SIMULASI GELOMBANG SUARA LUMBA-LUMBA BERDASARKAN REKAMAN HYDROPHONE SQ26-H1 BERBASIS MATLAB

ABSTRAK

SIMULASI GELOMBANG SUARA LUMBA-LUMBA
BERDASARKAN REKAMAN
HYDROPHONE SQ26-H1 BERBASIS MATLAB

Oleh

JAYA PRALATAMA

Lumba-lumba hidung botol merupakan mamalia laut yang cerdas dan memiliki
sistem alamiah yang melengkapi tubuhnya sangat kompleks. lumba-lumba juga
memiliki sistem untuk berkomunikasi dan menerima rangsang yang dinamakan
Sound Navigation and Ranging (SONAR). Gelombang suara yang merambat pada
media air dapat ditangkap dengan Hydrophone SQ26-H1. Teknologi alat ini dapat
merekam karakteristik gelombang suara lumba-lumba di bawah air dengan baik
karena tidak sedikit penelitian perekaman suara lumba-lumba menggunakan
Microphone internal Personal Computer (PC) yang hasilnya kurang baik. Terapi
autisme dengan lumba-lumba dapat menurunkan level keautisan pada
individunya. Oleh karena itu analisa karakteristik suara lumba-lumba perlu
dilakukan karena penelitian berikutnya karakteristik tersebut dapat

diimplementasikan pada individu autistik.
Ketiga karakteristik suara lumba-lumba (siulan, lengkingan dan klik) memiliki
fungsi yang berbeda-beda dalam sistem komunikasinya, penelitian ini dilakukan
untuk menganalisa ketiga karakteristik tersebut dengan Software Wavelab 6 dan
menyimulasikan hasil yang didapat dari analisa menggunakan metode
pengkodean wicara Code-Excited Linear Prediction (CELP) pada Matrix
Laboratory (Matlab).
Hasil penelitian yang telah dilakukan karakteristik gelombang suara lumba-lumba
“klik” paling banyak keluar saat berlangsung terapi. Dan pengujian metode CELP
pada laju bitrate 9,6 dan 16 kbps hanya mendekati kualitas sinyal asli.

Kata Kunci: Lumba-lumba hidung botol, Hydrophone SQ26-H1, Autisme,
wavelab 6, CELP, Matlab.

ABSTRACT

SIMULATION OF DOLPHIN SOUND WAVES
RECORDING USING
HYDROPHONE SQ26-H1 BASED ON MATLAB

By

JAYA PRALATAMA

Bottlenose dolphin is an intelligent marine mammals that has a natural system in
the body which is very complex. Dolphins also have a system to communicate and
receive stimulus, called Sound Navigation and Ranging ( SONAR ) .Sound waves
propagating in aqueous media can be captured by hydrophones SQ26-H1.
Technology tools can record dolphins sound wave characteristics underwater
well many research dolphins records voice using the Personal Computer (PC)
internal microphone that the results are less good. Autism therapy with dolphins
can reduce autism at the individual level. Therefore, the analysis of the
characteristics of dolphin sounds subsequent research needs to be done because
these characteristics can be implemented in autistic individuals.
The third characteristic of dolphin sounds ( whistling, burst and click ) have
different functions within the communication system, this study was conducted to
analyze three of these characteristics with Wavelab 6 Software and simulate the
results obtained from the analysis using speech coding method Code-Excited
Linear Prediction (CELP) based on Matrix Laboratory (Matlab).
Results of research conducted sound wave characteristics dolphins " click " at the

most out during a therapy. With CELP methods at a rate of 9.6 and 16 kbps
bitrate only approximate the original signal quality.

Keywords : Bottlenose Dolphin, Hydrophone SQ26-H1, Autism, wavelab 6,
CELP, Matlab.

SIMULASI GELOMBANG SUARA LUMBA-LUMBA
BERDASARKAN REKAMAN
HYDROPHONE SQ26-H1 BERBASIS MATLAB

(Skripsi)

OLEH
JAYA PRALATAMA

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Ilustrasi bunyi dapat terdengar telinga manusia ......................

7

Gambar 2.2. Spektrum bunyi .......................................................................

11

Gambar 2.3. Hydrophone SQ26-H1 .............................................................

14

Gambar 2.4. Spesifikasi Hydrophone SQ26-H1 ..........................................

15

Gambar 2.5. Fitur dan fungsi dari handy recorder zoom H1 .......................

16

Gambar 2.6. Lumba-lumba hidung botol .....................................................

18

Gambar 2.7. Proses pemancaran dan penerimaan suara lumba-lumba ........

21

Gambar 2.8. Anatomi kepala lumba-lumba .................................................

21

Gambar 2.9. Ekolokasi pada lumba-lumba ...................................................

23

Gambar 2.10. Sinyal analog ..........................................................................

24

Gambar 2.11. Sinyal digital ...........................................................................

25

Gambar 2.12. Pengolahan sinyal analog menjadi digital ..............................

26

Gambar 2.13. Bentuk sinyal sinus asli ..........................................................

27

Gambar 2.14. Sinyal sinus yang telah di sampling .......................................

27

Gambar 2.15. Proses pencuplikan suara ........................................................

27

Gambar 2.16. Fenomena aliasing ..................................................................

29

Gambar 2.17. Proses kuantisasi ....................................................................

30

Gambar 2.18. (a) Kuantisasi seragam (kuantisasi tak seragam) ...................

31

Gambar 2.19. Kuantisasi sinyal analog menjadi 16 selang (interval) ............

32

Gambar 2.20. Tampilan depan Matlab ..........................................................

34

Gambar 2.21. Contoh gambar tampilan dari script M-file .............................

38

Gambar 2.22. Skema dasar CELP .................................................................

40

Gambar 2.23. Stuktur frame dan sub-frame ..................................................

42

Gambar 2.24. CELP decoder .........................................................................

43

Gambar 3.1. Sinyal yang telah di filter pada pasien pertama.........................

48

Gambar 3.2. Sinyal yang telah di filter pada pasien kedua ............................

49

Gambar 3.3. Contoh proses cropping sound .................................................

50

Gambar 3.4. Diagram alir penelitian ..............................................................

53

Gambar 4.1. Tampilan spectrum analysis settings pada wavelab 6 ..............

57

Gambar 4.2. Tampilan Multiband compressor sebelum memfilter ..............

58

Gambar 4.3. Tampilan Multiband compressor setelah memfilter .................

59

Gambar 4.4. Tampilan audio error detection and correction .......................

60

Gambar 4.5. Spektrum suara lumba-lumba dari rekaman pasien pertama ....

61

Gambar 4.6. Spektrum suara lumba-lumba dari rekaman pasien kedua ........

