M. HAMDANI – LEKTOR KEPALA INSTITUT SAIN DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA 2009

1. Kuliah Kedua HOW DIGITAL SIGNAL PROCESSING WORKS M. HAMDANI – LEKTOR KEPALA INSTITUT SAIN DAN TEKNOLOGI NASIONALJAKARTA 2009

2. APA YANG DIBAHAS ? 1. HOW DSP WORKS 2. DSP UNTUK SKRIPSI

3. HOW DSP WORKS ? Apa yang Bisa Dilakukan Oleh DSP ? DSP Dapat Melakukan Hampir Semua Operasi yang Dapat Dilakukan oleh Elektronika Analog. Tapi, The Real Power Of DSP Adalah …………………………… DSP Dapat Melakukan Operasi yang Tak Dapat Dilakukan oleh Elektronika Analog.

4. HOW DSP WORKS ? Pada Elektronika Analog digunakan Komponen Fisik (Kapasitor, Induktor, Resistor, Transistor, Op-Amp) untuk memproses sinyal. Operasi Peralatan Fisik Dapat Dinyatakan dengan Persamaan Matematik Contoh : Kapasitor ( I = C dV/dt ). Tapi ………………………………. Bukan Berarti Setiap Persamaan Matematik Dapat Kita Buat ke dalam Peralatan Fisik.

5. HOW DSP WORKS ? DSP MEMANG BERBEDA Di dalam DSP tidak ada batasan: Gravitasi, Massa, Momentum, Suhu, Kelembaban,dll. yang ada hanya persamaan Matematik. Sehingga pada DSP ………………………………………………….. THE EQUATION OF MATHEMATICS IS REALITY. Contoh : y(n) = ( x(n) + x(n-1) + x(n-2) + x(n-3) ) / 3 merupakan LPF y(n) = 1,618.y(n-1) - y(n-2) dengan y(-1) = 0 dan y(-2) =0,588 akan menghasilkan sinyal sinus dengan frekuensi 1 Khz

6. HOW DSP WORKS ? CARA KERJA DSP SECARA UMUM

7. HOW DSP WORKS ? TUJUAN UTAMA DSP Mendapatkan (Mengekstrak) Informasi yang Dibawa oleh Sinyal. 5 OPERASI DASAR PADA DSP 1. Spectral Analysis : Mengetahui dan Menganalisa Spektrum Frekuensi dari Sinyal. (Erat Kaitannya dengan Transformasi) 2. Filtering : Memodifikasi Contents Frekuensi dari Sinyal untuk Mendapatkan Informasi yang Diinginkan dan Membuang Bagian yang Tak Diperlukan.

8. HOW DSP WORKS ? 3. Synthesis : Membangkitkan Sesuatu, DSP Dapat Membangkitkan Mulai dari Bunyi yang Sederhana sampai Suara Manusia. 4. Correlation : Mencari Hubungan Kedekatan (Keterkaitan) antara Sinyal yang Sama (Auto Correlation) atau Dua Buah Sinyal yang Berbeda (Cross Correlation). Contoh : Auto Correlation Digunakan untuk Menentukan Karakteristik dari Rongga Suara Manusia Sedangkan Cross Correlation Digunakan pada Radar. 5. Control : Pemrosesan Input Digital untuk Menghasilkan Output Digital guna Mengontrol Suatu Peralatan.

9. HOW DSP WORKS ? DSP Menggantikan atau Menambah Performance dari Peralatan Elektronika Analog.

10. HOW DSP WORKS ? DSP Menciptakan Aplikasi Baru yang Tak Mungkin Dilakukan oleh Peralatan Elektronika Analog.

11. HOW DSP WORKS ? KEY OF DSP’S MATHEMATIC OPERATIONS TRANSFORMASI FOURIER Jean Baptiste Fourier : Setiap Sinyal terdiri dari sinyal-sinyal sinus dengan amplitudo dan fase tertentu

12. HOW DSP WORKS ? FOURIER TRANSFORM DISKRET TIME FOURIER TRANSFORM DISKRET TIME DISKRIT FREKUENSI FOURIER TRANSFORM = DFT

13. Not only once Multiply Complex Operation Accumulate HOW DSP WORKS ? Komputasi DFT adalah komputasi yang rumit dan memerlukan banyak memori. FFT (FAST FOURIER TRANSFORM) adalah algoritma untuk menghitung secara efisien dan cepat untuk operasi DFT N-titik dengan N adalah pangkat dari 2 atau 4

14. HOW DSP WORKS ? Sinyal dalam domain waktu Sebuah rekaman sinyal suara Setelah dilakukan Transformasi Fourier menjadi domain frekuensi Spekturn frekuensi-nya LAPLACE TRANSFORM Z TRANSFORM Digital Analog

15. Untuk mengkonvolusi suatu sinyal ... Dengan sinyal lain HOW DSP WORKS ? KONVOLUSI Langkah-langkah KONVOLUSI : 1. Flipping/Folding 2. Shifting 3. Multiplication 4. Summation 1. Kita “flip” sinyal kedua 2. Kemudian di”geser” 3. Kalikan dengan sinyal pertama 4. Jumlahkan daerah di bawah kurva

