Presentasi Skripsi

1
MATA KULIAH PEMROSESAN SIGNAL DIGITAL
HOW DIGITAL SIGNAL PROCESSING WORKS
2
APA YANG DIBAHAS ?
APA ITU DSP ?
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN DSP
APLIKASI DSP
MENGAPA SULIT ?
HOW TO LEARN DSP
HOW DSP WORKS
3
APA ITU DSP ?
DEFENISI

• Dari Asal Kata Pemrosesan Sinyal Secara Digital

• S.W. Smith Matematik, Algoritma dan Teknik
  yang digunakan untuk memanipulasi sinyal
  setelah sinyal tersebut diubah ke bentuk
  digital.

• Dale Grover Setiap penggunaan Prosesor Digital
  untuk memodifikasi Representasi Digital dari
  Sebuah Sinyal.

• Prosesor Digital Setiap Peralatan yang Mampu
  Melakukan Operasi Digital (And, Or,
  Ex-Or, Shift, dsb).

4
APA ITU DSP ?

• Sinyal Besaran Fisika yang Nilainya Bergantung
  (Fungsi) dari Satu atau Lebih Besaran
  Fisika Lainnya. Contoh Sinyal suara
  adalah perubahan tekanan udara yang
  bergantung pada waktu dan posisinya dari sumber
  suara.

• Sinyal Digital Sinyal dengan Discrete Time
  Discrete Value yang Direpresentasikan
  dengan Bilangan Biner (Bit-bit).

Sinyal Digital
Sinyal Analog
5
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN
DI DUNIA
DSP merupakan bagian dari signal processing yang
merupakan cabang dari electrical
engineering.
Sebelum Tahun 1960 pemrosesan sinyal dilakukan
secara analog dengan menggunakan komponen analog
seperti Resistor, Kapasitor, Induktor dan
Transistor.
Pada tahun 1960 ketika komputer digital pertama
kali tersedia maka DSP mulai dilakukan
berkembang.
6
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN
Namun karena pada saat itu komputer sangat mahal
maka DSP hanya diaplikasikan pada bidang-bidang
yang penting saja yaitu
MILITER SONAR (SOUND NAVIGATION AND RANGING)
RADAR (RADIO DETECTION AND RANGING)
EKONOMI OIL EXPLORATION
MEDIS MEDICAL IMAGING
7
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN
Namun sekarang penerapan DSP hampir ke semua
bidang teknologi akibat semakin cepatnya
perkembangan prosesor digital dalam bentuk IC
dimana kecepatan proses meningkat, ukuran yang
semakin kecil dan harga yang terjangkau.
DSP Processor is not far ...
you might not realize that you already use it.
8
APLIKASI
MENGAPA DSP ?

• Trend Masa Depan Teknologi adalah Teknologi
  Digital.
• Keunggulan Digital dibanding Analog
• Kemajuan pesat pada teknologi manufaktur IC
  Digital.
• Fleksibilitas
• Reliability
• Predictable dan Repeatable

9
APLIKASI

• Kemajuan pesat di bidang manufaktur IC digital

• Speed dan Density Meningkat
• Cost dan Size Berkurang
• Interfacing antar sistem mudah

The size is getting smaller, but with better
performances ...
10
APLIKASI

• FLEKSIBILITAS

DIGITAL APPROACH
11
APLIKASI

• RELIABILITY
• Tahan terhadap pengaruh lingkungan
• Tahan terhadap toleransi komponen

12
APLIKASI

• PREDICTABLE dan REPEATABLE
• Input sama akan menghasilkan output sama
• Cocok untuk produksi massal

ABC
13
APLIKASI
14
APLIKASI

• Digital Cell Phones
• Komunikasi Satelit
• Kontrol Motor
• Radar dan Sonar
• Berbagai Aplikasi Audio
• Aplikasi Multimedia
• Medical Ultrasound
• Video Conferencing
• Voice Over Internet
• Analisis Seismic
• Kamera Digital

• Automated inspection
• Vehicle collision avoidance
• Secure communications
• Tapeless answering machines
• Consumer audio
• Cordless phones
• Voice mail
• Navigation equipment
• Modems (POTS, ISDN,...)
• Noise cancellation
• Music synthesis, effects