62

Gambar 4.7. Grafik amplitudo terhadap frek. biner pasien pertama .............

63

Gambar 4.8. Grafik amplitudo terhadap frek. biner pasien kedua ................

63

Gambar 4.9. Data karakter suara lumba-lumba per-detik pasien pertama .....

65

Gambar 4.10. Data karakter suara lumba-lumba per-detik pasien kedua ......

65

Gambar 4.11. Karakter suara siulan ...............................................................

67

Gambar 4.12. Karakter suara lengkingan .......................................................

68

Gambar 4.13. Krakter suara klik ...................................................................

68

Gambar 4.14. FFT karakter suara siulan ........................................................

69

Gambar 4.15. FFT karakter suara lengkingan ...............................................

70

Gambar 4.16. FFT karakter suara klik ...........................................................

71

Gambar 4.17. Perbandingan sinyal asli siulan dengan 9,6 kbps CELP..........

73

Gambar 4.18. Perbandingan sinyal asli siulan dengan 16 kbps CELP ..........

74

Gambar 4.19. Grafik keseluruhan sinyal sintetk dan sinyal asli siulan ........

75

Gambar 4.20. Perbandingan sinyal asli lengkingan dengan 9,6 kbps CELP

76

Gambar 4.21. Perbandingan sinyal asli lengkingan dengan 16 kbps CELP ..

77

Gambar 4.22. Grafik keseluruhan sinyal sintetk dan sinyal asli lengkingan .

78

Gambar 4.23. Perbandingan sinyal asli klik dengan 9,6 kbps CELP .............

79

Gambar 4.24. Perbandingan sinyal asli klik dengan 16 kbps CELP ..............

80

Gambar 4.25. Grafik keseluruhan sinyal sintetk dan sinyal asli klik .............

81

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK ....................................................................................................

i

LEMBAR JUDUL ........................................................................................

iii

LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................

iv

LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................

v

LEMBAR PERNYATAAN ..........................................................................

vi

RIWAYAT HIDUP ....................................................................................... vii
PERSEMBAHAN ......................................................................................... viii
SANWACANA .............................................................................................

x

DAFTAR ISI ................................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xviii

BAB I

PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ......................................................................

1

1.2. Tujuan Penelitian ..................................................................

3

1.3. Manfaat Penelitian ................................................................

4

1.4. Rumusan Masalah .................................................................

4

1.5. Batasan Masalah ....................................................................

5

1.6. Hipotesis ................................................................................

5

1.7. Sistematika Penulisan ...........................................................

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bunyi .....................................................................................

7

2.1.1. Laju Bunyi ....................................................................

8

2.1.2. Spektrum Bunyi .......................................................... 10
2.1.3. Picth ............................................................................. 11
2.1.4. Loudness....................................................................... 13
2.2. Hydrophone ........................................................................... 14
2.3. Lumba-lumba ......................................................................... 17
2.3.1. Tingkah Laku Lumba-lumba........................................ 19
2.3.2. Komunikasi Lumba-lumba .......................................... 20
2.3.3. Ekolokasi ...................................................................... 22
2.4. Sinyal dan Sistem ................................................................... 23
2.4.1. Sampling ...................................................................... 26
2.4.2. Kuantisasi ..................................................................... 30
2.4.3. Coding .......................................................................... 33
2.5. Sekilas Matlab........................................................................ 33
2.5.1. M-file ............................................................................ 35
2.6. Code-Excited Linear Prediction (CELP) ............................... 38
2.6.1. Pengertian CELP .......................................................... 38
2.6.2. Frame dan sub-frame ................................................... 42
2.6.3. Codebook ..................................................................... 42

2.6.4. CELP decoder .............................................................. 43
2.6.5. Linear predictive coding (LPC) ................................... 44

BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat Penelitian .............................................. 45
3.2. Alat Dan Bahan ..................................................................... 46
3.3. Tahapan Penelitian ................................................................ 46
3.4. Pelaksanaan Penelitian ........................................................... 47
3.5. Simulasi Menggunakan Matlab ............................................. 52
3.6. Diagram Alir Penelitian ......................................................... 53

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Observasi Di Lapangan................................................. 54
4.1.1. Data Hasil Perkaman .................................................... 55
4.2. Pemisahan Karakter Suara Lumba-lumba .............................. 67
4.2.1. Fast fourier transform (FFT) pada ketiga karakter ..... 69
4.3. Hasil pengujian dengan CELP ............................................... 72
4.3.1. Karakter Suara Siulan .................................................. 73
4.3.2. Karakter Suara Lengkingan.......................................... 76
4.3.3. Karakter Suara Klik...................................................... 79

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ............................................................................ 83
5.2. Saraan ..................................................................................... 84

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1. Laju bunyi berdasarkan mediumnya ...........................................

10

Tabel 3.1. Jadwal Penelitian .........................................................................

45

Jangan Pernah Takut Pada
Bayangan Jika Belum Melihat
Objek Dibalik Bayangan Itu
(Jaya Pralatama)

Nothing Can Replace

work.

hard

Luck Is Something That

opportunity

Happens When
Meets With Preparation
(Thomas A Edison)

Aku Persembahkan Sebuah Karya
Ilmiah Ini Untuk Kedua Orang Tuaku

Bapak M. Thamrin
&
Ibu Rohani

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Prabumulih pada tanggal 2 Januari
1991, sebagai anak kedua dari tiga bersaudara pasangan
M.Thamrin dan Rohani.
Pendidikan di Sekolah Dasar Negri 57 Gunung Ibul Timur
Prabumulih diselesaikan pada tahun 2003, Meneruskan
pendidikan di Madrasah Tsanawiyah Pondok Pesantren Raudhatul Ulum Sakatiga
Ogan Ilir diselesaikan pada tahun 2006, dan Sekolah Menengah Kejuruan YPS
Prabumulih diselesaikan pada tahun 2009.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung pada tahun 2010 melalui jalur Ujian Mandiri. Selama
menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Dasar Konversi
Energi Elektrik, dan aktif diberbagai organisasi yaitu di HIMATRO Unila sebagai
Anggota Divisi Pengaderan 2011-2012 dan Kepala Divisi Pengaderan 2012-2013,
HmI (Himpinan mahasiswa Islam) sebagai Kepada Bidang Komunikasi Umat
2013-2015, FOPMALA (Forum Penyelam Mahasiswa Lampung) sebagai Kepala
Divisi DIKLAT 2013-2014, pada tahun 2013 penulis melaksanakan Kerja Praktik
di PT. Jembo Cable Company Tbk Tangerang ditempatkan di Departement
Maintenance untuk mencari wawasan di dunia Industri dan mengaplikasikan ilmu
yang didapat diperkuliahan.

