuensi lebih dari dua kali frekuensi maksimum dari komponen frekuensi, sinyal asli dapat dibentuk kembali dengan fidelitas tinggi”. Apabila kriteria Nyquist tidak dipenuhi maka akan timbul efek aliasing yang di-ilustrasikan oleh Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Aliasing [7]
Disebut aliasing karena frekuensi tertentu terlihat sebagai frekuensi yang lain (menjadi alias dari frekuensi lain).
Sebagai contoh misalnya :
1. Bila sinyal analog yang akan dikonversi mempunyai frekuensi sebesar 50Hz maka frekuensi sampling minimum dari ADC adalah 100Hz. Atau bila dibalik, bila frekuensi sampling ADC (Analog
13
Digital Converter) sebesar 100Hz maka sinyal analog yang akan
dikonversi harus mempunyai frekuensi maksimum 50Hz. [9]. 2. Contoh Berapa interval waktu ? (125μsec ! ), (Band Width= 4kHz)
Untuk transmisi telepon, frekuensi maksimum adalah 4kHz.
・ Sesuai dengan teori sampling,
Frekuensi sampling adalah, f＝4kHz×2＝ 8kHz
・ Waktu dan frekuensi saling berkebalikan. T＝1/F
・ T＝1/8000＝125μsec
・ “Sampling” berarti mengukur nilai amplitudo setiap 125μsec.
Sampling frekuensi atau sampling rate didefinisikan sebagai suatu nilai sample per detik yang dihasilkan dari signal tak putus menjadi signal diskrit. Notasinya adalah hertz (Hz) [10].
Kebalikan dari sampling frekuensi adalah periode sampling atau waktu sampling, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk melakukan sampling. Tidak ada aturan baku yang mengatur berapa batas sampling yang diperkenankan pada suatu periode sampling. Berikut adalah tabel macam karakteristik sampling rate audio diantaranya ;
Tabel. 2.1 Interval Sampling Rate Audio [10].
No Interval Sampling Rate
Audio
Kegunaan Interval
1. 8,000 Hz Telepon, terutama untuk kualitas pembicaraan orang.
14 3. 32,000 Hz miniDV, digital video camcorder
4. 44,100 Hz Audio CD, biasanya menggunakan MPEG-1 audio (VCD,SVCD,MP3). 5. 47,250 Hz Perekam suara berbasis PCM pertama di
dunia oleh Nippon Columbia (Denon). 6. 48,000 Hz Digital sound untuk digital
TV,DVD,DAT, films dan professional audio.
7. 50,000 Hz Digital audio recorder komersil pertama di akhir 70-an dari 3M dan Soundstream.
8. 50,400 Hz Sampling rate yang digunakan Mitsubishi X-80 digital audio recorder. 9. 96,000 Hz atau 192,400 Hz DVD – audio, LPCM DVD tracks,
BD-ROM (Blue-ray Disc) audio tracks, dan HD-DVD (High-Definition DVD) audio tracks.
10. 2.8224 MHz SACD, 1-bit sigma-delta modulation atau lebih dikenal sebagai Direct Stream Digital, dikembangkan oleh Sony dan Philips.
Dalam melakukan proses sampling biasanya tidak seluruhnya berhasil dengan baik, ada beberapa jenis distorsi yang mungkin timbul dalam proses ini diantaranya ; [10].
a. Jitter : deviasi keakuratan karena waktu interval sampel.
b. Integration effect : terjadi saat sampler tidak dapat melakukan sampling karena data yang tak terdefinisi.
15 d. Quantization error : kesalahan round-off karena sampel yang representasikan sebagai integer pada ouput ADC (Analog to Digital Converter) .
e. Slew rate limit error : kesalahan karena ketidak-sanggupan ADC
(Analog to Digital Converter) merepresentasikan secara cepat.
f. Clipping : disebabkan saat input signal/sinyal diluar rentang nilai ADC
(Analog to Digital Converter) yang dapat direpresentasikan.
2.3.1 PCM ( Pulse Code Mudulation )
Pulse Code Modulation (PCM) juga dikenal sebagai Linear PCM adalah standar untuk format CD Audio. Karena sifatnya yang tidak terkompresi, maka format PCM ini mempunyai ukuran file yang cukup besar bila dibandingkan dengan format MP3. (Ferdinando, 2010).
