Pengolahan Sinyal Digital · PDF file•Ada beberapa sinyal dasar/elementer yang ... Dimana...

Click here to load reader

  • date post

    14-May-2018
  • Category

    Documents

  • view

    240
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Pengolahan Sinyal Digital · PDF file•Ada beberapa sinyal dasar/elementer yang ... Dimana...

  • Pengolahan Sinyal Digital

    Referensi :1. C. Marven and G. Ewers, A Simple Approach to

    Digital Signal Processing, Wiley, 1997.2. Unningham, Digital Filtering, Wiley, 1991.3. Ludeman, Fundamental of digital signal processing,

    Wiley, 19864. Boz Porat, A course in digital signal processing,

    Wiley, 19975. Proakis and Manolakis, Pemrosesan Sinyal Digital:

    Prinsip, Algoritma, dan Aplikasi, Prenhallindo, 19956. Orfanidis,Introduction to Signal Processing

    .1

  • DEFINISI SINYAL

    Sinyal dapat didefinisikan antara lain :

    a. Sekumpulan angka yang mendefinisikan besaran.

    b. Kuantitas fisik yang berubah terhadap waktu, ruangatau terhadap variabel-variabel independen lainnya.

    c. Secara matematis, sinyal dinyatakan sebagai fungsidari satu atau lebih variabel bebas.

    2

  • SINYAL ?

    Diterjemahkan dari kamus Inggris Oxford, sinyal adalah suatu tanda (sign) atau pemberitahuan

    (notice) yang dapat ditangkap oleh penglihatan atau pendengaran terutama untuk

    kepentingan penyampaian peringatan, petunjuk, atau informasi.

    3

  • Untuk sebagian besar deskripsi dan analisis, sebuah sinyal dapat didefinisikan secara sederhana sebagai sebuah fungsi matematika sebagai berikut.

    y = f (x)

    dengan x adalah variabel atau peubah yang independen (nilainya tidak bergantung pada nilai peubah lain)

    dan y (sinyal) merupakan peubah yang dependen (dalam hal ini nilai y bergantung pada nilai x).

    4

  • Peubah independen menentukan domain (daerah asal) dari sinyal, misalnya:

    y = sin (t) adalah suatu fungsi denganvariabel dalam domain waktu (time-domain) t sehingga merupakan sinyal yang ubah waktu(time-signal).

    x() = 1/(-m2 + ic + k) adalah sinyal yang mempunyai domain frekuensi yaitu ataudisebut frequency-domain signal.

    Intensitas citra (image) I(x,y) merupakan sinyalyang mempunyai domain spasial atau disebutspasial-domain signal.

    5

  • Sinyal

    6

  • KLASIFIKASI SINYAL

    7

  • 8

  • 9

  • Sinyal

    Infinite Aperiodic

    10

  • Klasifikasi sinyal berdasarkan besaran yang diproses :

    a. Sinyal analog

    b. Sinyal digital

    11

  • ANALOG & DIGITAL

    Sebagian besar sinyal-sinyal yang ditemukan dalam sains dan teknologi adalah analog di alam. Yaitu sinyal-sinyal itu merupakan fungsi dari suatu variabel kontinyu seperti : waktu atau ruang.

    Contoh sinyal analog adalah sinyal dari mic. Mic adalah suatu alat yang mengubah besaran audio ke besaran listrik. Sinyal analog apabila digambar dengan gelombang sinus bentuknya konsisten atau continue.

    Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang mengubah sinyal menjadi suatu angka yag dapat dimengerti oleh mesin yaitu angka 0 (off) dan 1 (on) yang disebut angka biner untuk memproses informasi yang mudah, cepat, dan akurat.

    12

  • Ada beberapa alasan mengapa digunakan pemrosesansinyal digital daripada suatu sinyal analog.

    (Proakis dan Manolakis, 1992)

    Pertama, suatu sistem digital terprogram memilikifleksibilitas dalam merancang-ulang operasi-operasi pemrosesan sinyal digital hanya denganmelakukan perubahan pada program yang bersangkutan. Sedangkan proses merancang-ulang pada sistemanalog biasanya melibatkan rancang-ulangperangkat keras, uji coba dan verifikasi agar dapatbekerja seperti yang diharapkan. Penggunaan yang berulang-ulang terhadapinformasi tidak mempengaruhi kualitas dankuantitas informasi itu sendiri.

    13

  • Kedua, pemrosesan sinyal digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik.

    Faktor toleransi yang terdapat pada komponen-komponen rangkaian analog menimbulkan kesulitan bagi perancang dalam melakukan pengendalian akurasi pada sistem pemrosesan sinyal analog.

    Di lain pihak, sistem digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik.

    Beberapa persyaratan yang dibutuhkan, antara lain penentuan akurasi pada ADC dan Prosesor sinyal digital, dalam bentuk panjang word (word length), floating-pointversus fixed-point arithmetic dan faktor-faktor lain.

    14

  • Ketiga, informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.

    Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetik (berupa tape, disk, chip, card) tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan.

    Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses secara offline di laboratorium.

    Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih.

    15

  • Keempat, implementasi digital sistem pemrosesansinyal lebih murah dibandingkan secara analog.

    Hal ini disebabkan karena perangkat keras digital lebih murah, dan implementasi digital memilikifleksibilitas untuk dimodifikasi.

    Selain itu penggunaan sistem digital mampumengirimkan informasi dengan kecepatan cahayayang mengakibatkan informasi dapat dikirim dengankecepatan tinggi, dapat memproses informasi dalamjumlah yang sangat besar dan mengirimkannya secarainteraktif.