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S.W.T yang telah memberikan rahmat
dan berkat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi dengan judul
“Simulasi Gelombang Suara Lumba-lumba Berdasarkan Rekaman Hydrophone
SQ26-H1 Berbasis Matlab”. Ini adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Lampung.

Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik
dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini sangatlah sulit bagi
penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada :

1.

Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung;

2.

Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Lampung;

3.

Ibu Herlinawati, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung, sekaligus Dosen Pembimbing Utama yang telah
memberikan arahan, saran, motivasi dan semangat dalam proses penyelesaian
skripsi ini;

4.

Ibu Dr. Ir. Sri Ratna Sulistiyanti, M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua
atas kesediaan, arahan, saran, serta dorongan semangat dalam proses
penyelesaian skripsi ini;

5.

Bapak M. Komaruddin, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji yang telah
berkenan memberikan masukan, kritik, dan saran dalam penyelesaian skripsi
ini;

6.

Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik dan
bapak/ibu Dosen yang telah memberikan ilmu serta wawasan selama penulis
menimba ilmu di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

7.

Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Elektro atas bantuannya dalam
mengurus masalah administrasi selama penulis menjadi mahasiswa;

8.

Kedua Orang Tuaku Bapak M. Thamrin dan Ibu Rohani, Kakak ku Ferlys
Natalia dan adik tercinta Yeni Marinata terima kasih atas do’a dan dukungan
baik matrial maupun moril kepada penulis untuk mendapatkan gelar Sarjana
Teknik.

9.

Keluarga besar yang berada di Bandar Lampung, Mak Roni, minan masturah,
kak indah bang hendi dll telah membantu baik matrial maupun moril.

10. Septi Maya Falenti sebagai orang spesial yang setia menemani dan membantu
dalam perjalanan penulis selama proses penyelesaian skripsi ini.
11. Dolphin Therapy Ocean Dream Samudera Ancol, Pak Chandra, Mas Mio dan
lumba-lumba (Marcos

dan Wongso)

yang telah membantu

dalam

pengambilan data.
12. Kak Ilhami Agung T, S.T., Kotjong C, S.T., Arif W, Taufik R, Rendy, kakek
dll sebagai Sahabat yang telah menemani dan membantu penulis dalam suka

maupun duka selama berada di kampus, serta saling berbagi ilmu dalam
obrolan kosong yang memiliki makna tersirat.
13. Angkatan 2010 seperjuangan lahir dari Rahim HIMATRO yang tak
terlupakan Fendi, Jerry, Rahmad, Oji, Victor, Anwar, Andri, Aji, Seto, Sam,
Budi, Aprizal, Haki, Jo, Nanang, Maulana, Khoirul, Nuril, Bagus, Mahe,
Derry, Reja, Reynold, Neas, Jeffry, Ogek, Muth, Ipin, Dani, Bripda Andika,
Syi’arandi, wendy dan seluruh angkatan 2010, Terima kasih atas canda
tawanya kawan-kawan.
14. Adik-adik HIMATRO Rio, Salim, Winal, Yogi, Sivam, Aji, Ipan, Guntur,
Rama, Darma, Panji, Windu, Rizki Krui, Anwar Ciripa, Agung, Aji I, Gita,
Didi, Yayan dll terima kasih atas kerjasamanya.
15. Keluarga besar HmI (Himpunan Mahasiswa Islam) Cabang Bandar Lampung
Komisariat Teknik UNILA yang telah bersedia berbagi pengalaman
berorganisasi.
16. Keluarga besar FOPMALA (Forum Penyelam Mahasiswa Lampung).
17. Seluruh angkatan 2008, 2009, 2011, 2012, 2013, 2014 dan Civitas Jurusan
Teknik Elektro.

Setiap karya yang dibuat oleh manusia, tidak lepas dari kesalahan. Begitupun
dengan tugas akhir ini. Kami menyadari masih banyak kekurangan, dengan segala
kerendahan hati kami memohon maaf.

Bandar Lampung, 28 Maret 2015
Penulis

Jaya Pralatama

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Ancol taman impian atau biasa disebut Ancol sudah ditujukan sebagai sebuah
kawasan wisata terpadu oleh Pemerintah Provinsi DKI Jakarta. Untuk
mewujudkan tujuan tersebut, Pemda DKI menunjuk PT Pembangunan Jaya
sebagai Badan Pelaksana Pembangunan (BPP) proyek ancol yang dilakukan
secara bertahap sesuai dengan peningkatan perekonomian nasional serta daya
beli masyarakat. Objek wisata yang didirikan pada tahun 1966 ini senantiasa
menciptakan lingkungan sosial yang lebih baik melalui sajian hiburan
berkualitas yang berunsur seni, budaya dan pengetahuan. Gelanggang
samudra ancol (Samudra) merupakan theme park ketiga yang dikembangkan
oleh ancol yang merupakan edutainment theme park bernuansa konservasi
alam yang memberikan pengalaman kepada pengunjung untuk mengenal
lebih dekat dan menyayangi aneka satwa antara lain lumba-lumba, paus putih,
anjing laut, dan sinema 4D. Yang juga menjadi tempat bagi fisio terapi
individu autistik dalam melakukan penelitian guna membantu mengurangi
ganguan sistem saraf otak (neurologi) pada individu autistik.

2

Lumba-lumba adalah mamalia laut yang sangat cerdas, selain itu sistem
alamiah yang melengkapi tubuhnya sangat kompleks. Sehingga banyak
teknologi yang terinspirasi dari lumba-lumba. Salah satu contoh lumba-lumba
memiliki sistem yang digunakan untuk berkomunikasi dan menerima
rangsang yang dinamakan sistem Sound Navigation And Ranging (SONAR),
sistem ini dapat menghindari benda-benda yang ada di depan lumba-lumba,
sehingga terhindar dari benturan (Judirman Djalimin. 2010).

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi semakin pesat terutama di
dunia elektronika. Ada banyak media yang bisa di pergunakan untuk sarana
mengalirkan arus listrik dan cepat rambat gelombang bunyi salah satunya
adalah media air. Hydrophone adalah suatu alat yang dapat menangkap
gelombang suara dibawah air yang dipancarkan oleh suatu objek. Teknologi
hydrophone sudah banyak dikembangkan di negara maju untuk pengambilan
contoh suara di bawah air, bahkan terdapat hydrophone profesional yang di
lengkapi dengan software untuk memisahkan antara noise dengan suara yang
dibutuhkan dengan kualitas tinggi dan harga yang mahal. Contohnya
hydrophone profesional SQ26-H1 dengan jangkauan frekuensi 20 Hz sampai
50 kHz dari lembaga Cetacean Research Technology USA yang
mengembangkan penelitian terhadap cetacean dan memproduksi hydrophone
dengan teknologi tinggi serta harga yang sepadan dengan kualitas alat.
Komponen utama dari hydrophone yaitu piezoelektrik yang bekerja dengan
menangkap gelombang suara di dalam air, kemudian gelombang suara
dipancarkan melalui pengeras suara. (Cetacean Research Technology).

