i
ABSTRAK
Sistem komunikasi digital pada sepuluh tahun belakangan ini mengalami kemajuan yang pesat. Banyak metode pengkodean suara yang telah dikembangkan dengan laju bit rendah. Tujuan utama dari pengkodean suara adalah bagaimana merepresentasikan sinyal suara dengan laju bit serendah mungkin tetapi kualitas suara keluaran yang dihasilkan cukup baik.
Algoritma Mixed Excitation Linear Prediction (MELP) merupakan algoritma pengkodean suara yang dikembangkan berdasarkan algoritma Linear Predictive Coding (LPC), yang terdiri dari 54 bit untuk merepresentasikan suara tiap satu frame selama 22,5 ms, dengan laju bit yang diperoleh sebesar 2,4 kbps.
ii
ABSTRACT
Digital communication system in the last decade has achieved great improvements. Many of speech coding methods have been improved with low bitrate. The main purpose of speech coding is how to represent speech information with bitrate as low as possible with good quality output signal.
Mixed Excitation Linear Prediction (MELP) algorithm is developed speech coding algorithm pursuant to Linear Predictive Coding (LPC) algorithm, consisting of 54 bit for the representasion of voice every one frame during 22.5 ms, fastly obtained bit equal to 2.4 kbps.
vii
III.3.3 Pencampuran Eksitasi 41 III.3.4 Adaptive Spectral Enhancement 42 III.3.6 Gain Adjustment 44 III.3.7 Pulse Dispersion Filter 45
BAB IV PERANCANGAN DAN ANALISIS DATA 49
IV.1 Pendahuluan 49
IV.2 Karakteristik sinyal input 49 IV.3 Diagram pemrosesan masukan/keluaran pada koder MELP 51
IV.4 Sinyal suara masukan dan keluaran 52 IV.5 Proses Windowing 57
IV.6 Alokasi Bit MELP 2,4 Kbps 63 IV.7 Kinerja Hasil Simulasi 64
IV.7.1 Perhitungan laju bit 64 IV.7.2 Pengujian kualitas suara 64
IV.7.2.1 Pengujian Kualitas Suara Secara Obyektif 64 IV.7.2.2 Pengujian Kualitas Suara Secara Subyektif 65
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 66 V.1 Kesimpulan 66 V.2 Saran 66
DAFTAR PUSTAKA
ix
x
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel II.1 Kinerja beberapa standar sistem pengkodean suara 19 Tabel II.2 Skala nilai dan kualitas dari DRT 21
Tabel II.3 Ukuran skala dari MOS 21 Tabel III.1 Alokasi bit voiced parameter MELP 35
Tabel III.2 Susunan bit voiced yang dikirim 35
Tabel III.3. Alokasi bit unvoiced Parameter MELP 46 Tabel III.4. Susunan bit unvoiced yang dikirim 46 Tabel IV.1 Sepuluh sample suara yang digunakan untuk simulasi 50
Tabel IV.2. Alokasi bit MELP 2,4 kbps 63 Tabel IV.3 Nilai SNR rata-rata pada tiap sinyal output 64
xi
DAFTAR SINGKATAN
ADC = Analog Digital Converter CW = Characteristic Waveform DAC = Digital Analog Converter DRT = Diagnostic Rythme Test DSP = Digital Signal Processing DTFS = Discrete – Time Fourier Series EVRC = Enchanced Variable Rate Codec LP = Linear Prediction
LPC = Linear Predictive Coding
LSF = Linear Spectral Frequency MIPS = Million Instructions Per Second MOS = Mean Opinion Score
PCM = Pulse Code Modulation
REW = Rapidly Evolving Waveform SEW = Slowly Evolving Waveform SNR = Signal To Noise Ratio
LAMPIRAN A
mengembangkan metode yang telah ada agar lebih efektif dan efisien. Salah satunya adalah metode dalam pengkodean sinyal suara.
Pada mulanya pengiriman sinyal informasi pada sistem telekomunikasi menggunakan sistem analog. Tetapi Sistem ini memiliki banyak kekurangan,antara lain kualitas suara yang diterima jauh menurun dari suara aslinya dan kemampuan repeater yang kurang dapat merekonstruksi sinyal dengan baik seperti aslinya. terbatas, oleh karena itu salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah penggunaan teknologi pengkodean sinyal suara (speech coding), dengan representasi bit – bit yang kecil maka akan diperoleh laju bit (bit rate) yang rendah.
