PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET

PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF
TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET
DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET

Oleh:
Danu Setiawan

ABSTRAK

Teknik auskultasi adalah salah satu teknik lama yang digunakan oleh para dokter
untuk menganalisis suara detak jantung menggunakan steteskope. Selain
menggunakan teknik auskultasi, terdapat teknik lain yang digunakan untuk analisis
suara jantung yaitu menggunakan phonocardiogram. Pada penilitian ini telah
dilakukan perancangan sistem analisis suara jantung menggunakan
phonocardiogram elektronik yang dilengkapi dengan ekstraksi ciri dekorlet dan
energi sinyal dekomposisi wavelet, serta sistem jaringan syaraf tiruan sebagai
klasifikasi sinyal. Proses analisis sinyal dimulai dari perekaman suara jantung
manusia, pemilihan fungsi wavelet, filtering sinyal, ekstraksi ciri sinyal dan
klasifikasi sinyal. Pemrosesan sinyal pada penelitian ini dilakukan dengan bantuan
software Matlab 7.8. Dalam penelitia kali ini menggunakan jenis wavelet symlet
orde 10 sebagai fungsi wavelet penganalisis yang digunakan untuk proses ekstraksi

ciri dan filtering sinyal. Fungsi wavelet sym10 dipilih sebagai wavelet penganalis
karena memiliki error rekonstruksi yang kecil dibandingkan dengan jenis wavelet
yang telah diuji coba (doubechies dan coiflet). Filter digital menggunakan wavelet
yang dibangun telah mampu menekan noise random pada hasil rekaman suara
jantung dengan nilai SNR diatas 21 dB. Struktur JST yang dirancang terdiri dari 7
neuron input, 7 neuron tersembunyi dan 6 neuron output. JST mampu mengenali
suara jantung Normal, Aortic stenosis, Mitral regurgitation, Aortic regurgitation,
Mitral stenosis dan Patent ductus arteriosus dengan tingkat keberhasilan rata-rata
mencapai 76% untuk metode energi sinyal dan 92 % untuk metode dekorlet.
Kata kunci: phonocardiogram, energi sinyal, dekorlet

i

PHONOCARDIOGRAM WHICH EQUIPPED OF ARTIFICIAL NEURAL
NETWORK WITH FEATURE EXTRACTION USE DECORLET AND
ENERGY SIGNAL WAVELET DECOMPOSITION

By:
Danu Setiawan


ABSTRACT

Auscultation is one of the old method had been used by doctor to analyze heartbeat
sound using stethoscope. Beside that, the other technic to analyze heartbeat sound
is using phonocardiogram. In this study, planning system has been done to analyzed
heartbeat sound using electronic phonocardiogram with feature extraction using
decorlet method and energy signal wavelet decomposition and artificial neural
network as classification signal. The process analysis signals was started with
recording the human heartbeat sound, selection wavelet function, filtering signal,
feature extraction signal and classification signal. The processing signals had been
done with Matlab 7.8. In this study we used symlet wavelet order 10 as function
wavelet analysts which used to feature extraction and filtering signal. Symlet
wavelet (sym10) is selected as wavelet analyst because have small error
reconstruction compared to other wavelet (doubechies and coiflet). Digital filtering
wavelet has reduction capability the random noise with SNR value more than 21
dB. The structure of artificial neural network we have designed consists of 7
neurons input, 7 hidden neurons and 6 neurons output. Artificial neural network can
identified Normal, Aortic stenosis, Mitral regurgitation, Aortic regurgitation, Mitral
stenosis and Patent ductus arteriosus heartbeat sound with the average success rate
is 76 % for method energy signals and 92 % for method decorlet.

Key word : phonocardiogram, energy signal, decorlet

ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap Danu Setiawan dilahirkan pada
tanggal 11 Juni 1991 di Pekalongan Kabupaten Lampung
Timur dan merupakan anak keempat dari empat bersaudara
pasangan Bapak Triyono dan Ibu Saumi.
Penulis memulai perjalanan kampusnya pada tahun 2010 sebagai mahasiswa
Fisika FMIPA Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi
mahasiswa penulis aktif dalam berbagai organisasi. Penulis bergabung dalam
organisasi kemahasiswaan Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) pada tahun
2010-2012 sebagai anggota bidang SAINTEK. Selain aktif dalam organisasi,
penulis juga aktif dalam bidang akademik maupun non akademik. Dalam bidang
akademik, pada tahun 2012 penulis pernah mengikuti lomba ON-MIPA PT 2012
dan masuk ke tahap final sebagai juara tingkat Regional II Sumatra Bagian
Selatan. Dalam bidang non akademik, pada tahun 2012 dan 2013 penulis pernah
mendapatkan hibah penelitian melalui Program Kreatifitas Mahasiswa (PKM)

yang diselenggarakan oleh DIKTI.

Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di industri Telekomunikasi
dengan judul “Analis Karakteristik Transmisi Fiber Optik dengan OTDR”.
Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum dalam berbagai mata kuliah
Instrumentasi.

vi

Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT,
Aku persembahkan karya ini untuk orang-orang yang ku cintai
dan ku sayangi karena Allah SWT

Bapak dan Ibu
Terima kasih atas semua DO’A dan pengorbanan yang telah diberikan
Saya menyadari tak ada satupun hal yang mampu membalas semua
pengorbanan orang tua kecuali melihat anaknya menjadi anak
yang berguna bagi nusa dan bangsa
Bapak-Ibu guru serta Bapak-Ibu dosen
Terima kasih atas bekal ilmu pengetahuan dan budi pekerti

yang telah membuka hati dan wawasanku
Para sahabat dan teman-teman seperjuangan
Terima kasih atas kebaikan kalian dan kebersamaan yang kita lalui
dan
Almamaterku Tercinta Universitas Lampung

vii

MOTO

DO’A dan Kerja Keras adalah Kunci Keberhasilan Setiap Manusia
Dan Keberhasilan Ditentukan Oleh Diri Kita Sendiri
Jadi Jika Ingin Berhasil, Berdo’a dan Berusalah Karna Allah SWT

viii

SANWACANA

Alhamdulillah, penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan dengan
baik berkat dorongan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak, oleh karena itu

pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1.