16
Gambar 2.3 Noise Reduction menggunakan filter adaptive. [13]
2.3.2 Audio Filter
Audio filter adalah suatu yang dimanfaatkan pada pemrosesan sinyal suara. Terminologi audio filter dapat diartikan suatu perubahan yang terjadi bisa treable, muatan harmonik, pitch atau waveform dari suatu sinyal audio. Banyak jenis filter yang sering digunakan pada berbagai aplikasi seperti ; graphic equalizers, synthesizers, sound effects, CD
players dan virtual reality systems. Bisa dikatakan suatu audio filter
didesign untuk meloloskan beberapa area frekuensi yang diperlukan, baik yang belum dikuatkan ataupun yang sudah dikuatkan. Misalkan pada grafik ekualiser atau CD player, filter didesign untuk beberapa kriteria, seperti pass band, pass band attenuation, stop band, dan stop band
attenuation, dimana pass band adalah area frekuensi untuk audio dapat
dikuatkan dengan spesifikasi minimum.
Dalam beberapa kasus yang kompleks, suatu audio filter dapat menampilkan audio feedback loop dimana terjadi resonansi saat penguatan sinyal. Audio filter pun dapat juga didesign menampilkan penguatan gain
FI R Noise Suara Sinus Sinyal referensi LMS error koefisien Output
17
(boost) sebaik penguatan attenuation. Audio filter dapat
diimplementasikan pada rangkaian analog seperti ; analog filter atau pada DSP code atau computer software sebagai digital filter.
Banyak non-linier filter digunakan pada aplikasi audio, seperti ;
compressors, fuzzy boxes, ring modulators. (Binanto, 2010).
2.3.3 Audio Codec
Suatu audio codec adalah sebuah program komputer yang melakukan proses kompresi dan dekompresi dari audio digital yang nantinya didapatkan suatu format audio file dan audio streaming. Umumnya codec diimplementasikan sebagai bagian dari interface bagi banyak pemutar multimedia, seperti ; Winamp, Windows Media Player ataupun XMMS. Dalam konteks yang sama audio codec dapat dianggap sebagai sebuah perangkat implementasi yang bisa berbentuk card audio, yang dapat digunakan encoding/decoding dari dan ke audio analog
menjadi audio digital (AD/DA converter). Contoh : AC‟97 standar
keluaran Intel Corp. (Binanto, 2010).
2.3.4 Audio Sampling
Pada dasarnya semua suara audio, baik vokal maupun bunyi tertentu merupakan suatu bentukan dari getaran. Ini menandakan semua audio memiliki bentuk gelombangnya masing-masing. Umumnya
18 bentukan gelombangnya disebut dengan sinyal analog. Sinyal analog adalah sinyal yang bentuknya seperti pada Gambar 2.4.
Namun sebuah teknik memungkinkan sinyal ini diubah dan diproses sehingga menjadi lebih baik. Teknik ini memungkinkan perubahan sinyal analog menjadi bit-bit digital. Teknik itu disebut teknik sampling. Jika telah menjadi sinyal digital maka sinyal ini jauh lebih baik, sedikit noisenya dan juga dapat diproses dengan mudah. Digital Signal Prosessing merupakan perkembangan dari teknik ini yang memungkinkan kita membentuk sample-sample yang berupa suara seperti yang ada pada keyboard, syntitizer, Audio Prosessing, dll.
Gambar 2.4 Sinyal Analog [1].
2.3.5 Proses Sampling
Pada proses ini terjadi suatu pencuplikan dari bentukan sinyal analog. Pencuplikan dilakukan pada bagian-bagian sinyal analog. Ini dilakukan dengan sinyal-sinyal sample. Bentukan sinyal sample dapat dilihat pada Gambar 2.5. Ada suatu aturan tertentu dari sinyal ini. Teori Shannon menyatakan frekuensi sinyal ini paling sedikit adalah 2 kali frekuensi sinyal yang akan disampling/sinyal analog. (Binanto, 2010).
19 Ini adalah batas minimum dari frekuensi sample agar nantinya cuplikan yang diambil menunjukkan bentukan sinyal yang asli (analog). Lebih besar tentunya lebih baik, karena cuplikan akan lebih menggambarkan sinyal yang asli. Seperti terlihat pada Gambar 2.6. adalah bentukan proses pencuplikan. Setelah dilakukan proses ini maka terbentuklah suatu sinyal analog-diskrit yang bentuknya menyerupai aslinya namun hanya diambil diskrit-diskrit saja. (Binanto, 2010)
Gambar 2.5 Sinyal Sample [1].
Gambar 2.6 Proses pencuplikan sinyal [1].
