Multimedia Audio Teknologi Informasi MultiMedia | fathoni0809

(1)

SUARA (SOUND)

(2)

Pengertian Audio Digital

 Suara yang kita dengar sehari-hari adalah

gelombang analog.

 Gelombang ini berasal dari tekanan udara yang ada

disekeliling kita dengan bantuan gendang telinga.

 Gendang telinga ini bergetar dan getaran ini dikirim

(3)

Agribisnis Faperta Universitas Jambi 2015

3

Pengertian Audio Digital



Komputer hanya mampu mengenal sinyal dalam

bentuk digital yang merupakan tegangan yang

diterjemahkan dalam angka 0 dan 1 --> bit.



Tegangan ini berkisar mendekati angka 5 volt bagi

angka 1 dan mendekati 0 volt bagi angka 0.



Komputer mampu melihat angka-angka 0 dan 1

(4)

Peralatan yang harus ada :

 Transducer _ Merupakan peralatan yang dapat

mengubah tekanan udara (yang terdengar oleh telinga) ke dalam tegangan elektrik yang dapat dimengerti oleh perangkat elektronik dan sebaliknya.

Macam-macam transducer :

(5)

5

Peralatan yang harus ada :

 SoundCard _ Peralatan untuk mengubah gelombang

suara (Sinyal Audio) menjadi data digital dan ketika

suara itu dimainkan kembali, soundcard mengubah data digital menjadi sinyal audio yang dikeluarkan oleh

speaker.

Istilah-istilah :

 Proses pengubahan gelombang suara menjadi data

digital ini dinamakan Analog-to-Digital- Conversion

(ADC)

 Proses pengubahan data digital menjadi gelombang

(6)

Proses Konversi Analog ke Digital :

 Membatasi frekuensi sinyal yang akan diproses dengan

Low Pass Filter

 Mencuplik (Sampling) sinyal analog menjadi beberapa

potongan waktu.

 Sample tersebut diberi nilai eksak dan nilainya diberikan

dalam bentuk digital.

Catatan :

(7)

7

Proses Konversi Analog ke Digital :

Analog input Lowpass filter

at < R/2 Hz Sample at R Hz

Quantize to N bits

(8)

Proses Konversi Digital ke Analog :

 Menghitung data digital menjadi amplitudo-amplitudo

analog

 Menyambung amplitudo analog menjadi sinyal analog  Memfilter keluaran dengan Low Pass Filter sehingga

(9)

9

Proses Konversi Digital ke Analog :

Analog output Lowpass filter at < R/2 Hz

Sample and Hold

(10)

Kelebihan Audio Digital :

 Kualitas reproduksi yang sempurna, yaitu penggandaan sinyal audio secara berulang-ulang tanpa penurunan kualitas suara.

 Hal ini karena sinyal audio direpresentasikan dalam bentuk data digital 0 dan 1 dan informasi ini dipertahankan (Jika terjadi perubahan , maka data akan mengalami kesalahan).  Lain halnya dengan audio analog yang dapat mengalami

(11)

11

Istilah Dalam Audio Digital



Jumlah kanal

(Channel)



Laju Pencuplikan

(Sampling Rate)



Banyaknya Bit dalam satu sample

(bit per

sample)

, dan

(12)

Jumlah Kanal

(Channel)



Mono

, yaitu satu channel



Stereo

, yaitu dua channel, kiri dan kanan



Surround

, yaitu lima, tujuh bahkan lebih

(13)

13

Laju Pencuplikan

(Sampling

Rate)

_

_{Ketika soundcard mengubah audio menjadi}

data digital, soundcard akan memecah suara

tadi menjadi potongan-potongan sinyal dengan

nilai tertentu.



Proses sinyal ini bisa terjadi ribuan kali dalam

satu satuan waktu.



Banyaknya potongan dalam satuan waktu ini

(14)

Frekuensi sampling dan kualitas suara

yang dihasilkan :

Sampling Rate (KHz)

Aplikasi

8 Telpon

11,025 Radio AM

22,025 Mendekati Radio FM

(15)

15

Contoh kasus :

 Untuk CD Audio, memiliki sampling rate 44, 1 KHz berarti dicuplik sebanyak 44100 kali tiap detik untuk memastikan kualitas suara hampir sama dengan aslinya.

 Frekuensi percakapan manusia 300 Hz sampai 3400 Hz, sehingga rentangnya 3100Hz. Dengan menggunakan syarat Nyquist dimana sampling minimal 2 kali rentang frekuensi tadi, yaitu 2 x 3100 Hz = 6200 Hz, maka 8 KHz sudah mencukupi.  Rentang suara yang dapat didengar manusia 20 Hz sampai 20

(16)

Banyaknya bit tiap cuplikan :

 Sample yang diambil memiliki besaran amplitudo.

 Besaran amplitudo ini disimpan dalam bit-bit digital.

 Banyaknya bit yang dapat dipakai untuk merepresentasikan besaran amplitudo ini dinamakan bit per sample

 Semakin banyak bit yang dipakai untuk merepresentasikan besaran amplitudo, makin halus amplitudo yang dihasilkan.  Contoh :

 Suara 8-bit memiliki 28 kemungkinan amplitudo , yaitu 256

(17)

17

Laju Bit

 Satuan bit per detik adalah perkalian jumlah bit per sample dengan jumlah kanal dan frekuensi sampling (satuan hertz) Contoh

 Untuk mengetahui bit rate yang dibutuhkan untuk menyimpan sebuah lagu stereo dengan kualitas CD (frekuensi 44100 Hz, 16 bit) adalah :

= 16 bits/sample x 2 channels x 44100 samples/s.channels = 1.411.200 bits/s = 1.411.200 bits/s per 8 bits/byte

(18)

Kasus memori yang

dibutuhkan :

_ _{Berapa besar memori untuk sebuah lagu berdurasi 5}

menit ?.