2
komunikasi yang sangat aman untuk menjaga kerahasiaan informasi. Untuk memberikan keamanan dalam proses komunikasi tersebut diperlukan suatu teknologi yang mampu menjaga informasi yang dikirim tidak dapat diketahui oleh orang lain.
I.2. Identifikasi Masalah
1. Bagaimana Pengkodean sinyal suara dengan menggunakan metode Mixed Excitation Linear Prediction (MELP)?
2. Bagaimana Kualitas sinyal suara sintesis yang dihasilkan dengan menggunakan metode Mixed Excitation Linear Prediction (MELP)?
I.3. Tujuan
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Merealisasikan pengkodean suara dengan menggunakan metode Mixed Excitation Linear Prediction (MELP).
2. Membandingkan kualitas sinyal suara asli dengan sinyal suara sintetis yang
dihasilkan dengan menggunakan metode Mixed Excitation Linear Prediction (MELP).
I.4. Pembatasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah:
1. Sinyal suara yang digunakan adalah sinyal suara manusia dengan frekuensi antara 300 Hz – 3400 Hz, dan disimpan dalam file berbentuk Wav.
2. Algoritma yang digunakan untuk proses pengkodean sinyal suara adalah Mixed Excitation Linear Prediction (MELP).
3
I.5. Sistematika Pembahasan
Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini membahas mengenai latar belakang penelitian, maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah dalam penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : PENGKODEAN SINYAL SUARA MANUSIA
Bab ini membahas mengenai pengkodean sinyal suara. Penjelasan meliputi sistem produksi suara manusia, pemodelan sinyal suara secara digital, dan pemodelan sinyal suara menggunakan algoritma Linear Predictive Coding (LPC).
BAB III : MELP (MIXED EXCITATION LINIEAR PREDICTION)
Bab ini menjelaskan mengenai deskripsi algoritma MELP dan juga menjelaskan proses eksitasi sinyal yang akan digunakan untuk mensintesis sinyal suara, dan perancangan serta implementasi sistem koder MELP, meliputi, sistem enkoder dan dekoder.
BAB IV : PERANCANGAN DAN ANALISIS DATA
Bab ini membahas tentang perancangan dan analisa pengkodean sinyal suara dengan metode MELP pada sinyal suara menusia.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
66
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan:
1. Pengkodean sinyal suara dengan menggunakan metode Mixed Excitation Linear Prediction (MELP) pada tugas akhir ini telah berhasil direalisasikan dan menghasilkan laju bit sebesar 2,4 kbps.
2. Pengkodean sinyal suara dengan menggunakan metode MELP menghasilkan kualitas suara sintesis yang cukup baik dalam MOS sebesar 3,14 dan SNR rata-rata sebesar 8,66 dB.
V.2 Saran
Adapun saran untuk tugas akhir ini adalah :
1. Menggunakan prosesor DSP khusus seperti 20 MIPS TMS320C44 untuk mengimplementasikan metode MELP secara real time.
DAFTAR PUSTAKA
1. Andre Gavin. Implementasi Code-Excited Linear Predictive (CELP) Coding pada Modul DSP TMS320C3x. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Elektro ITB. 1998.
2. Krisdianto. Perbaikan Kualitas dan Inteligibilitas Pengsintesa Suara Ucapan Manusia Berdasarkan Model LPC 10. Tesis Magister. Jurusan Teknik Elektro ITB.1999.
3. Deller, John D., Proakis, John G., dan Hansen, John H.L.. Discrete-Time Processing if Speech Signals. New York, Macmillan Publishing Company, 1993.
4 Federal Information Processing Standards Publication. Analog to Digital conversion of Voice by 2.4000 Bit/second Mixed Excitation Linear Prediction (MELP). 1997.
5. Richard V. Cox dan Peter Kroon. Low Bit Rate Speech Coders for Multimedia Communication. IEEE Communications Magazine. 1996.
6. Frank K Soong dan Biing-Hwang. Optimal Quantizzation of LSP Parameters. IEEE Transactions on Speech and Audio Processing. 1993. 7. Alan V McCree. A Mixed Excitation LPC Vocoder Model for Low Bit Speech Coding. IEEE Transactions on Speech and Audio Processing. 1993
8. L.R Rabiner dan R.W. Schafer. Digital Processing of Speech Signals. New Jersey, Prentice-Hall Englewood Cliffs, 1978.
9. Oppenheim, Alan V., dan Ronald W. Schafer. Discrete-Time Signall Processing. Prentice-Hall International, Inc. 1989.