Bapak Arif Surtono, M.Si., M.Eng. atas semua ilmu yang telah diberikan dan
kesediaannya menjadi Pembimbing I.

2.

Ibu Sri Wahyu Suciyati, M.Si. atas kesediaannya menjadi Pembimbing II.

3.

Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si. atas kesediaannya sebagai Penguji.

4.

Bapak Gurum Ahmad Pauzi, M.T. selaku Pembimbing Akademik (PA).

5.


Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si. selaku ketua Jurusan Fisika.

6.

Bapak Prof. Suharso, Ph.D. selaku Dekan FMIPA.

7.

Para sahabat: Defi, Siti,Wayan, Juli, Andry, Dede, Adi, Muji, Akhfi, Dapot
dan seluruh angkatan 2010 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.

8.

Seluruh adik-adik angkatan 2011, 2012 dan 2013 atas dukungannya.

9.

Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, yang telah membantu
penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir.


Semoga Allah SWT memberi balasan atas segala usaha yang telah dilakukan oleh
berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat selesai dan bermanfaat.
Bandar Lampung, 8 Agustus 2014
Penulis

ix

DAFTAR ISI

ABSTRAK ................................................................................................

i

ABSTRACT ..............................................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................

iii


MENGESAHKAN ...................................................................................

iv

PERNYATAAN ........................................................................................

v

RIWAYAT HIDUP ..................................................................................

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ..............................................................

vii

MOTO .......................................................................................................

viii


KATA PENGANTAR ..............................................................................

ix

SANWACANA .........................................................................................

x

DAFTAR ISI .............................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................

xiv

DAFTAR TABEL ....................................................................................

xvi


I.

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

1

1.2. Rumusan Masalah ...................................................................

5

1.3. Tujuan Penelitian .....................................................................

5

1.4. Batasan Masalah ......................................................................

6

1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................

6

xi

II.

TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Penelitian Terdahulu ...............................................................

8

2.2. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya ..............................

9

2.3.Teori Dasar

III.

2.3.1. Anatomi Jantung ...........................................................

10

2.3.2. Isyarat Suara Jantung ....................................................

11

2.3.3. Tinjauan Medis Tentang Suara Jantung .......................

14

2.3.4. Tranduser Steteskop .....................................................

18

2.3.5. Tranduser Mikrofone ....................................................

20

2.3.6. Akuisisi Data dengan Sound Card ...............................

23

2.3.7. Energi Sinyal ................................................................

25

2.3.8. Transformasi Wavelet ..................................................

26

2.3.9. Dekomposisi dan Korelasi ............................................

28

2.3.10. Power Spectral Density (PSD) Welch ..........................

29

2.3.11. Jenis Wavelet Doubechies ............................................

32

2.3.12. Jaringan Syaraf Tiruan Balik (Backpropagation) ........

34

2.3.13. Perangkat Lunak Matlab ...............................................

38

METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan .............................................

41

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................

41

3.3. Metode Penelitian ....................................................................

42

3.3.1. Penguat Mikrofone .......................................................

45

3.3.2. Perekaman Suara Jantung dengan Matlab ....................

47

3.3.3. Pemilihan Fungsi Wavelet ............................................

48

3.3.4. Pemfilteran Sinyal dengan Wavelet .............................

48

3.3.5. Ekstraksi Ciri Sinyal Suara Jantung .............................

48

3.3.5.1. Metode Dekomposisi dan Korelasi (Dekorlet) ......

52

3.3.5.2. Metode Transformasi Wavelet Diskrit dengan
Energi Normalisasi Dekomposisi ..........................

54

3.3.6. Pemrosesan dengan Menggunakan Jaringan Syaraf
Tiruan Perambatan Balik (Backpropagation) ..............

xii

56

IV.

3.3.7. Pengujian Sistem Jaringan Syaraf Tiruan .....................

59

3.4. Flowchat Penelitian .................................................................

60

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perangkat Keras Phonocardiogram ........................................

62

4.2. Pengolahan Sinyal Digital Suara Jantung ...............................

65

4.2.1. Perekaman Suara Jantung .............................................

65

4.2.2. Pemilihan Fungsi Wavelet Berdasarkan Error
Rekonstruksi Terkecil ...................................................

66

4.2.3. Pengujian Filter Wavelet Pada Sinyal Sinusoidal
Buatan ...........................................................................

69

4.2.4. Pengujian Filter Wavelet Pada Hasil Rekaman
Suara Jantung ................................................................

73

4.2.5. Pengujian Ekstraksi Ciri Sinyal dengan Metode
Dekorlet ........................................................................

74

4.2.6. Pengujian Ekstraksi Ciri dengan Metode Energi
Sinyal ............................................................................

82

4.2.7. Pengujian Sistem Jaringan Syaraf Tiruan (JST) ...........

87

4.2.8. Penentuan Laju Pemahaman (α) dan Momentum (µ) ..

90

4.2.9. Perancangan GUI Matlab .............................................

92

4.3. Hasil Klasifikasi Suara Jantung dengan Jaringan Syaraf Tiruan
V.

94

KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan ...............................................................................

100

5.2. Saran .........................................................................................

101

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Rentang frekuensi sub-band sinyal suara jantung 6 tingkat .........

52

Tabel 2. Karakteristik Penguat Mikrofon ..................................................

64

Tabel 3. Diagram normalisis perhitungan PSD untuk beberapa contoh
suara jantung ................................................................................

80

Tabel 4. Diagram energi normalisasi sinyal untuk beberapa contoh suara
jantung ..........................................................................................

