loading...
MODUL 3
REPRESENTASI SINYAL
DALAM DOMAIN WAKTU
DAN DOMAIN FREKUENSI
I.
TUJUAN
Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan sinyal wicara dalam domain
waktu dan domain frekuensi menggunakan perangkat lunak
II.
DASAR TEORI
2.1. Representasi Sinyal Wicara dalam Domain Waktu dan Domain Frekuensi
Salah satu cara untuk mencirikan sinyal wicara dan mereprensetasikan
suaranya adalah melalui representasi spectral. Cara yang paling popular
dalam hal ini adalah soundspectrogram yang manamerupakan suatu bentuk gray
scale image yang merepresentasikan nilai freukensi sinyal pada waktu tertentu.
Gambar 1.Bentuk spectrogram dan
waveform “a-i-u-e-o”
Intensitas spectral pada suatu titik waktu ditunjukkan dengan
tingkat keabuan yang merupakan suatu bentuk analisis frekuensi particular dari sinyal
wicara yang sedang diamati. Perhatikan Gambar 1 pada nilai t = 1,5 detik.
Tampak bahwa banyak nilai frekuensi muncul pada bagian spectrogram-nya,
ini sesuai dengan tampilan grafik domain waktu yang menunjukkan simpangan gelombang
pada waktu tersebut cukup tinggi dan beragam. Sedangkan pada nilai t = 2,3 detik
tampak spectrogram menunjukkan sedikit sekali warna hitam, yang
menunjukkan komponen frekuensi yang muncul sangat sedikit,ini sesuai dengan bentuk
gelombang dalam domain waktu yang hampirtidakadasinyal.
2.2. Discrete Fourier Transform
Salah satu cara mentransformasi sinyal dari domain waktu kedalam
domain frekuensi adalah dengan meggunakan discrete fourier transform
(DFT).
Persamaan
(1) diatas menyatakan bahwa sinyal akan periodic pada setiap nilai N. Implementasi
DFT dapat diujudkan dengan sebuah Bank Filter seperti Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Blok diagram system Bank
Filter Spectrum Analyzer untukmenghitung DFT
Untuk mengoptimalkan proses
komputasi, DFT bias dimodifikasi dengan satu algorithma yang sering kali kita kenal
sebagai fast fourier transform (FFT). Dengan FFT proses komputasi bias
direduksi dari N2 menjadi N log2N. Misalnya dengan menggunakan
DFT kita akan melakukan transformasi sebanyak N=1024 titik, maka kita memerlukan
perkalian sebanyak N=1.048.567. Sedangkan dengan menggunakan FFT perkalian yang
diperlukan sebanyakN log2N =5120 perkalian.
Sebuah contoh hasil menggunakan algorithma FFT untuk system yang
lebih komplek adalah untuk mengolah sinyal wicara. Pada gambar 3 ditunjukkan sebuah
hasil proses FFT untuk kalimat “a-i-u-e-o”.
Gambar 3.SpektralFrekuensikalimat “a-i-u-e-o”
III. PERANGKAT YANG DIPERLUKAN
- 1 (satu) buahPC Multimedialengkapsound carddanmicrophone
- SatuperangkatlunakMatlab under windows
III. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN
4.1. PenataanPerangkat
SebelummelakukanpercobaanandaharusmelakukanpenataansepertipadaGambar4
berikutini.
Gambar 4.Penataanperangkatpercobaan
recording dan editing
PC harus dilengkapi dengan peralatan multimedia seperti sound
card, speaker aktif dan microphone. Untuk microphone dan
speaker aktif bias juga digantikan dengan head set lengkap. Sebelum memulai
praktikum, sebaiknya dites dulu, apakah seluruh perangkat multimedia sudah
terintegrasi dengan PC.
4.2. Sinyal Sinus dalam Domain WaktudanFrekuensi
Padabagianiniakandilakukanpembangkitansinyal sinus,
mengamatibentuknyadalam domain waktudan domain frekuensi.
Langkah-langkahnyaadalahsepertiberikut:
1.
Bangkitkan sinyal sinus dan coba
anda tampilkan bentuk sinyal dan suaranya.
%File
Name:sinus_0.m
clear
all;
fs=16000;
t=1/fs:1/fs:1;
y=sin(2*pi*800*t);
sound(y,fs)
2.
Lakukan proses perekaman dengan
menggunakan perintah
wavwrite(y,fs,'sinus_0.wav')
Dengan
langkah ini berarti telah dilakukan recording sinyal sinus kedalam sebuah file sinus_0.wav.
3.
Coba amati bentuk sinyal sinus
dalam domain frekuensi dengan memanfaatkan fungsi fft.
Y_f=20*log10(abs(fft(y)));
plot(Y_f)
axis([0
1000 -100 100])
4.3. Sinyal Wicara dalam Domain Waktu dan Frekuensi
Pada bagianinikitaakanmelakukanpengamatansinyalwicaradalam domain
waktudan domain frekuensi. Denganmemanfaatkan file wicara yang
telahdirekamdandieditpadaPercobaan 1,
andacobapanggilkembalidanlakukanlangkah-langkahberikut.
1.
Panggilkembalisinyalwicaravokal
’a.wav’ yang telahdihasilkanpadapercobaan 1.
Untuklebihyakinbahwalangkahpemrogramannyabenar,
cobasuarakandangambarkanhasilnyasebagaifungsiwaktu.
2. Gunakanperintahdasarpengamatanpower spektral density (PSD)
padaMatlab,dalamhalinimanfaatkanfungsifft yang ada. Kemudianamatibentukpower
spectraldensity (PSD) sinyalwicaravokal ‘a.wav’ dalamsebuahgambar yang
terpisah.Untukiniharusmemanfaatkanperintahdasarfigure(1);
untukmenggambarkansinyalwicarasebagaifungsiwaktudanperintahdasar figure(2);
untukmenempatkanpower spectral density (PSD) sinyalwicaratersebut.
3. Padalangkahselanjutnyacobagambarkanspectrogramsinyalwicaravokal
’a.wav’.Untukitugunakanperintahfigure(3); agar spectrogram yang
dihasilkanberadapadatempat yang terpisah.
4. Lakukanhal yang samapadavokali,u,edan o.
4.3. PemanfaatanPerangkatLunakColea
Pada sub bagian 4.1 dan 4.2, siswadiwajibkanmenyusunperintahMatlabsendiriuntukmengamatibentuksinyaldalam
domain waktudan domain frekuensi. Sekarangyang
harusdilakukanadalahmemanfaatkanperangkatlunakColea,
salahsatuprodukpengembangandariMatlab yang
dikususkanuneukpengolahansinyalwicara.Denganlangkah-langkah yang samadengan sub
bagian 4.2. LakukanpengolahansinyalwicaradenagnmemanfaatkanColea.Jikaandamasihragudenganperangkatlunakini,
cobaandatanyakankedosenpengajarpraktikum.
5.
ANALISA DATA DAN TUGAS
1.
Untukrepresentasisinyalvokal
a-i-u-e-o jelaskanbagaimanabentuknyadalamdomain waktudan domain frekuensi. Dan
jelaskan pula apaartigambar yang munculpadaspectrogramsinyalsinyaltersebut.
2. JelaskanpenggunaanperintahdasarpadaMatlabColea,
ambilsalahsatusajadanuraikandenganmendetail.
loading...
Comments
Post a Comment