16. HOW DSP WORKS ? CONTOH KONVOLUSI Signal Smoothing Sinyal penuh noise Dikonvolusi dengan sinyal “penghalus” Menghasilkan sinyal yang lebih “halus” Dengan sifat ini, konvolusi bisa digunakan untukDigital Filtering

17. Noisy Signal Noise Noise Analisa Frekuensi Sinyal direcover Noise dihilangkan dengan filter HOW DSP WORKS ? DIGITAL FILTER Implementasi algoritma matematik untuk melakukan modifikasi pada spektrum frekuensi dari suatu sinyal digital untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Sinyal Asli

18. HOW DSP WORKS ? DIGITAL FILTER FINITE IMPULSE RESPONSE ( FIR ) Perancangan Filter Digital FIR bisa dilakukan secara perhitungan matematik manual atau menggunakan software seperti Scope FIR,Parks-MC, MatLab dsb. DIGITAL FILTER INFINITE IMPULSE RESPONSE ( IIR ) Perancangan Filter Digital IIR bisa dilakukan secara perhitungan matematik manual atau menggunakan software seperti : MatLab, Web-Site dsb.

19. 3. Bila terjadi pergeseran... 1. Dua fungsi yang mirip dan tidak digeser 2. Produk keduanya bernilai positif 4. Produk keduanya seba-gian menjadi negatif 5. Fungsi korelasinya menunjukkan dimana kemiripan antara dua sinyal tersebut. HOW DSP WORKS ? KORELASI Pengukuran kemiripan/kesamaan antara dua sinyal sebagai fungsi pergeseran waktu.

20. 1. Autokorelasi dari noise yang random adalah sebuah “spike” 2. Autokorelasi dari sinyal sinus adalah fungsi periodik menghasilkan “spike” ... dan fungsi sinus periodik. HOW DSP WORKS ? AUTO KORELASI 3. Sehingga autokorelasi suatu sinyal sinus yang ber-noise ...

21. Burung nightingale Korelasi Silang nightingale lain Burung Merpati Korelasi kuat Korelasi lemah HOW DSP WORKS ? KORELASI SILANG Suara yang sudah diketahui Suara terdeteksi Penggunaan lain pada radar atau sonar untuk mendeteksi jenis pesawat atau kapal selam.

22. DSP UNTUK SKRIPSI PEMROSESAN SINYAL DIGITAL UNTUK PENGENALAN SUARA Spesifikasi System Input Suara Diambil Selama Durasi Tertentu Input Suara Dibatasi Hanya Untuk Huruf Vokal Validasi Password Menggunakan Uji Korelasi Password Yang Valid Akan Membuka Aplikasi Tertentu

23. DSP UNTUK SKRIPSI TEKNIK QUADRATURE AMPLITUDO MODULATION (QAM) + FILTER DIGITAL UNTUK PENGIRIMAN DATA MELALUI FREKUENSI VOICE BAND Diagram Blok Transmitter

24. Spesifikasi System Diagram Blok Receiver Kecepatan pengiriman data 7200 bps Saluran Transmisi 26 AWG, 18 kft disimulasikan dengan Butterworth Low-Pass filter dengan frekuensi cut-off 2500 Hz Data yang dapat dikirim hanya satu karakter dan satu arah.

25. DSP UNTUK SKRIPSI PEMROSESAN SINYAL DIGITAL UNTUK PENGENALAN WARNA Spesifikasi System Spektrum Frekuensi dari warna yang dikenali diperoleh dengan Algoritma Real FFT radiks-2 1024 titik Warna yang dapat dikenali hanya hitam, abu-abu dan putih Pengenalan warna menggunakan jaringan saraf tiruan dengan Propagasi Balik

26. DSP UNTUK SKRIPSI NOISE REDUCTION MENGGUNAKAN FILTER ADAPTIVE Spesifikasi System Digunakan Filter Digital FIR dan Algoritma Adaptif Least Mean Square ( LMS ) Noise dihasilkan secara internal (simulasi) berupa Random Noise

27. SARAN UNTUK TOPIK THESIS KEMBANGKAN TOPIK THESIS YANG PERNAH DIBUAT BUAT TOPIK BARU MISALNYA : Data Compression, Adaptive Echo Cancellation, System Identification, Object Detection (RADAR) Dll. PELAJARI DSP MULAI DARI SEKARANG Pelajari Semua Konsep-Konsep Dasar & Umum DSP. Pelajari Teknik-Teknik dan Algoritma Khusus Dari Aplikasi DSP Sesuai Dengan Topik Yang Dipilih. DALAM SATU KELOMPOK THESIS DIUSAHAKAN ADA YANG MENGERTI MATEMATIK, PROGRAMMING DAN ELEKTRONIK

28. REFERENSI “The Scientist and Engineer’s Guide to DSP”, S.W. Smith. “DSP And Microcontroller”, Grover and Deller. www.dspguru.com www.bores.com www.redcedar.com/learndsp.htm

29. Kata-katabijak “Di era ekonomi baru , sumberdaya strategis tidak lagi datang dari kekayaan alam tetapi datang dari kekayaan / kekuatan daya pikir kita “ (John Sculey) “Tidak akan ada Negara yang “miskin” , kecuali karena “ tersingkir ” dari persaingan (Peter Drucker)

30. TERIMA KASIH