84

Tabel 5. Perhitungan energi sinyal pada tiap-tiap sub-band untuk
beberapa jenis suara jantung ........................................................

88

Tabel 6. Perhitungan kros korelasi PSD pada tiap-tiap sub-band untuk
beberapa jenis suara jantung ........................................................

88

Tabel 7. Uji coba jaringan syaraf tiruan pada data latih dengan
ekstraksi ciri menggunakan dekorlet ……………………………

94

Tabel 8. Uji coba jaringan syaraf tiruan pada data latih dengan
ekstraksi ciri menggunakan energi sinyal …………………….…

95

Tabel 9. Respon jaringan syaraf tiruan dalam mengenali pola suara jantung
dari beberapa pasien untuk metode dekorlet …………………….

96

Tabel 10. Respon jaringan syaraf tiruan dalam mengenali pola suara jantung
dari beberapa pasien untuk metode energi sinyal ………....…….
97
Tabel 11. Hasil klasifikasi suara jantung ...................................................

xvi

98

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Anatomi katub jantung ..........................................................

10

Gambar 2.2.Sinkronisasi rekaman aktifitas jantung dengan EKG
dengan suara jantung .............................................................

11

Gambar 2.3. Ragam gelombang suara jantung normal dan abnormal .......

12

Gambar 2.4. Contoh ragam gelombang suara jantung ...............................

13

Gambar 2.5. Bagian-bagian steteskop ........................................................

19

Gambar 2.6. Kapasitor plat sejajar .............................................................

20

Gambar 2.7. Bagian-bagian mikrofone kondensor ....................................

23

Gambar 2.8. Blok diagram prinsip dasar sound card .................................

24

Gambar 2.9. Proses tapisan satu tingkat .....................................................

27

Gambar 2.10. Pohon dekomposisi (setengah) wavelet ..............................

28

Gambar 2.11. Mesin korelasi .....................................................................

28

Gambar 2.12. Spektrum daya dari suatu sinyal ..........................................

30

Gambar 2.13. Beberapa contoh fungsi penskalaan dan wavelet coiflet .....

33

Gambar 2.14. Beberapa contoh fungsi penskalaan dan wavelet daubechies

33

Gambar 2.15. Skema jaringan syaraf tiruan balik (backpropagation) .......

34

Gambar 2.16. Tampilan interfacing sound card secra real time ................

39

Gambar 2.17. Tampilan GUI pada MATLAB ...........................................

40

Gambar 3.1. Blok diagram tahapan penelitian ...........................................

43

Gambar 3.2. Rangkaian penguat mikrofone dengan antarmuka sound card

46

Gambar 3.3. Diagram blok de-noising sinyal ............................................

49

Gambar 3.4. Ilustrasi proses de-noising sinyal dengan wavelet ................

50

Gambar 3.5. Dekomposisi 6 tingkat sinyal suara jantung ..........................

51

Gambar 3.6. Proses ekstraksi ciri suara jantung dengan metode dekorlet .

53

xiv

Gambar 3.7. Proses ekstraksi ciri suara jantung dengan metode energi
sinyal .....................................................................................

55

Gambar 3.8. Arsitektur jaringan syaraf tirun untuk pengenalan pola
suara jantung .........................................................................

57

Gambar 3.9. Diagram blok pengolahan sinyal suara jantung ....................

58

Gambar 3.10. Flowchat pelatihan JST .......................................................

60

Gambar 3.11. Flowchat simulasi JST ........................................................

61

Gambar 4.1. Perangkat keras pre-amplifier ...............................................

62

Gambar 4.2. Perangkat keras phonocardiogram ........................................

63

Gambar 4.3. Grafik tanggapan frekuensi penguat mikrofone ....................

65

Gambar 4.4. Error rekonstruksi fungsi wavelet pada sinyal suara
jantung Normal (a) Fungsi wavelet symlet, (b) Fungsi
wavelet doubechies dan (c) Coilet ........................................

68

Gambar 4.5. Error rekonstruksi fungsi wavelet pada sinyal suara
jantung Mitral Stenosis (a) Fungsi wavelet symlet, (b) Fungsi
wavelet doubechies dan (c) Coilet ........................................

69

Gambar 4.6. Dekomposisi sinyal sinusoidal dengan noise random ...........

71

Gambar 4.7. (a) Sinyal sinusoidal buatan, (b) Sinyal sinus soidal dengan
Noise Gausian (c) Sinyal noise random dan (d) Hasil
De-Noising dengan filtering Wavelet (SNR=20.1489 dB) ...

72

Gambar 4.8. (a) Sinyal Suara Asli dari File pen2, (b) Sinyal Hasil Filter
(SNR=21.9) (c) Sinyal Noise ................................................

74

Gambar 4.9. Grafik hasil perhitungan PSD dan korelasi pada sub-band A6
(a) Suara jantung normal dan (b) Suara jantung Aortic
regurgitasi .............................................................................

79

Gambar 4.10.(a) Epoch rata-rata pada variasi laju pembelajaran dan
momentum tetap dan (b) Epoch rata-rata pada variasi
momentum dan laju pembelajaran tetap ..............................

91

Gambar 4.11. Tampilan depan sistem kecerdasan buatan .........................

93

Gambar 4.12. Tampilan akuisisi data suara jantung ..................................

93

Gambar 4.13. Tampilan pengenalan pola suara jantung ............................

94

xv

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penyakit jantung (koroner) merupakan salah satu penyebab kematian terbesar di
dunia dan di Indonesia. Penyakit jantung ini merupakan salah satu penyakit yang
tidak menular dari sekian banyak penyakit tidak menular seperti hipertensi, asma,
gagal ginjal, epilepsy dan lain sebagainya. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia
WHO, kematian akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) diperkirakan akan terus
meningkat di seluruh dunia, peningkatan terbesar akan terjadi di Negara-negara
menengah dan miskin. Lebih dari dua per tiga (70%) dari populasi global akan
meninggal akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) seperti kanker, penyakit jantung,
stroke dan diabetes. Dalam jumlah total, pada tahun 2030 diprediksi akan ada 52
juta jiwa kematian per tahun karena penyakit tidak menular, naik 9 juta jiwa dari
38 juta jiwa pada saat ini.

