1 / 48

HOW DIGITAL SIGNAL PROCESSING WORKS

MATA KULIAH PEMROSESAN SIGNAL DIGITAL. HOW DIGITAL SIGNAL PROCESSING WORKS. APA YANG DIBAHAS ?. APA ITU DSP ?. SEJARAH DAN PERKEMBANGAN DSP. APLIKASI DSP. MENGAPA SULIT ?. HOW TO LEARN DSP. HOW DSP WORKS. APA ITU DSP ?. DEFENISI. Dari Asal Kata : Pemrosesan Sinyal Secara Digital.

norman-garrison
Download Presentation

HOW DIGITAL SIGNAL PROCESSING WORKS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  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. VLSI Technology, Computer Architecture, Software Technology 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. Old and obsolete Product re-program re-calculate re-design rebuild New and better product ... ANALOG APPROACH APLIKASI • FLEKSIBILITAS DIGITAL APPROACH

  11. Normal weather Extremely hot Extremely Cold Analog Digital APLIKASI • RELIABILITY • Tahan terhadap pengaruh lingkungan • Tahan terhadap toleransi komponen

  12. Digital Analog Produk 1 XYZ XYZ XYZ UVW Produk 2 APLIKASI • PREDICTABLE dan REPEATABLE • Input sama akan menghasilkan output sama • Cocok untuk produksi massal ABC

  13. Multimedia PC Audio Tools Hand held tools DSP inside Office Automation Navigation System Telecommunications 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 Engineer’s 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. HOW DSP WORKS ? CARA KERJA DSP SECARA UMUM

  23. 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.

  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. 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

  26. 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.

  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 DSP’S 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. 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

  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. 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

  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 untukDigital Filtering

  36. 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

  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. 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.

  39. 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 ...

  40. 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.

  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 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 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

More Related