REPRESENTASI SINYAL DALAM DOMAIN WAKTU DAN DOMAIN FREKUENSI

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...