3

Dari beberapa hal di atas penulis ingin menyimulasikan data hasil rekaman
hydrophone SQ26-H1 untuk mengetahui karakteristik gelombang suara
lumba-lumba, dan memisahkan karakter-karakter suara tersebut satu sama
lain serta menganalisa gelombang suara lumba-lumba yang terekam pada
hydrophone SQ26-H1 saat berlangsungnya terapi. juga tidak sedikit
penelitian mengenai identifikasi gelombang suara lumba-lumba, tetapi tidak
menggunakan hydrophone. Hanya mengandalkan microphone internal dari
personal computer (PC) yang hasil dari rekaman kurang akurat. Ketika
karakter suara sudah diketahui dan kualitas sinyal telah teruji baik, maka
penelitian ini akan menjadi referensi penelitian lanjutan untuk membuktikan
efek dari pengaruh gelombang suara lumba-lumba pada individu autistik.

1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah :
1. Merekam gelombang suara yang dikeluarkan lumba-lumba hidung botol
yang terdapat di gelanggang samudra ancol.
2. Mengolah gelombang suara lumba-lumba dalam ekstensi “.wav”
menggunakan software wavelab 6.
3. Menganalisa data perekaman gelombang suara lumba-lumba saat proses
terapi berlangsung.
4. Menguji ketiga jenis karakter gelombang suara lumba-lumba hidung botol
(siulan, lengkingan dan klik) dengan metode Code-Excited Linear
Prediction (CELP) pada Matrix Laboratory (Matlab).

4

1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Dapat digunakan sebagai referensi dalam menganalisa karakter gelombang
suara lumba-lumba (siulan, lengkingan, klik).
2. Dapat diimplementasikan sebagai media terapi individu autistik jika dalam
penelitian selanjutnya suara ini terbukti menurunkan level autisme.

1.4. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana memproses sinyal dalam ekstensi “.wav” menggunakan
software Matlab.
2. Bagaimana memfilter frekuensi rendah yang tercampur pada karakter
suara lumba-lumba menggunakan software wavelab 6.
3. Bagaimana memproses ketiga karakter suara lumba-lumba dengan metode
CELP pada software Matlab.
4. Bagaimana menganalisa karakteristik suara yang dikeluarkan lumbalumba saat proses terapi berlangsung.

5

1.5. Batasan Masalah
Penelitian ini akan dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
1. Pengambilan data dilakukan di gelanggang samudra ancol dengan dua
ekor lumba-lumba (Marcos dan Wongso) terlatih.
2. Gelombang suara yang diambil dari perekaman adalah gelombang suara
lumba-lumba dan semua noise yang terekam oleh hydrophone.
3. Data yang akan diproses adalah data dengan ekstensi “.wav”.
4. Hydrophone yang digunakan adalah SQ26-H1 dengan range frekuensi 0,02
sampai 50 kHz.
5. Software Matlab hanya digunakan untuk penerapan metode Code-Excited
Linear Prediction (CELP) pada bit rate 9,6 kbps dan 16 kbps.
6. Software wavelab 6 hanya digunakan untuk memfilter frekuensi rendah
dan memisahkan ketiga karakter suara lumba-lumba.
7. Hanya menganalisa suara lumba-lumba saat proses terapi berlangsung.

1.6. Hipotesis
Dalam

proses

terapi

individu

autistik,

lumba-lumba

akan

banyak

mengeluarkan suara dengan karakter klik. Karena karakter ini digunakan
lumba-lumba untuk berinteraksi dan bernavigasi.

6

1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam penelitian ini yaitu terdiri atas :
BAB I

PENDAHULUAN

Berisikan tentang latar belakang, tujuan, perumusan masalah, batasan
masalah, manfaat, hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bagian ini menerangkan tentang teori dan literatur penggunaan hydrophone
SQ26-H1 sebagai perekam gelombang suara lumba-lumba, karakteristik suara
lumba-lumba hidung botol, dan teori-teori dasar yang mendukung dalam
penyimulasian.
BABIII

METODE PENELITIAN

Berisikan tentang penelitian yang dilakukan diantaranya waktu dan tempat
penelitian, alatdan bahan, langkah-langkah pemrograman.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Membahas tentang pengambilan data, analisa terhadap kinerja program yang
telah dilakukan, dan hasil perbandingan data
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Memuat tentang kesimpulan dan saran tentang penelitian yang telah
dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Bunyi
Sumber bunyi adalah semua benda yang bergetar dan menghasilkan bunyi
yang merambat melalui medium atau zat perantara. Gelombang bunyi
terdiri dari molekul-molekul yang bergetar merambat ke segala arah,
molekul-molekul

itu

berdesakan

dibeberapa

tempat,

sehingga

menghasilkan wilayah tekanan tinggi atau perapatan (compression), tapi
ditempat lain merenggang (rarefaction), sehingga menghasilkan wilayah
tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara
bergantian bergerak melalui medium atau zat penghantar berupa udara,
gas, zat cair dan zat padat. Dengan prinsip tersebut gelombang ini
termasuk gelombang longitudinal. (Tipler, Paul A. 1998)

Gambar 2.1. Sebuah ilustrasi bagaimana bunyi dapat terdengar telinga manusia

8

Gambar 2.1 merupakan ilustrasi dari proses perambatan gelombang bunyi
melalui medium udara. Sumber bunyi dihasilkan oleh sumber suara yaitu
speaker yang berfungsi sebagai osilator (penghasil getaran). Pada medium
udara terjadi proses peregangan dan perapatan pada partikel-partikel
dimedia udara, proses itu terjadi dengan sangat cepat dan semakin lama
bunyi dari sumber akan diterima oleh pendengar dengan menggetarkan
membran yang ada pada telinga manusia.

2.1.1. Laju Bunyi
Laju dari sembarang gelombang mekanik (transversal dan longitudinal),
bergantung pada sifat-sifat inersial medium (yang menyimpan energi
kinetik) dan sifat-sifat elastik medium (yang menyimpan energi potensial)
yang diformulasikan secara matematis ;

√

√

dimana (untuk gelombang transversal) τ adalah tegangan dalam dawai dan
adalah kerapatan linear dawai. Jika medium adalah udara dan gelombang
adalah longitudinal, kita dapat menebak bahwa sifat inersial, berkaitan
dengan , adalah kerapatan volume ρ udara.
Ketika gelombang melewati udara, energi potensial berkaitan dengan
perapatan (compression) dan perenggangan (rarefaction) volume elemen
molekul-molekul udara. Sifat-sifat yang menentukan kelanjutan dimana

9

suatu elemen medium berubah volumenya ketika tekanan (gaya per satuan
luas) pada elemen tersebut berubah disebut modulus Bulk (B) dengan
satuan Pascal (Pa).