Menurut hasil Riset Kesehatan Dasar (Riskesdas) tahun 2007 angka kematian
akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) mengalami kenaikan sebesar 7,8%
sedangkan untuk Penyakit Menular (PM) mengalami penurunan sebesar 16,1%.
Tak terkecuali untuk penyakit jantung yang merupakan salah satu Penyakit Tidak
Menular (PTM) dan jumlahnya terus meningkat dari tahun ketahun (Depkes, 2011).

2

Seperti yang sudah kita ketahui, penyakit jantung merupakan penyakit pembunuh
nomor satu di dunia yang didominasi pada kalangan dewasa dan orang tua. Hal itu
disebabkan karena serangan jantung datang secara tiba-tiba. Untuk mengatasi
serangan jantung yang datang secara tiba-tiba, pasien penyakit jantung akan
melakukan

rekaman

aktifitas

jantung secara

rutin

baik

menggunakan

Electrokardiogram (EKG) maupun menggunakan Phonocardiogram (PCG).

Dewasa ini telah banyak ditemukan teknik pemerikasaan jantung. Salah satunya
adalah teknik auskultasi, yaitu teknik yang digunakan untuk mendiagnosa penyakit
jantung dengan cara mendengarkan suara jantung menggunakan stetoskop yang
dipasangkan secara manual di telinga dokter (Saptaji dkk, 2006). Kemudian
ditambah dengan keahlian dokter spesialis jantung, maka dokter dapat menduga
bahwa pasien mengalami kelainan pada jantung dari hasil pendengaran dengan
menggunakan stetoskop. Teknik ini kadang kurang akurat karena terdapat banyak
beberapa faktor penentu keberhasilan dari diagnosis ini seperti noise lingkungan
berupa suara selain suara detak jantung, kepekaan telinga, frekuensi dan amplitudo
yang rendah serta pola suara yang relatif sama. Selain itu proses penentuan jenis
suara yang terjadi cenderung mengandalkan penilaian subyektif dari dokter (Rizal
dkk, 2007). Untuk itu perlu adanya teknik lain selain teknik auskultasi untuk
mendeteksi kelainan penyakit jantung, dari hasil rekaman suara detak jantung
dengan menggunakan teknik pengolahan sinyal.

Untuk mengatasi permasalahan itu saat ini pemrosesan sinyal digital dalam dunia
kedokteran telah menjadi hal penting dan sangat membantu para dokter dalam
menganalisis suara detak jantung. Dalam perkembangan teknologi saat ini,

3

termasuk di dunia medik telah ditemukan suatu alat yang digunakan untuk merekam
dan menampilkan data sinyal detak jantung (suara jantung) pada sebuah osiloskop,
yang dikenal dengan nama Phonocardiogram (PCG) atau dikenal juga sebagai
stetoskop elektrik (Rizal dkk, 2007). Selain alat Phonocardiogram (PCG) yang
telah ada, pada saat ini para peneliti khususnya dibidang pengolahan sinyal
biomedis terus menerus mencari metode atau pendekatan yang terbaik. Salah satu
metode yang terbaik untuk menganalisis sinyal biomedis adalah dengan
transformasi wavelet. Transformasi wavelet ini dipilih karena mampu
menganalis sinyal-sinyal stasioner maupun non-stasioner yang memiliki
frekuensi yang berubah-ubah terhadap waktu dalam hal ini adalah suara detak
jantung. Sinyal non-stasioner banyak terjadi pada sinyal biomedis seperti
Phonocardiogram (PCG), Electrokardiogram (EKG), EEG, EMG dan lain-lain.

Pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan Edy (2011) menggunakan
Transformasi Wavelet Diskrit (TWD), untuk mendapatkan ekstraksi ciri dari
sinyal suara jantung yang dihasilkan dari stetoskop elektronik. Transformasi
Wavelet Diskrit (TWD) yang dilakukan sebanyak 5 tingkat. Berdasarkan hasil
penelitian menggunakan metode TWD didapatkan hasil ekstraksi ciri suara
jantung memiliki tingkat keberhasilan mencapai 80%. Berbeda dengan penelitian
yang dilakukan oleh Edy, penelitian yang dilakukan oleh Irmalia (2009) hanya
melakukan pengenalan pola suara jantung dengan menggunakan jaringan syaraf
tiruan balik (backpropogation) tanpa melakukan sebuah ekstraksi ciri dengan
tingkat keberhasilan pengenalan pola sebasar 80%. Selain itu penelitian tentang
analisis suara jantung ini juga pernah dilakukan oleh Rizal (2007), dengan
menggunakan metode ekstraksi ciri yang berbeda-beda. Metode ekstraksi ciri

4

yang digunakan meliputi Dekomposisi Paket Wavelet (DPW), Root Mean Squere
(RMS), Shanon dan Linear Prediction Code (LPC), serta menggunakan sistem
jaringan syraf tiruan balik (backpropogation) dalam mengenali pola suara
jantung. Pada hasil penelitiannya diperoleh bahwa metode yang baik untuk
ekstraksi ciri suara jantung adalah metode Dekomposisi Paket Wavelet (DPW).