    16

  • Pemrosesan sinyal digital lebih banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya :

    o aplikasi pengolahan suara pada kanal telepon,

    o pemrosesan citra serta transmisinya,

    o bidang seismologi dan geofisika,

    o eksplorasi minyak,

    o deteksi ledakan nuklir,

    o pemrosesan sinyal yang diterima dari luar angkasa,

    o dan lain sebagainya.

    17

  • Namun implementasi digital tersebut memiliki keterbatasan dan tantangan untuk terus dikembangkan, dalam hal :

    kecepatan konversi A/D dan prosesor sinyal digital.

    Bahasa pemrograman dalam pengolahan sinyal digital. Selain dari yang sudah berkembang yaitu MATLAB, XILINX, MODELSIM, MENTOR GRAPHIC, dll.

    18

  • PENGENALANSINYAL-SINYAL DASAR

    Matakuliah Pengolahan Sinyal Digital

    19

  • Pengantar Sinyal dasar adalah sinyal yang dapat digunakan

    untuk menyusun atau merepresentasikan sinyal-sinyal yang lain.

    Ada beberapa sinyal dasar/elementer yangsering digunakan dalam praktek, dengan merepresentasikan suatu sinyal dalam bentuk sinyal elementer, pemahaman tentang sifat-sifat sinyal dan sistem menjadi lebih mudah.

    Beberapa diantara sinyal-sinyal dasar tersebut memiliki karakteristik yang menjadikan penyelesaian persoalan teknik atau rekayasa menjadi lebih mudah.

    Pada pokok bahasan ini akan bahas macam-macam sinyal dasar baik sinyal waktu kontinyu maupun sinyal waktu diskrit.

    20

  • Sinyal-Sinyal Dasar

    Sinyal dasar secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi 2 macam , yaitu

    a. sinyal dasar waktu kontinyu

    b. sinyal dasar waktu diskrit.

    21

  • 22

  • Sinyal Waktu Kontinyu

    23

  • Sinyal Waktu Diskrit

    24

  • A. Sinyal Dasar Waktu Kontinyu.A1. Sinyal/Fungsi Tangga Satuan.

    Fungsi tangga satuan waktu kontinyu didefinisikan sebagai

    25

  • Sinyal Fungsi tangga merupakan sinyal yang penting untuk mempelajari sinyal secara analitik dan juga banyak dipakai dalam praktek.

    Perhatikan bahwa sinyal tangga satuan merupakan sinyal waktu kontinyu untuk semua t kecuali pada t=0, dimana fungsinya tidak kontinyu.

    Contoh dari fungsi tangga satuan adalah output dari sumber tegangan dc 1-V yang dirangkai seri dengan saklar yang di-on-kan saat t=0.

    26

  • Contoh :

    1. Fungsi pulsa persegi Gambar SSD-2 dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi tangga :

    27

  • 2. fungsi signum, yang ditunjukkan pada Gambar SSD-3. Fungsi signum satuan didefinisikan sebagai

    Fungsi signum dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi tangga satuan

    Fungsi signum merupakan salah satu fungsi yang banyak digunakan dalam teori komunikasi dan teori kontrol.

    28

  • A2. Sinyal/Fungsi Ramp Satuan. Fungsi ramp (pada gambar SSD-4) didefinisikan

    sebagai

    Fungsi ramp dapat diperoleh dari integrasi fungsi tangga satuan

    29

  • Contoh :

    Sinyal berikut [Gambar SSD-5] dapat dinyatakan dalam bentuk fungsi tangga dan ramp satuan sebagai berikut :

    Gambar SSD-5

    30

  • A3. Sinyal/Fungsi Sampling.

    Fungsi Sampling Sa(t), banyak digunakan dalam analisis spektral dan didefinisikan sebagai

    Gambar SSD-6 menunjukkan fungsi ini. Fungsi lain yang mirip fungsi Sa(t) adalah fungsi sinc( t) yang ditunjukkan pada Gambar SSD-7 dan didefinisikan sebagai

    31

  • 32

  • A4. Fungsi Impuls Satuan Sinyal impuls satuan atau disebut juga fungsi delta

    Dirac atau disingkat fungsi delta (t), menempati posisi yang sangat penting dalam analisis sinyal.

    Banyak fenomena fisik seperti sumber titik, muatan titik, beban terkonsentrasi pada struktur, sumber tegangan atau arus yang aktif dalam waktu yang sangat singkat dapat dimodelkan sebagai fungsi delta.

    Secara matematis, fungsi impuls didefinisikan oleh

    33

  • Fungsi impuls satuan memiliki sifat :

    (1)

    (2)

    (3)

    (4). merupakan fungsi genap, yaitu

    34

  • Dalam praktek, fungsi impuls tersebut didekati menggunakan limit

    dari suatu fungsi konvensional untuk parameter mendekati nol. Beberapa contoh dari sinyal ini diberikan pada Gambar SSD-9.

    Gambar SSD-9

    Fungsi Pendekatan untuk Impuls

    35

  • Sifat sifat operasi fungsi impuls(i) Sifat Pergeseran

    atau secara umum

    yang menyatakan sebagai penjumlahan kontinyu impuls berbobot

    (ii) Sifat Sampling

    Jika kontinyu di t0, maka

    (iii) Sifat scalling

    Relasi antara dan diberikan oleh :

    36

  • A5. Sinyal