⁄
Di sini

ΔV

/V adalah perubahan fraksi dalam volume yang dihasilkan oleh

perubahan Δp. Satuan SI untuk tekanan adalah N/m2, yang diberi nama
khusus, Pascal (Pa). Dari persamaan 2-2 dapat kita lihat bahwa satuan
untuk modulus Bulk (B) juga Pascal (Pa). Tanda Δp dan ΔV selalu
berlawanan. Ketika kita meningkatkan tekanan pada elemen (Δp positif),
volumenya menurun (ΔV negatif). Kita menyertakan tanda negatif dalam
persamaan 2-2 sehingga B selalu bilangan positif. Sekarang gantikan B
untuk τ dan ρ untuk

dalam persamaan 2-1, maka menghasilkan.

√

dimana :
v = kecepatan atau laju bunyi di udara (m/s)
B = modulus Bulk (Pa)
ρ = densitas (kg/m3)

10

Setiap zat penghantar gelombang bunyi memiliki laju perambatan yang
berbeda-beda bergantung pada sifat zat tersebut (Halliday, D. resnick, R.
walker, J. 2010). Dapat dilihat pada tabel 2.1 dibawah ini.

Tabel 2.1 laju bunyi berdasarkan mediumnya
Medium

Laju Bunyi

Udara
Udara (0 ºC)
Helium
Hidrogen
Air
Air laut
Besi
Gelas
Plastik
Aluminium
Kayu keras

340
331
1.005
1.300
1.440
1.560
5.000
4.500
2.680
5.100
4.000

2.1.2. Spektrum Bunyi
Frekuensi audio (audio frequency) merujuk sebagai getaran periodik yang
frekuensinya dapat didengar oleh rata-rata manusia. Frekuensi-frekuensi
yang dapat didengar oleh manusia disebut audio atau sonik. Range
frekuensi yang umumnya dapat didengar berkisar dari 20 Hz sampai
20.000 Hz. Frekuensi-frekuensi di atas 20.000 Hz sampai 20 MHz disebut
ultrasonik (ultrasonic) gelombang ini sering digunakan untuk pemeriksaan
kualitas produksi di dalam industri. Di bidang kedokteran, gelombang ini
digunakan untuk diagnosis dan pengobatan, karena mempunyai daya
tembus jaringan yang sangat kuat. sedangkan frekuensi-frekuensi di bawah
20 Hz disebut infrasonik (infrasonic).

11

Gambar 2.2. Spektrum bunyi

Penting untuk diingat bahwa kata “bunyi” (sound) mengacu kepada sebuah
fenomena perambatan gelombang pada sebuah medium, sedangkan kata
“suara” (voice) mengacu kepada bunyi yang dihasilkan dari organ tubuh
manusia, yaitu membran getar pada organ-organ bicara manusia. Kata
“audio”, “sonik", “audiosonik”, dan “akustik” secara umum diartikan
sebagai jangkah frekuensi (frequency range) dari spektrum bunyi yang
dapat dideteksi / didengar oleh manusia, walaupun sebenarnya kata
“akustik” (acoustic) sendiri merupakan suatu inter-disiplin ilmu yang
mempelajari bunyi. (Tipler, Paul A. 1998)

2.1.3. Pitch
Pitch berhubungan dengan sensasi perubahan frekuensi pada bunyi oleh
pendengar (manusia) pitch sangat dekat hubungannya dengan frekuensi,
tetapi keduanya sebenarnya berbeda. Frekuensi ialah sebuah objek, suatu
konsep ilmiah, sedangkan pitch subjektif. Pitch hanya sebuah persepsi
subjektif pendengar (manusia) yang menyatakan suatu bunyi itu tinggi
atau rendah. Makin tinggi frekuensi (dalam besaran fisika), maka manusia
akan menyatakan bahwa pitch dari bunyi tersebut makin tinggi, terkadang

12

juga dinyatakan bahwa bunyi itu semakin melengking. Gelombang bunyi
sendiri tidak mempunyai pitch.
Istilah pitch hanya dipakai bila gelombang bunyi yang didengar hanya
terdiri dari satu buah frekuensi tunggal. Jika istilah pitch dipakai dalam
sebuah sumber bunyi dengan frekuensi tidak tunggal (seperti alat musik
dan suara manusia), maka istilah pitch mengacu pada perubahan frekuensi
dasarnya (frekuensi fundamental).
Frekuensi (f) gelombang bunyi menyatakan berapa banyaknya osilasi yang
terjadi selama waktu tertentu, biasanya dalam satu detik. Frekuensi
diekspresikan dalam banyaknya siklus per detik dengan satuan ukur dalam
Hertz (Hz). Lima Hz diartikan sebagai osilasi lima siklus penuh
(sempurna) per-detik.
Kebalikan dari frekuensi, yaitu periode (T). Periode suatu gelombang
diartikan sebagai berapa lamanya waktu yang dibutuhkan untuk
melakukan sebuah osilasi sempurna.

dimana f ialah frekuensi dalam Hz dan T ialah periode dalam detik.
(Raymond A. Serway dan John W. Jewett, Jr. 2011).
Terdapat hubungan matematis sederhana antara panjang gelombang ( ),
periode (T), dan frekuensi (f), yaitu kecepatan atau laju (v). Karena
kecepatan ialah jarak dibagi oleh waktu, maka dapat kita turunkan suatu
persamaan :

13

atau dengan mengganti T dengan f, maka didapat :

dimana : v = kecepatan atau laju gelombang (m/s)
= panjang gelombang (m)
T = periode gelombang (s)
f = frekuensi gelombang (Hz)

2.1.4. Loudness
Loudness berhubungan dengan sensasi perubahan amplitudo pada bunyi
oleh si pendengar (manusia). Loudness sangat dekat hubungannya dengan
intensitas bunyi (I), tetapi keduanya sebenarnya berbeda. Intensitas ialah
sebuah objek, suatu konsep ilmiah, sedangkan loudness subjektif.
Loudness hanya sebuah persepsi subjektif pendengar (manusia) yang
menyatakan suatu bunyi itu besar atau kecil. Makin besar intensitas (dalam
besaran fisika), maka manusia akan menyatakan bahwa loudness dari
bunyi tersebut makin besar, terkadang juga dinyatakan bahwa bunyi itu
semakin bising.
Berdasarkan teori gelombang, amplitudo (ym) dari suatu gelombang adalah
besar

dari

perpindahan

maksimum

elemen-elemen

dari

posisi

14

kesetimbangannya ketika gelombang melewati posisi tersebut. Pada ym,
Subskrip m menandakan maksimum. Karena ym adalah magnitudo, maka ym
selalu kuantitas positif, Amplitudo gelombang tidak mempengaruhi laju
(v) gelombang, yang berarti juga tidak mempengaruhi frekuensi (f) dan
panjang gelombang ( ). (Raymond A. Serway dan John W. Jewett,
Jr.2011).