Pada penelitian kali ini yang dilakukan adalah membuat sistem akuisisi data suara
jantung melalui jalur sound card sebagai sistem interfacing ke komputer.
Sedangkan metode ekstraksi ciri sinyal detak jantung (suara jantung)
menggunakan wavelet dan metode dekorlet, serta menggunakan jaringan sayraf
tiruan balik (backpropogation) dalam pengenalan pola sinyal detak jantung (suara
jantung). Pemilihan metode dekorlet yang digunakan pada penelitian ini didasari
oleh sifat korelasi sinyal yang dapat menggambarkan kemiripan suatu sinyal
dengan sinyal lainnya. Sedangkan pemilihan metode energi sinyal dipilih karena
berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Surtono (2012) bahwasanya
ekstraksi ciri sinyal dengan metode energi sinyal mampu mengelompokkan
domain frekuensi pada tiap-tiap sub-band dekomposisi untuk analisis sinyal
EKG. Sehingga pada penelitian ini akan dicoba metode energi sinyal
dekomposisi wavelet untuk ekstraksi ciri sinyal suara jantung. Oleh karena itu
pada penelitian ini dapat dibandingkan keunggulan ekstraksi ciri suara jantung
dengan kedua metode tersebut.

5

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang tersebut dapat dibuat rumusan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana merancang sebuah sistem akuisisi data untuk menganalisis detak
jantung dengan menggunakan sound card.
2. Bagaimana mendesaian sebuah steteskop serta mikrofone sebagai tranduser
untuk suara jantung, yang semuanya terintegrasi dengan komputer.
3. Bagaimana membuat sistem komputasi untuk analisis detak jantung
menggunakan dekomposisi wavelet dan dekorlet sebagai metode untuk
ekstraksi ciri sinyal suara jantung.
4. Bagaimana membuat Jaringan Syaraf Tiruan (JST) untuk mengetahui kelainan
jantung berdasarkan ekstraksi ciri suara jantung.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang sebuah alat untuk analisis detak jantung yang dapat digunakan
secara luas khususnya dibidang kesehatan.
2. Merancang sebuah sistem akuisisi data untuk menganalisis detak jantung
dengan menggunakan sound card sebagai gerbang akuisisi sinyal suara jantung
pada komputer.
3. Mengembangkan teknik pengolahan sinyal digital untuk ekstraksi ciri sinyal
phonocardiogram dengan metode dekorlet dan energi sinyal dekomposisi
wavelet.

6

4. Mengaplikasiskan Jaringan Syaraf Tiruan (JST) untuk klasifikasi suara
jantung.

1.4. Batasan Masalah

Sesuai dengan rumusan masalah di atas, batasan masalah untuk penelitian ini
meliputi:
1. Metode ekstraksi ciri detak jantung yang digunakan adalah metode dekorlet
dengan jaringan syaraf tiruan yang digunakan untuk mengenali jenis suara
jantung normal dan abnormal.
2. Sinyal yang akan dianalisis adalah sinyal biomedis yaitu sinyal suara dari detak
jantung.
3. Tranduser yang digunakan untuk analisis suara jantung adalah jenis tranduser
steteskop.
4. Proses penggambilan sampel data dilakukan di ruangan tertutup dengan
kondisi lingkungan jauh dari kebisingan.
5. Pengambilan sampel data dilakukan pada saat kondisi pasien berada pada
keadaan rileks.
6. Alat bantu software yang digunakan adalah Matlab 7.8.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Tersedinya suatu alat phonocardiogram berbasis komputer.
2. Tersedianya suatu alat yang dapat membantu dokter dalam menganalisis suara

7

detak jantung, agar menggurangi kesalahan dokter dalam mendiagnosis
kondisi jantung.

8

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian Terdahulu

Penelitian tentang analisis biosinyal khususnya sinyal detak jantung ini sudah
pernah dilakukan oleh berbagai peneliti. Satah satunya yang pernah dilakukan oleh
Rizal dkk (2007) yaitu menganalisis sinyal suara jantung dan paru-paru dengan
menggunakan berbagai metode teknik pengolahan sinyal digtal. Teknik pengolahan
sinyal yang digunakan yaitu Dekomposisi Paket Wavelet (DPW), Root Mean
Squere (RMS), Shanon dan Linear Prediction Code (LPC) dengan memakai data
sekunder yang diambil dari database physionet. Berdasarkan hasil penelitiannya
menunjukan bahwa metode ekstraksi ciri sinyal suara jantung yang baik digunakan
adalah metode Dekomposisi Paket Wavelet (DPW). Penelitian yang serupa juga
pernah dilakukan oleh Edy (2011) dengan menggunakan metode Transformasi
Wavelet Diskrit (TWD) 5 level untuk mengekstraksi sinyal suara jantung.
Pengelompokan sinyal dilakukan dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan (JST)
balik, dalam mengenali sinyal suara jantung berdasarkan jenisnya. Fokus penelitian
yang dilakukan adalah perancangan sistem jaringan syaraf tiruan. Berdasarkan hasil
penelitiannya, keberhasilan JST mencapai 80% dalam mengenali pola sinyal suara
jantung.

9

Penelitian sejenis juga pernah dilakukan oleh Puspitasari (2012) dengan
menggunakan metode yang berbeda-beda. Metode yang digunakan untuk ekstraksi
ciri memakai Short Time Fourier Transform (STFT), Continous Wavelet Transform
(CWT) dan Discrete Wavelet Transform (DWT). Pada penelitian ini juga digunakan
metode windowing untuk mengurangi noise dari sinyal detak jantung (suara
jantung) yang dianalisis. Window yang digunakan pada penelitian ini adalah
Hamming window, dengan lebar window adalah 100 point. Berdasarkan hasil
penelitiannya diperoleh perbandingan bahwa penggunaan STFT belum bisa
memberikan hasil yang akurat, karena masih terlihat over lapping sinyal, sehingga
komponen penyusun belum terlihat jelas. Sedangkan dengan menggunakan
Wavelet Transform dapat memberikan informasi waktu dan magnitudo dari
komponen suara jantung.

