Dasar Audio Processing Bentuk Gelombang Sederhana Frekuensi menyatakan

Dasar Audio Processing

Bentuk Gelombang Sederhana • Frekuensi menyatakan banyaknya gelombang per detik, dinyatkan dalam Hertz (Hz) • Periode gelombang merupakan invers dari frekuensi, yaitu lamanya waktu untuk sebuah gelombang, dikenal juga dengan panjang gelombang

Sinyal Sinus • Sinyal sinus sederhana dinyatakan dalam bentuk: y = A sin (2πft + φ) • A = Amplitudo • f = frekuensi • t = waktu (dalam detik) atau indeks sample • φ = fase sinyal

Waveforms (Gelombang suara) Suara direpresentasikan dalam waveforms (gelombang). q q Waveform yang berulang dengan interval yang teratur disebut gelombang periodic Waveform yang tidak muncul secara teratur disebut noise. Satuan keteraturan waveform disebut frekuensi (cycle) q Dikenal sebagai Hertz (or Hz) dari nama Heinrich Hertz One cycle = satu periode = 1 Hz q Seringkali ditulis k. Hz atau kilo. Hertz (1 k. Hz = 1000 Hz) q

Waveforms (Gelombang suara) Time for one cycle Cycle distance along wave

Karakteristik Gelombang suara Suara dideskripsikan dalam dua karakteristik : q q Frekuensi Amplitudo (or loudness) Frekuensi q q q Jumlah sycle/periode per second, atau Hertz (Hz) Menentukan pitch dari suara yang didengar oleh telinga kita Semakin tinggi frekuensinya, semakin jelas, tajam dan tinggi suaranya pitch yang makin tinggi Amplitude q q Intensitas suara atau loudness Semakin besar volume suaranya, semakin besar amplitudonya.

Karakteristik Gelombang suara Time for one cycle Amplitude distance along wave pitch Cycle

Contoh-contoh Gelombang suara Piano Pan flute Snare drum

Hubungan antara Amplitudo, Frekuensi, Fase • Apa pengaruh perubahan amplitudo, frekuensi, dan fasa pada gelombang ini?

Pengaruh Perubahan Amplitudo Kuat Bunyi (Intensitas Bunyi) • adalah keras atau lemahnya bunyi yang terdengar • Kuat bunyi bergantung pada amplitude • Semakin besar amplitudo getaran sumber bunyi, semakin keras bunyi yang dihasilkan dan Sebaliknya

Pengaruh Perubahan Frekuensi Kualitas Bunyi atau Timbre • contoh, nada suling dan nada terompet pada frekuensi yang dibedakan bunyinya. Hukum Marsene. Menurut Marsenne, faktor‑faktor yang mempengaruhi frekuensi alamiah sebuah senar, dawai, atau kawat adalah sebagai berikut: • panjang senar; semakin panjang senarnya, semakin rendah frekuensinya. • luas penampang senar; semakin tebal senarnya, semakin rendah frekuensinya. • tegangan senar; semakin tegang (ken cang) senarnya, semakin tinggi fre kuensinya. • massa jenis senar; semakin kecil massa jenis senar, semakin tinggi frekuensinya.

Pengaruh Perubahan Fasa • Gelombang suara dalam fasa yang sama dijumlahkan menghasilkan gelombang yang lebih kuat. • Gelombang suara dengan fasa berlawanan, tertinggal 180° masing-masing dijumlahkan menghasilkan nol. Ini banyak dijumpai pada kerja piranti penundaan nois. • Gelombang suara yang mempunyai hubungan fasa bervariasi menghasilkan pengaruh suara yang berbeda. Read more at: http: //elektronika-dasar. web. id/frekuensi-periode-dan-fasa-gelombang-listrik/

Pengaruh Perubahan Fasa • noise cancelling headphone Headphone ini memiliki microphone yang menangkap noise dari luar dan kemudian direproduksi pada speaker headphone secara Out of Phase. • Dengan demikian suara noise dari luar akan bertabrakan dengan suara noise dari dalam secara berlawanan untuk menghilangkan suara noise dari telinga.

Hubungan antara Amplitudo, Frekuensi, Fase

Digitalisasi Suara Analog to Digital Converter An Analog Signal A Digital Signal 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 What type of signal do we encounter in nature? What type of signal is required by computers? What are the issues involved in converting from analog to digital? 0 1 0

Digitalisasi Suara Analog to Digital Converter The Analog Signal: A Closer Look The amplitude can take on an infinite number of possible values Amplitude To get an exact copy of the signal, an infinite number of samples must be taken. Time Can a computer represent an infinite number of values?

Digitalisasi Suara Sampling Amplitude Time Sampling – Mengubah sinyal kontinyu menjadi sinyal diskrit dengan mengambil/mengukur sinyal dengan interval waktu yang periodik. Semakin tinggi frekuensi sampling, semakin tinggi kualitas suara.

Digitalisasi Suara Kuantisasi 1111 1100 1011 1010 1001 1000 0111 Amplitude 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 Time Kuantisasi– mengelompokkan himpunan nilai yang jumlahnya tak terhingga menjadi himpunan nilai bulat/biner.