2.2.

Hydrophone
Hydrophone adalah perangkat elektronika yang digunakan untuk
menangkap bunyi di bawah air. Bunyi yang dihasilkan berbentuk
gelombang

suara

kemudian

diubah

menjadi

sinyal

audio

yang

diterjemahkan dalam bentuk data yang terukur. Komponen utama dari
hydrophone ini adalah piezoelektrik yang berfungsi sebagai pengubah
gelombang suara menjadi sinyal audio.

Gambar 2.3. hydrophone SQ26-H1

15

Gambar 2.3 merupakan gambar hydrophone profesional dengan teknologi
yang tinggi dan harga yang mahal. Transduser yang digunakan memiliki
jangkauan frekuensi dari audiosonik sampai ultrasonik yaitu 20 Hz sampai
50 kHz. menggunakan kabel penghubung yang rendah noise dan bebas
oksigen dengan panjang 10 meter sangat memungkinkan kabel ini menjadi
media yang tepat sebagai konduktor untuk penunjang teknologi tranduser
dari perangkat hydrophone tersebut. Data yang didapat dari tranduser akan
di simpan oleh handy recorder dengan menggunakan micro memory card
(MMC).

Gambar 2.4. spesifikasi hydrophone SQ26-H1

16

Gambar 2.4 merupakan spesifikasi dari hydrophone yang akan digunakan
dalam proses pengambilan contoh suara. Mempunyai spesifikasi yang
tinggi sehingga memungkinkan untuk melakukan pemrosesan suara
dengan baik. Tedapat banyak jenis hydrophone yang diproduksi oleh
Cetacean Research Technology salah satunya jenis transduser SQ26 yang
digunakan dalam penelitian ini. Sedangkan H1 adalah jenis handy
recorder yang diproduksi oleh perusahaan tersebut.

Gambar 2.5. fitur dan fungsi dari handy recorder Zoom H1

17

handy recorder pada gambar 2.5 merupakan alat perekam dari
pengaplikasian piezoelektrik SQ26 yang dirancang khusus untuk
pendukung perangkat piezoelektrik tersebut. Fitur-fitur yang tersedia pada
handy recorder adalah prosedur standar untuk melakukan proses
perekaman seperti tombol power (on/off), record (start/stop), volume (+,-),
speaker internal, low cut (on/off), screen indicator dan lain-lain. Setelah
data diterima dan direkam oleh handy record, data tersebuat akan
tersimpan pada micro memory card (MMC). (Cetacean Research
Technology).

2.3.

Lumba-lumba
Lumba-lumba adalah mamalia laut yang sangat cerdas, sistem alamiah
yang melengkapi tubuhnya sangat kompleks sehingga banyak teknologi
yang terinspirasi dari lumba-lumba. Salah satu contoh adalah sistem yang
digunakan untuk berkomunikasi dan menerima rangsang yang dinamakan
sistem Sound Navigation And Ranging (SONAR), sistem ini digunakan
untuk lumba-lumba bernavigasi pada kondisi normal maupun kondisi
gelap (kedalaman laut), menghindari serangan predator, mencari makan
dan para ilmuan percaya SONAR pada lumba-lumba dapat merangsang
sistem saraf otak manusia. Teknologi ini juga diterapkan dalam pembuatan
radar kapal selam. Ada banyak jenis lumba-lumba yang hidup di sungai
dan laut seluruh dunia salah satunya jenis lumba-lumba hidung botol
(Tursiops truncatus) mamalia yang termasuk kedalam Ordo Cetacea dan
Famili Delphinidae. Yang hidup berkelompok dalam kesehariannya untuk
mencari makan dan beraktivitas. Lumba-lumba yang lebih kecil dan

18

berbadan lebih ramping hidup di perairan lepas pantai, sedangkan yang
lebih besar memiliki badan dan kepala yang lebih tegap dan hidup di
perairan dalam. Paruhnya cukup pendek dengan rata-rata 40 buah gigi
pada setiap rahangnya. Panjang tubuhnya mencapai 4 m dengan berat 150650 kg. Punggungnya berwarna abu-abu kebiruan atau abu-abu kecoklatan
yang dilengkapi sirip punggung setinggi 23 cm. Sementara bagian perut,
dada dan lehernya berwarna putih atau abu-abu pucat. Lumba-lumba jenis
ini memiliki intelegensi yang tinggi terbukti dari kemampuannya untuk
dilatih dengan cepat dalam melakukan prosedur-prosedur rumit seperti
gerakan akrobat dengan hanya memperhatikan beberapa contoh yang
diberikan. Dan juga sering menampik air dengan menggunakan ekornya
dan melompat sampai ketinggian beberapa meter dari permukaan laut lalu
mereka mengikuti gelombang ombak atau gelombang yang ditimbulkan
oleh kapal laut. (Destari, Ayu. 2007).

Gambar 2.6. Lumba-lumba hidung botol (Tursiops truncatus).

19

2.3.1. Tingkah Laku Lumba-lumba
Mamalia laut melakukan berbagai macam gerakan dan tingkah laku yang
berhubungan dengan kehidupannya. Tingkah laku lumba-lumba ini sangat
beragam, mulai dari yang sangat jelas terlihat sampai yang sangat jarang
dilakukan, namun dapat dipelajari beberapa jenis tingkah laku dari lumbalumba sehingga bisa mengartikan tingkah laku tersebut. (Siahainenia, S. R.
2010).
Berikut adalah tingkah laku lumba-lumba :
A. Bow riding adalah gerakan lumba-lumba berenang mengikuti gerakan
kapal.
B. Aerials adalah Gerakan lumba-lumba melompat sangat tinggi, salto,
berbalik dan berputar di udara.
C. Stationary adalah lumba-lumba diam tidak melakukan pergerakan.
D. Travelling adalah Gerakan lumba-lumba membentuk kelompok dalam
kegiatan mencari mangsa dan pergerakan untuk migrasi.
E. Lobtailing adalah Gerakan mengangkat fluks ke luar permukaan air
dan memukul-mukulkan ke permukaan air.
F. Feeding adalah Kegiatan yang dilakukan ketika sedang mencari
makan, biasanya ditandai adanya schooling ikan di dekat lumbalumba.
G. Avoidance adalah Gerakan lumba-lumba yang menghindar dari kapal.