2.2. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya

Pada penelitian ini penulis mencoba merancang sebuah alat yang dapat digunakan
untuk analisis sinyal suara jantung mulai dari proses akuisisi data sampai analisis
data dengan menggunakan Wavelet dan metode Dekorlet (Dekomposisi dan
Korelasi) dalam menganalisis sinyal suara jantung. Dari penelitian ini diharapkan
dapat memberikan hasil analisis sinyal suara jantung yang memiliki tingkat akurasi
tinggi dari kedua metode ekstraksi ciri yang digunakan. Hasil analisis ini nantinya
akan digunakan untuk klasifikasi sinyal suara jantung dengan menggunakan
jaringan syaraf tiruan (JST).

10

2.3.

Teori Dasar

2.3.1. Anatomi Jantung

Jantung merupakan organ muscular berlubang yang berfungsi sebagai pompa ganda
sistem kardiovaskular (jantung dan pembulu darah). Sisi kanan jantung memompa
darah ke paru sedangkan sisi kiri jantung memompa darah keseluruh tubuh. Secara
harfiah jantung manusia terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian kiri dan bagian
kanan (Atwood, 1996). Kedua bagian jantung ini dipisahkan oleh septum. Masingmasing bagian dibagi lagi menjadi dua ruangan yaitu serambi jantung (atria) yang
terletak disebelah atas dan bilik jantung (ventricle) yang terletak disebelah bawah.
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1 berikut.

Tricuspid
Valve

Mitral
Valve

Gambar 2.1. Anatomi katub jantung
Pada Gambar 2.1 di atas, jantung mempunyai empat katup utama yang terbuat dari
jaringan endokardium. Katup merupakan bangunan yang mirip penutup yang
membuka dan menutup sebagai respon terhadap pemompaan jantung dengan
membuka dan menutup katup memungkinkan darah bergerak keseluruh jantung,
paru dan mencegah aliran darah kembali. Kemudian dari proses membuka dan
menutupnya katup jantung akan menghasilkan suara detak jantung.

11

2.3.2. Isyarat Suara Jantung

Suara dekat jantung yang didengar oleh dokter sebenarnya merupakan proses
terjadinya pembukaan dan penutupan katup jantung. Detak jantung menghasilkan
dua suara yang berbeda yang dapat didengarkan pada stetoskop yang sering
dinyatakan dengan lub-dub. Pada umumnya suara jantung yang dihasilkan dari
aktifitas jantung akan sinkron dengan rekaman EKG seperti ditunjukan pada
Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.2. Sinkronisasi rekaman aktifitas jantung dengan EKG dengan suara
jantung.

Suara lub disebabkan oleh penutupan katup tricuspid dan mitral (atrioventrikular)
yang memungkinkan aliran darah dari serambi jantung (atria) ke bilik jantung
(ventricle) dan mencegah aliran darah membalik. Umumnya suara jantung pertama
(S1),

yang

terjadi

hampir

bersamaan

dengan

timbulnya

QRS

dari

elektrokardiogram dan terjadi sebelum periode jantung berkontraksi (systole).
Suara dub disebut suara jantung ke-dua (S2) dan disebabkan oleh penutupan katup
semilunar (aortic dan pulmonary) yang membebaskan darah ke sistem sirkulasi
paru-paru dan sistemik. Katup ini tertutup pada akhir systole dan sebelum katup

12

atrioventikular membuka kembali. Suara S2 ini terjadi hampir bersamaan dengan
akhir gelombang T dari EKG, suara jantung ke-tiga (S3) sesuai dengan berhentinya
pengisian atrioventikular, sedangkan suara jantung ke-empat (S4) memiliki
korelasi dengan kontraksi atria (Antonisfia, 2008).

Pada jantung abnormal terdapat suara tambahan yang disebut murmur. Murmur
disebabkan oleh pembukaan katub yang tidak sempurna atau stenotic (yang
memaksa darah melewati bukaan sempit), atau regurgitasi yang disebabkan oleh
penutupan katub yang tidak sempurna dan mengakibatkan aliran balik darah. Dalam
masing-masing kasus suara yang timbul adalah akibat aliran darah dengan
kecepatan tinggi yang melewati bukaan sempit. Selain itu penyebab terjadinya
murmur adalah kebocoran septum yang memisahkan bagian jantung sebelah kiri
dan kanan, sehingga darah mengalir dari ventrikel kiri ke ventrikel kanan yang
mana proses ini menyimpangkan sirkulasi sistemik (Widodo, 2012). Gambar 2.3
berikut merupakan contoh gelombang suara jantung normal dan abnormal.

Gambar 2.3. Ragam gelombang suara jantung normal dan abnormal (Wikipedia,
2013)

13

Pada Gambar 2.3 ditunjukan rekaman suara jantung normal dan abnormal dengan
beberapa jenis murmur. Suara jantung normal memiliki rentang frekuensi antara 20
hingga 100 Hz, sedangkan suara murmur mempunyai rentang frekuensi hingga
1000 Hz. Suara jantung S1 terdiri atas energi dalam rentang frekuensi 30 hingga 45
Hz, yang sebagian besar berada dibagian bawah ambang batas pendengaran
manusia. Suara jantung S2 biasanya memiliki nada yang lebih tinggi dengan energi
maksimum yang berada dalam rentang 50 hingga 70 Hz. Suara jantung S3
merupakan vibrasi yang sangat lemah dengan hampir semua energinya dibawah 30
Hz. Salah satu jenis regurgitasi yang menyebabkan murmur dalam rentang
frekuensi antara 100 hingga 600 Hz dan bahkan untuk jenis murmur tertentu hingga
1000 Hz (Cromwell, 1980). Untuk contoh ragam gelombang suara jantung dapat
dilihat pada Gambar 2.4 berikut.