Digitalisasi Suara Coding/Encoding 1111 1101 1100 1001 1100 1011 1010 1001 1000 0111 1111 0111 1001 1100 1011 1010 1001 1000 1010 1000 0111 0110 0100 0011 0110 1011 1001 1100 0111 … 0100

Spectrogram • Spectrogram adalah suatu diagram yang berguna untuk melihat suatu gelombang dalam periode waktu yang pendek • Untuk akusisi data suara, parameter data suara akan lebih baik diamati menggunakan Spectogram • Format data suara yang akan dianalisa yang paling umum adalah berbentuk grafik dengan dua dimensi geometris yaitu sumbu horizontal mewakili waktu dan sumbu vertikal mewakili frekuensi • Selain dua dimensi tersebut biasanya terdapat dimensi ketiga yaitu amplitudo frekuensi tertentu pada waktu tertentu yang diwakili dengan intensitas atau warna setiap titik digambar

Spectrogram • Di bawah ini adalah spectrogram dari ucapan “nineteenth century”. Frekuensi rendah lebih tebal karena ini adalah suara pria. Kenaikan intensitas warna menunjukkan kenaikan kepadatan frekuensi.

Spectrogram Suara Biola Spectrogram 3 Dimensi Suara pria “ta ta ta” Sinyal FM

Skema Pemrosesan Audio Digital

Sampling Process Quantization Error 1001 1010 1001 1011 1010 Sampling Period 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 Digital Data Stream : 1010 1011 1001. . . 24

Decibel • Decibel (d. B) digunakan untuk menyatakan intensitas suara • Formula yang digunakan: • X 0 menyatakan nilai reference • Jadi, d. B biasa digunakan untuk menyatakan intensitas suara relatif terhadap referensi 0 d. B • Referensi 0 d. B mewakili batas human perception

Parameter Sinyal Audio Dasar • Sampling Frequency • Human Perception 20 Hz – 20. 000 Hz • Nyquist menyatakan Fs dua kali dari frekuensi maksimal • Nyquist : Fs >= 40 k. Hz • CD Audio 44. 1 k. Hz • Blu ray: 48 k. Hz • Bit depth • Raw Data Rate

Parameter Sinyal Audio Dasar • Bit depth • Berpengaruh terhadap tingkat intensitas atau loudness relatif terhadap pendengarn manusia • Treshold of hearing – 0 d. B • Mesin Jet – 110 s. d 140 d. B • Busy Road – 100 d. B • Menggunakan PCM, intensitas bertambah 6 d. B per bit • 16 bits per sample menyebabkan 96 d. B • 24 bits per sample menyebabkan 144 d. B • Raw Data Rate • Dihitung berdasarkan frekuensi sampling, bit depth

Menghitung Ukuran Audio Digital Menghitung ukurang audio digital adalah sebagai berikut : q q Satuannya adalah bytes Keterangan q Sampling rate, dalam Hz q Duration/time, dalam seconds q Resolution, dalam bits (1 for 8 bits, 2 for 16 bits) q Number of channels = 1 for mono, 2 for stereo, etc.

Menghitung Ukuran Audio Digital Hitung ukuran file audio dengan diketahui : 1 minute, 44. 1 KHz, 16 bits, stereo sound q Keterangan : q sampling rate (frekuensi sampling) adalah 44, 100 Hz q Duration/time adalah 60 seconds q Resolution adalah 16 bits q Number of channels untuk stereo adalah 2 Ukuran Filenya : 44100 * 60 * 16 *2 8

Menghitung Ukuran Audio Digital 44100 * 60 * 16 *2 8

Contoh • Berapa raw data rate untuk audio berdurasi 2 menit, stereo, menggunakan standar Blu ray (48 k. Hz) dan bit depth 16 bits per sample?

Frekuensi Suara Musik • Nada dasar dari suara musik didasarkan pada nada A dengan frekuensi 440 Hz • Untuk frekuensi nada yang lain dihitung menggunakan rumus berikut: • Dimana : f = Frekuensi dari nada yang lain n = langkah (dalam 1 oktaf) dari nada yang akan di cari. 12 = jumlah oktaf ( C, C#, D, D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, B) • Sebagai contoh, untuk mencari frekuensi nada F, maka n = − 4, untuk mencari frekuensi nada B, maka n = 2.

Frekuensi Suara Musik • Hitung frekuensi nada F! sandy • Hitung Frekuensi nada B! farell • Hitung frekuensi nada C! sevian • Setiap kenaikan 1 oktaf nada, maka frekuensinya menjadi dua kali lipat. Berapa frekuensi nada C oktaf kedua? okky

Frekuensi Suara Musik

• Pertemuan Selanjutnya (2 November) • Masing 2 kelompok minimal membawa 1 laptop dan mic (jika laptopnya tidak ada mic) • Dimulai pukul 12: 00, bagi yang muslim dianjurkan sholat dulu (adzan pukul 11. 38 an)

Kuis sampai 13: 05 1. Apakah efek dari perubahan amplitudo terhadap audio? 2. Apakah efek dari perubahan frekuensi terhadap audio? 3. Apakah efek dari perubahan fasa terhadap audio? 4. Hitung frekuensi nada C, D, dan E. 5. Berapa raw data rate untuk audio berdurasi 2 menit, stereo, menggunakan standar Blu ray (48 k. Hz) dan bit depth 16 bits per sample?