15
APLIKASI
PRESENTASE APLIKASI DSP
16
MENGAPA SULIT ?
PENYEBAB KESULITAN
LUAS-NYA BIDANG APLIKASI DSP DIMANA SETIAP BIDANG
MEMILIKI KEDALAMANNYA SENDIRI.
BASIS MATEMATIK.
BACKGROUND.
DSP bukan Bidang Study Monolithic, tetapi
Gabungan dari Analog Electronics,
Microprocessor Architecture, Digital Electronics,
Programming, Mathematics, Control Theory,
Communications dan Probability Theory.
17
HOW TO LEARN DSP ?
DUA PENDEKATAN
MEMPELAJARI KONSEP-KONSEP DASAR UMUM YANG
DITERAPKAN PADA SEMUA BIDANG DSP.
MEMPELAJARI TEKNIK-TEKNIK KHUSUS YANG DITERAPKAN
PADA SUATU BIDANG DSP YANG LEBIH SPESIFIK.
18
HOW TO LEARN DSP ?
SUMBER UNTUK BELAJAR DSP
BUKU
BEGINNER
Understanding Digital Signal Processing,Richard
Lyons.
The Scientist and Engineers Guide to DSP, S.W.
Smith. (Online di www.DSPguide.com).
DSP And Microcontroller, Grover and Deller.
19
HOW TO LEARN DSP ?
INTERMEDIATE/CLASSIC
DSP Principles,Algorithms and Applications,
Proakis and Manolakis.
DSP A Practical Approach, Emmanuel C.
Ifeachor.
Signal and Systems Continuous And Discrete,
Rodger E.Ziemer.
ADVANCED
Multirate DSP, R.E. Crochiere and L.R. Rabiner.
Advanced DSP, John G. Proakis.
20
HOW TO LEARN DSP ?
APPLICATION
Digital Communications, Proakis.
DSP In Telecommunications, Kishan Shenoi.
WEBSITE
www.dspguru.com, www.bores.com,
www.bdti.com/faq/dsp_faq.htm
www.redcedar.com/learndsp.htm, dll.
21
HOW TO LEARN DSP ?
SOFTWARE UNTUK SIMULASI
MatLab, Scope DSP, Scope FIR dll.
HARDWARE UNTUK IMPLEMENTASI

• TMS320 series, DSP56 series, DSP96000 series,
  DSP32000 series, DSP16000 series, ADSP2100
  series, ADSP21000 series

TRAINING DAN SEMINAR
22
CARA KERJA DSP SECARA UMUM
HOW DSP WORKS ?
23
Apa yang Bisa Dilakukan Oleh DSP ?
HOW DSP WORKS ?
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.
24
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.
25
DSP MEMANG BERBEDA
HOW DSP WORKS ?
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
26
TUJUAN UTAMA DSP
HOW DSP WORKS ?
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.
27
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.
28
HOW DSP WORKS ?
DSP Menggantikan atau Menambah Performance dari
Peralatan Elektronika Analog.
29
HOW DSP WORKS ?
DSP Menciptakan Aplikasi Baru yang Tak
Mungkin Dilakukan oleh Peralatan
Elektronika Analog.
30
HOW DSP WORKS ?
KEY OF DSPS MATHEMATIC OPERATIONS
TRANSFORMASI FOURIER
Jean Baptiste Fourier Setiap Sinyal terdiri
dari sinyal-sinyal sinus dengan amplitudo dan
fase tertentu
31
HOW DSP WORKS ?
FOURIER TRANSFORM
DISKRET TIME FOURIER TRANSFORM
DISKRET TIME DISKRIT FREKUENSI FOURIER TRANSFORM
DFT
32
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
33
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
34
HOW DSP WORKS ?
KONVOLUSI

• Langkah-langkah KONVOLUSI
• 1. Flipping/Folding
• 2. Shifting
• 3. Multiplication
• 4. Summation

1. Kita flip sinyal kedua
2. Kemudian digeser
3. Kalikan dengan sinyal pertama
4. Jumlahkan daerah di bawah kurva
35
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 untuk
Digital Filtering
36
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
37
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.
38
HOW DSP WORKS ?
KORELASI
Pengukuran kemiripan/kesamaan antara dua sinyal
sebagai fungsi pergeseran waktu.
39
HOW DSP WORKS ?
AUTO KORELASI
3. Sehingga autokorelasi suatu sinyal sinus yang
ber-noise ...
40
HOW DSP WORKS ?
KORELASI SILANG
Suara yang sudah diketahui
Suara terdeteksi
Penggunaan lain pada radar atau sonar untuk
mendeteksi jenis pesawat atau kapal selam.
41
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
42
DSP UNTUK SKRIPSI
TEKNIK QUADRATURE AMPLITUDO MODULATION (QAM)
FILTER DIGITAL UNTUK PENGIRIMAN DATA MELALUI
FREKUENSI VOICE BAND
Diagram Blok Transmitter
43
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.
44
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
45
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
46
DSP UNTUK SKRIPSI
SARAN UNTUK TOPIK SKRIPSI
KEMBANGKAN TOPIK SKRIPSI 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 SKRIPSI DIUSAHAKAN ADA YANG
MENGERTI MATEMATIK, PROGRAMMING DAN ELEKTRONIK
47
REFERENSI
The Scientist and Engineers Guide to DSP, S.W.
Smith.
DSP And Microcontroller, Grover and Deller.
www.dspguru.com
www.bores.com
www.redcedar.com/learndsp.htm
Seminar Prosesor Sinyal Digital Apa, Mengapa
dan Bagaimana ? Pembicara IR. EKO SUPRIYANTO MT
M. ZALFANY U, 25 September 1999
Skripsi-Skripsi Dengan Topik DSP Jurusan Teknik
Komputer
Briefing Praktikum Sistem Pemrosesan
Sinyal Pembicara ENDRA, 01 MARET 2001
48
TERIMA KASIH
HIDUP YANG TAK TERUJI ADALAH HIDUP YANG TAK
LAYAK UNTUK DIHIDUPI
SOKRATES