Gambar 2.4. Contoh ragam gelombang suara jantung (Stethographics, 2007)

14

1.3.3. Tinjauan Medis Tentang Suara Jantung

Secara umum suara jantung terbagi atas beberapa jenis suara, yang menggambarkan
kondisi aktifitas pembukaan dan penutupan katup jantung. Suara jantung sendiri
dapat dikelompokan dalam beberapa kategori yaitu kelompok jantung normal,
murmur sistolik, murmur diastolik serta kontinu murmur. Masing-masing dari
kelompok suara jantung ini dalam dunia medis memiliki dampak tersendiri yang
ditimbulkan oleh aktifitas pembukaan dan penutupan katup jantung. Berikut ini
merupakan tinjauan medis dari suara jantung normal dan suara jantung abnormal
yang digunakan untuk penelitian.
1. Suara Jantung Normal
Suara jantung normal memiliki komponen S1, S2, S3 dan S4 yang mempunyai
pola teratur. Suara jantung pertama (S1) menyatakan mulainya penutupan
katup mitral dan tricuspid yang berlangsung selama 0.10 detik. Komponen
utama S1 memiliki frekuensi tinggi yang dapat terdengar pada awal
pemeriksaan, walaupun suara S1 tidak semudah komponen bunyi jantung
kedua (S2). Komponen suara jantung pertama (S1) tetap sinkron dengan
penutupan katup mitral dan komponen suara jantung kedua sinkron dengan
penutupan katup trikuspid. Komponen suara jantung ketiga (S3) disebabkan
oleh vibrasi dinding ventrikel ketika terjadi peralihan pengisian diastolik yang
cepat ke distensi pasif. S3 merupakan bunyi yang lembut dengan frekuensi
rendah sehingga untuk dapat mendengarkan S3 diperlukan usaha khusus. S4
disebabkan oleh fibrasi yang terjadi dalam ventrikel ketika mengembang pada
fase kedua pengisian diastolik yang cepat ketika atria berkontraksi. Sehingga

15

S4 terjadi setelah kontraksi atrium dan sebelum bunyi jantung pertama (Tilkian
et. all, 1987).
2. Mitral Stenosis
Mitral Stenosis adalah suatu penyakit jantung, dimana katup atau pintu yang
menghubungkan ruang atrium (serambi) dan ventrikel (bilik) jantung bagian
kiri mengalami penyempitan, sehingga tidak bisa membuka dengan sempurna.
Secara normal pembukaan katub mitral adalah selebar tiga jari. Pada kasus
stenosis berat terjadi penyempitan lumen sampai selebar pensil. Ventrikel kiri
tidak

terpengaruh,

namun

atrium

kiri

mengalami

kesulitan

dalam

mengosongkan darah melalui lumen yang sempit ke ventrikel kiri. Akibatnya
atrium akan melebar dan mengalami hipertrofi. Karena tidak ada katub yang
melindungi vena pulmonal terhadap aliran balik dari atrium, maka sirkulasi
pulmonal mengalai kongesti shingga ventrikel kanan harus menanggung beban
tekanan arteri pulmunal yang tinggi dan mengalami peregangan berlebihan
yang berakhir dengan gagal jantung. (Brunner dan Suddarth, 2001).

Murmur akibat stenosis mitral mempunyai frekuensi rendah berupa rumble mid
diastolik. Biasanya mengikuti opening snap dan disertai dengan S1 yang keras.
Murmur ini timbul akibat darah mengalir melalui lubang mitral yang sempit
dengan kecepatan lebih tinggi dari normal dan mungkin terdapat pada fibrasi
atrium dan irama sinus normal. Kecepatan aliran darah dari atria ke ventrikel
relative rendah (gradien tekanan yang rendah melintasi katup mitral), yang
menimbulkan murmur dengan frekuensi rendah disertai nada rendah yang
diberi istilah rumble. Penyebab tersering dari stenosis mitral adalah demam
reumatik dengan akibat fusi subvalvular, fusi komisure dan imobilitas daun

16

katup dengan pembentukan parut yang padat atau kalsifikasi. Pada stenosis
mitral lanjut dengan kalsifikasi daun katup yang hebat sering mengakibatkan
hipertensi pulmonal untuk penderita penyakit jantung ini (Tilkian et. all, 1987).
3. Aortic Stenosis
Stenosis katup aorta (Aortic Stenosis) adalah penyempitan pada lubang katup
aorta, yang menyebabkan meningkatnya tahanan terhadap aliran darah dari
ventrikel kiri ke aorta. Jenis suara jantung ini masuk dalam kategori suara
jantung dengan murmur sistolik. Murmur ini terjadi selama sistole ventrikel
yang disebabkan oleh turbulensi aliran darah yang melintasi inflow tract,
outflow tract atau dari ventrikel ke ventrikel seperti pada defek septum
ventrikel. Defek septum ventrikel yang sangat kecil akan menimbulkan aliran
darah turbulensi dari ventrikel ke ventrikel setelah katup AV menutup dan
berkurangnya ejection berlanjut sehingga akan timbul istilah murmur awal
sistolik. Murmur ini terjadi setelah bunyi jantung pertama. Penyakit yang
ditimbulkan oleh Aortic Stenosis sering mengakibatkan demam reumatik atau
penyakit katub aorta kongential (Tilkian et. all, 1987).
4. Mitral Regurgitasi
Mitral regurgitasi merupakan salah satu jenis murmur sistolik yang terjadi
pada saat jantung berkontraksi. Murmur ini terjadi pada saat sistole dan terus
berlanjut selama tekanan ventrikel kiri melebihi tekanan atrium kiri. Maka
murmur ini mulai terjadi dari S1 dan meluas sampai S2. Murmur ini biasanya
baik didengar menggunakan diafregma steteskope pada apeks dan mungkin
hanya akan terdengar pada bagian tersebut. Mitral regurgitasi timbul karena
akibat terjadinya malfungsi salah satu struktur tersebut. Bila murmur