20

2.3.2. Komunikasi Lumba-lumba
Lumba-lumba tidak memiliki pita suara dan jarang terlihat mengeluarkan
gelembung ketika menghasilkan suara untuk berkomunikasi. suara lumbalumba dapat dikelompokan menjadi tiga jenis yaitu klik (ekolokasi), siulan
dan lengkingan/dengkuran. Suara ini digunakan untuk berkomunikasi,
melacak lingkungan sekitar dan berkembang biak (intraseksual). suara ini
berasal dari sistem hidungnya. Setiap tipe suara yang dihasilkan lumbalumba bervariasi yaitu siulan (0,8-24 kHz), lengkingan (2-2,8 kHz)
biasanya suara ini keluar ketika lumba-lumba sedang tertekan dan emosi,
yang ketiga adalah klik suara untuk melacak gaung, beberapa penelitian
berpendapat berbeda pada range frekuensi yang digunakan lumba-lumba
untuk berekolokasi ada yang mengatakan 0,2-150 kHz (Simmonds et al.,
2004) dan ada juga yang menyatakan ekolokasi pada lumba-lumba hanya
pada frekuensi ultrasonik yaitu 20-150 kHz. Proses pembuatan suara
didalam air yang dilakukan lumba-lumba yaitu menggunakan kantung
udaranya untuk membuat suara. Kantung kecil ini berada di bawah lubang
udara. Ketika mereka keluar permukaan untuk mengambil napas, mereka
mengambil sejumlah udara yg akan masuk ke lubang udara mereka. Udara
yg dihirup ini akan mengisi kantung dan menyebabkan tekanan untuk
membuat suara, artinya kantung itu berfungsi sebagai resonator. Mereka
membuat suara dari pergeseran udara belakang dan depan diantara kantung
udaranya.

21

Gambar 2.7. proses pemancaran dan penerimaan suara lumba-lumba.

Gambar 2.8. anatomi kepala lumba-lumba

Lumba-lumba berkomunikasi dengan sesama jenisnya atau dengan spesies
lain dengan berbagai cara terutama dalam bentuk sinyal akustik. Suara
lumba-lumba berada pada kisaran frekuensi 200 Hz sampai 150 KHz.
(W.L, Wiltlow. Arthur N. Popper. Richard R. Fay. 2000).

22

2.3.3. Ekolokasi
Ekolokasi merupakan lacak gaung yang menjadi sensor utama lumbalumba karena akustik merupakan sarana yang paling efektif dan efisien
untuk

berkomunikasi

pada

lingkungan

perairan.

Lumba-lumba

mentransmisikan sinyal akustik pada bagian kepala (melon) dan menerima
pantulannya dari rahang bawah. Pantulan tersebut memungkinkan lumbalumba untuk mengetahui bentuk, ukuran, tekstur dan jarak dari obyek. Hal
ini sangat berguna sebagai alat navigasi, untuk mencari mangsa dan
menghindar dari predator. Suara dengan durasi, panjang gelombang,
amplitudo, frekuensi, interval dan pola suara yang berbeda ditransmisikan
untuk tujuan yang berbeda pula. Karakter dari suara yang dihasilkan
lumba-lumba dapat digunakan sebagai teknik untuk terapi bagi anak-anak
yang memiliki masalah psikis maupun keterbelakangan mental atau
individu autistik dan untuk penderita stroke.
Ekolokasi yang digunakan lumba-lumba sama seperti sistem SONAR yang
memungkinkan lumba-lumba berkomunikasi saat malam hari atau pada
kedalaman tertentu ketika cahaya tidak terjangkau. Saat ekolokasi lumbalumba mengeluarkan bunyi klik gelombang ultrasonik sekitar 40 sampai
150 kHz dengan rentan waktu 50 sampai 138 mikrodetik secra berurutan.
(W.L, Wiltlow. Arthur N. Popper. Richard R. Fay. 2000).

23

Gambar 2.9. ekolokasi pada lumba-lumba

2.4.

Sinyal Dan Sistem
Konsep dan ide mengenai sinyal dipergunakan dan memainkan peran
penting di berbagai bidang seperti elektronika, komunikasi, penerbangan,
biomedis, sistem produksi dan distribusi energi, sistem kendali, serta
pengolahan suara / bunyi. Sinyal adalah fenomena dari lingkungan yang
terukur atau terkuantisasi, sementara sistem adalah bagian dari lingkungan
yang menghubungkan sinyal dengan sinyal lainnya atau dengan kata lain
merespon sinyal masuk dengan menghasilkan sinyal keluaran.
Pada dasarnya semua suara audio, baik vokal maupun bunyi tertentu
merupakan suatu bentuk dari getaran. Ini menandakan semua audio
memiliki bentuk gelombangnya masing-masing. Umumnya bentukan
gelombangnya disebut dengan sinyal analog. Sinyal analog bekerja dengan
mentransmisikan suara dalam bentuk gelombang kontinu. Dua parameter
atau karakteristrik terpentig yang dimiliki oleh isyarat analog adalah
amplitudo dan frekuensi. Isyarat analog biasanya dinyatakan dengan
gelombang sinus, mengingat gelombang sinus merupakan dasar untuk
semua bentuk isyarat analog. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa

24

berdasarkan analisis fourier, suatu sinyal analog dapat diperoleh dari
perpaduan sejumlah gelombang sinus. Dengan menggunakan sinyal
analog, maka jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak yang jauh,
tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise. Gelombang pada sinyal
analog yang umumnya berbentuk gelombang sinus memiliki tiga variabel
dasar, yaitu amplitudo, frekuensi dan fasa.
1. Ampitudo merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal
analog.
2. Frekuensi adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam satuan detik.
3. fasa adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu.

Gambar 2.10. sinyal analog

Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat merubah sinyal
menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga
tidak mudah terpengaruh oleh noise, proses informasinyanya pun mudah,
cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan siyal digital hanya mencapai
jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga
dikenal dengan sinyal diskrit. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini
biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital.
Sebauah bit dapat beupa nol (0) atau satu.