 Dengan laju bit 1.411.200 / 8 = 176400 byte/detik

berarti 5 x 60 x 176400 = 52920000 byte atau 52,92 MB untuk sebuah lagu.

 Jika lagunya banyak …?

(19)

19

MP3

 Asalnya dimulai dari penelitian IIS-FHG (Institute

Integrierte Schaltungen - Fraunhofer Gesellschaft),

sebuah lembaga penelitian terapan di Munich, Jerman.

 Dalam kerangka proyek EUREKA EU 147 untuk

penelitian coding audio perceptual.

 Penelitian ini dibantu oleh Universitas Erlangen,

kemudian menghasilkan algoritma yang dijadikan

(20)

Format MP3

 Header, yaitu berfungsi sebagai pengenal memiliki

ukuran 4 byte.

 Data audio itu sendiri.

 Header berisi bit ID, bit Layer, bit Frekuensi Sampling

dan bit Mode.

(21)

21

Mengapa MP3 bisa memperkecil

Ukuran File Lagu

 Hal ini karena beberapa karakteristik dari MP3

(22)

Karakteristik MP3 :

 Model Psikoakustik, karakteristik pendengaran

manusia adalah kurva batas frekuensi 2 KHz sampai 5 KHz, sehingga suara yang memiliki frekuensi yang di bawah ambang batas atau diatasnya tidak perlu

dikodekan. (1)

 Auditory Masking Effect, yaitu ketidakmampuan

manusia untuk mendengarkan suara pada frekuensi tertentu dengan amplitudo tertentu, dimana pada

(23)

23

Karakteristik MP3 :

 Critical Band atau pita frekuensi kritis, yaitu daerah

frekuensi tertentu yang harus diperhatikan lebih teliti lagi, karena pendengaran manusia lebih peka pada frekuensi-frekuensi ini. Dengan demikian frekuensi sensitif seperti frekuensi rendah mendapatan alokasi bit dan alokasi sub-band pada filter lebih banyak

daripada frekuensi yang tidak sensistif (frekuensi tinggi). (3)

 Joint Stereo. Kadang dua kanal stereo mengirimkan

(24)

Karakteristik MP3 :

 Huffman Coding, dengan coding ini bit-bit yang

dipakai pada suara dengan karakteristik sederhana (dengan sedikit sumber bunyi) dapat dihemat 20 %.

(25)

25

Tahap-tahap sistem coding audio

perseptual :

 Ukuran file terkompresi sekecil mungkin

 Kualitas suara file yang telah terkompresi

haruslah sedekat mungkin dengan file aslinya sebelum dikompresi.

 Tingkat kesulitannya rendah, sehingga mudah

direalisasikan dengan aplikasi secara mudah, perangkat keras yang murah dengan konsumsi daya yang rendah.

• Merupakan sistem kompresi

Lossy

(26)

PCM Quantizer and coding

Bit Stream Formatting

Encoding Bitstream

Psychoacoustic

MPEG / Audio Encoder

Ancillary Data

(27)

27 Encoding

Bitstream

Bit Stream Unpacking

Frequency Sample

Reconstruction

Frequency to Time

Mapping

Decoded PCM Audio

Ancillary Data

(if included)

(28)

Tahap-tahap sistem coding audio

perseptual :

 Kumpulan filter yang berfungsi memfilter masukan

pada frekuensi tertentu, sesuai dengan critical bank.

 Filter yang dipakai adalah gabungan dua filter bank,

yaitu :

 Filter Bank PolyPhase

 Modified Discrite Cosine transform (MDCT)

(29)

29

Tahap-tahap sistem coding audio

perseptual :

 Untuk memodelkan karakteristik pendengaran

manusia

 Menggunakan filter bank terpisah atau penggabungan

antara perhitungan energi dan filter bank utama.

 Keluaran model ini adalah nilai batasan masking, jika

noise berada dibawah masking theshol, maka

kompresi tidak dapat dibedakan dari sinyal aslinya.

(30)

Tahap-tahap sistem coding audio

perseptual :

 Setelah sinyal disampling, maka harus diquantization

dan coding.

 Dilakukan oleh power-law quantizer, yang memiliki

sifat mengkodekan amplitudo besar dengan ketepatan rendah dan dimasukkannya proses noise shaping

 Selanjutnya nilai yang dikuantisasi dikodekan dengan

menggunakan Huffman Coding

(31)

31

Tahap-tahap sistem coding audio

perseptual :

 Setelah sinyal disampling dan dikodekan, bit-bit

tersebut disusun menjadi sebuah bitstream, yaitu file yang dimainkan oleh MP3 player.

(32)

Teknologi selain MP3 :

 MPEG-2 ACC atau biasa disebut MP4.

 Merupakan hasil riset lanjutan MP3.

 Kelebihannya kemampuan mendapatkan ukuran file yang lebih kecil dengan kualita suara yang hampir sama.

 Salah satu rahasianya adalah penggunaan MDCT

(Modified Discrete Cosine Transform) secara penuh.

(33)

33

Teknologi selain MP3 :

 Format file audio digital terkompresi dengan sifat

open source, bebas paten dan royalti.

 Kualitas Vorbis hampir sama dengan MP3 (44.1 -

48.0 KHz, 16+ bit, Polyphonic)

 Informasi mengenai Vorbis dapat diperoleh di

www.vorbis.org