25

Gambar 2.11. sinyal digital

Sinyal digital merupakan bentuk sampling dari sistem analog. Digital pada
dasarnya dikodekan dalam bentuk biner (hexa). Besarnya nilai suatu
sistem digital dibatasi oleh lebarnya atau jumlah bit (bandwidth).
Sinyal digital memiliki berbagai keistimewaan yang unik, yang tidak dapat
ditemukan pada teknologi analog, yaitu :
1. Mampu mengiriman informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat
membuat informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.
2. Penggunaan

yang

berulang-ulang

terhadap

informasi

tidak

mempengaruhi kualitas dan kuantitas informasi itu sendiri.
3. Informasi dapat dengan mudah diperoses dan dimodifikasi kedalam
berbagai bentuk.
4. Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan
mengirimnya secara interaktif.

Didalam menyimpan, menampilkan dan mengolah sinyal audio pada
komputer, sinyal analog harus melalui proses digitasi. Proses tersebut
melalui dua tahap, yaitu sampling dan kuantisasi. Proses tersebut sering
disebut dengan konversi analog ke digital (A/D). (Dewi P, Silvia. 2011).

26

Gambar 2.12. pengolahan sinyal analog menjadi sinyal digital

2.4.1. Sampling
Sinyal suara merupakan sinyal yang tidak terbatas dalam domain waktu
(finite time interval). Suara lumba-lumba akan menghasilkan sinyal analog
yang terus kontinu. Untuk keperluan pemrosesan dalam transformasi
fourier maka sinyal suara harus di bentuk dalam potongan-potongan waktu
yang terbatas (infinite time interval) dengan proses sampling. Sampling
merupakan proses merepresentasikan sinyal waktu kontinu (sinyal analog)
dengan sinyal tercecah pada sumbu waktu diskrit. Sebagai contoh sinyal
kontinu x(t) pada domain waktu sebagai sinyal diskrit x[n] dengan
mengambil nilai x(t) pada interval nTs. Frekuensi sampling didapatkan dari
persamaan fs = 1/Ts. Apabila range kisaran (amplitudo) bervariasi secara
cepat, diperlukan Ts lebih kecil untuk mendapatkan aproksimasi yang
tepat untuk x(t).

27

Gambar 2.13. bentuk sinyal sinus asli

Gambar 2.14. bentuk sinyal sinus yang telah di sampling

Gambar 2.15. proses pencuplikan suara

28

Gambar 2.13 memperlihatkan bentuk sinyal sinus asli dan gambar 2.14
memperlihatkan bentuk sinyal sinus yang sudah di sampling melalui
proses pencuplikan sinyal seperti terlihat pada gambar 2.15. untuk
mendapatkan sinyal waktu diskrit yang mampu mewakili sifat sinyal
aslinya, proses sampling harus memenuhi teorema sampling atau syarat
Nyquist. Bahwa banyaknya sampling (sampling frekuensi = fs) yang
dilakukan untuk suatu sinyal analog paling sedikit harus sebesar dua kali
frekuensi tertinggi sinyal analog. Misalnya, untuk sinyal suara (voice
grade) yang mempunyai spektrum frekuensi tertinggi 4 kHz, maka
frekuensi sampling yang diperlukan adalah 2 x 4000 = 8000 Hz. Atau
secara matematis dapat ditulis :

Dimana :
fs = frekuensi sinyal sampling
fi = sinyal informasi yang akan di sampel

apabila frekuensi sinyal sampling tidak sesuai dengan teori nyquist,
dimana frekuensi sampling (fs) minimum adalah dua kali frekuensi sinyal
analog dimana akan dikonversi (fi), maka akan terjadi fenomena aliasing
proses sampling pada sinyal hasil sampling. (Dewi P, Silvia. 2011).

29

sinyal berfrekuensi tinggi

dicuplik pada frekuensi
yang kurang tepat

kelihatan seperti ini

sinyal berfrekuensi rendah

Gambar 2.16. fenomen aliasing

Disebut aliasing karena frekuensi tertentu terlihat sebagai frekuensi yang
lain (menjadi alias dari frekuensi lain). Dari beberapa keterangan pada
gambar 2.16 dapat disimpulkan bahwa teorema sampling sangat
diperlukan dan sangat diperhatikan saat mengubah suatu sinyal analog
menjadi diskrit. Teorema sampling diciptakan agar pembacaan data analog
dan diskrit jangan ada yang hilang karena proses aliasing, tetapi untuk
frekuensi sampling kritis yaitu dua kali bandwidth sinyal, performansi dari
hasil sampling masih belum memenuhi indeks performansi secara umum.
Untuk dapat mendapatkan hasil yang sampling secara baik, maka frekuensi
sampling tidak sekedar dua kali bandwidth sinyal. beberapa kriteria dalam
menentukan frekuensi sampling :
1. Frekuensi sampling yang diambil harus menyebabkan sinyal yang
tersampling memiliki indeks performansi minimal 85% dari sinyal asli.
2. Frekuensi sampling yang diambil berada sekitar 15-20 kali frekuensi
maximum sinyal.

30

3. Untuk satu kali rise time, ada sekitar 4-10 sample.

2.4.2. Kuantisasi
Kuantisasi adalah proses representasi nilai sampel sinyal menjadi bilangan
biner. Representasi sampel dalam bentuk sinyal pulsa dengan amplitudo
proposional terhadap sinyal yang disampel. Proses representasi ini disebut
dengan Pulse Amplitude Modulation (PAM). Amplitudo dari setiap pulsa
PAM dibulatkan ke n-bit bilangan bulat terdekat. Jumlah bit per sampel
yang digunakan untuk merepresentasikan sampel menentukan jumlah level
analog yang dapat direpresentasikan. Apabila digunakan 8 bit per sampel
maka akan terdapat representasi 256 (28) level yang berbeda. Sinyal digital
terdiri dari suatu blok dari n-bit, dimana setiap bit angka menunjukan
amplitudo sinyal aslinya. Karena adanya proses kuantisasi ini, maka sinyal
hasil proses balik dari diskrit (digital) ke kontinu (analog) hanya
mendekati sinyal aslinya. Proses ini disebut dengan error kuantisasi.

Gambar 2.17. proses kuantisasi

31

Kuantisasi melakukan pengelompokan pada selang-selang (interval)
tertentu. Besarnya selang kuantisasi ini disebut juga dengan istilah step
size. Berdasarkan besarnya step size dapat dibedakan dua jenis kuantisasi,
yaitu :
1. Kuantisasi seragam adalah interval kuantisasi sama besar.
2. Kuantisasi tak seragam adalah interval kuantisasi tidak sama besar.

(a)

(b)
Gambar 2.18. (a) kuantisasi seragam ; (b) kuantisasi tak seragam

32

Banyaknya selang (inverval) bergantung pada banyaknya bit yang akan
digunakan untuk proses penyandian. Jika konverter A/D n-bit maka
jangkauan sinyal analog akan dikuantisasikan