17

bertambah keras, maka transmisi (penyebaran) akan bertambah pula. Murmur
yang keras mungkin akan menyebar ke bagian aksila (Tilkian et. all, 1987).
Penyebab yang sering terjadi meliputi:
a. Penyakit jantung reumatik
b. Disfungsi otot papilaris
c. Prolaps katup mitral
d. Kalsifikasi annulus mitral
e. Dilatasi ventrikel kiri disertai gagal jantung kiri
5. Aortic Regurgitasi
Aortic Regurgitasi merupakan salah satu jenis murmur diastolik yang terjadi
pada saat jantung melakukan relaksasi. Murmur aortic regurgitasi terjadi pada
akhir diastolik yang disebabkan oleh obstruksi aliran masuk ventrikel kanan
atau kiri. Murmur ini bernada tinggi, lembut, bertiup, yang dimulai dengan
komponen aorta S2 bila tekanan ventrikel kiri turun di bawah tekanan pangkal
aorta. Murmur ini sulit untuk didengar dan dibutuhkan perhatian khusus serta
posisi tubuh pasien yang tepat agar dapat mendengarkan jenis murmur ini.

Untuk Aourtic regurgitasi berat akut, pada kasus ini tekanan aorta mencapai
tekanan ventrikel kiri secara dini. Penyebab Aourtic regurgitasi seringkali
disebabkan karena penyakit jantung reumatik, kongential atau kalsifikasi katup
menyebabkan insufisiensi katup aorta. Penyakit lain yang ditimbulkan oleh
aortic regurgitasi adalah endocarditis, aneurisma aorta asenden, diseksi
pangkal aorta, sindrom marfan, lues (sifilis) dan juga hipertensi (Tilkian et. all,
1987).

18

6. Patent Ductus Arteriosus
Patent Ductus Arteriosus merupakan salah satu jenis suara jantung abnormal
yang masuk dalam kotegori Continuosus Murmur. Murmur ini timbul akibat
hubungan abnormal dua bagian sistem sirkulasi sehingga membentuk gradien
tekanan antara dua sistem pada waktu sistole dan diastole. Sehingga
continuosus murmur merupakan murmur tunggal, tidak terputus pada transisi
dari sistole ke diastole dan meluas melewati S2 ke dalam seluruh bagian
diastole. Continuosus murmur dihasilkan oleh kelainan hemodinamika seperti
pada Patent Ductus Arteriosus (PDA). Pada umumnya terdapat tiga
mekanisme yang merupakan penyebab dari continuosus murmur.
a. Aliran darah yang cepat
b. Shunting tekanan tinggi ke tekanan rendah
c. Obstruksi arteri lokal
Penyakit yang disebabkan oleh Patent Ductus Arteriosus (PDA) akan
mengakibatkan penderitanya sering menggalami hipertensi dikarenakan aliran
darah pada saat sistole dan diastole memiliki kelajuan yang cepat dari keadaan
normal (Tilkian et. all, 1987).

2.3.4. Tranduser Steteskop

Stetoskop adalah sebuah alat medis akustik untuk memeriksa suara dalam tubuh.
Alat ini banyak digunakan untuk mendengar suara jantung dan pernafasan serta
untuk mendengar intestine dan aliran darah dalam arteri dan vena. Alat ini juga
digunakan oleh mekanik untuk mengisolasi suara tertentu dari mesin untuk
diagnosa. Stetoskop ini paling banyak digunakan dimana alat ini beroperasi dengan

19

menyalurkan suara dari bagian dada, melalui tabung kosong berisi-udara, ke telinga
pendengar. Gambar 2.5 berikut merupakan bagian-bagian dari steteskop.

Gambar 2.5. Bagian-bagian steteskop

Bagian chestpiece biasanya terdiri dari dua sisi yang dapat diletakkan di badan
pasien untuk memperjelas suara, yaitu sebuah diafragma (disk plastik) atau bell
(mangkok kosong). Bila diafragma diletakkan pada pasien, suara tubuh akan
menggetarkan diafragma, menciptakan tekanan gelombang akustik yang berjalan
sampai ke tube dan berakhir ditelinga pendengar. Bila bell diletakkan di tubuh
pasien, getaran kulit secara langsung memproduksi gelombang tekanan akustik
yang berjalan ke telinga pendengar. Bell menyalurkan suara frekuensi rendah,
sedangkan diafragma menyalurkan frekuensi suara yang lebih tinggi (Oktivasari,
2010).

Bagian bell dari steteskop terdiri dari dua bagian yaitu bell tertutup dan bell terbuka.
Pada dasarnya kulit manusia memiliki frekuensi resonansi alami yang efektif untuk
menghantarkan bunyi jantung. Kulit pasien yang bersentuhan dengan bell terbuka
maka akan berfungsi seperti diafragma. Frekuensi resonansi ditentukan oleh
diameter bell dan tekanan bell pada kulit. Semakin kencang kulit tertarik atau

20

semakin kecil diameter bell, maka akan semakin tinggi frekuensi resonansinya.
Murmur jantung yang frekuensinya rendah tidak akan terdengar apabila bell
stetoskop terlalu kencang ditekan ke kulit. Pada bell tertutup digunakan untuk
menapis suara-suara berfrekuensi rendah. Stetoskop pada bagian bell tertutup
digunakan khususnya untuk mendengarkan suara paru yang frekuensinya lebih
tinggi dari pada suara jantung. Untuk kemudian suara jantung atau paru-paru akan
dilewatkan melalui selang steteskop dan Ear Tips sehingga suara jantung atau paruparu yang dideteksi dapat terdengar dengan jelas oleh telinga kita. Fungsi dari
stetoskop ini adalah sebagai penangkap getaran bunyi jantung yang dirambatkan
hingga ke dada dan menuju telingga.

2.3.5. Tranduser Mikrofone

Mikrofone adalah suatu jenis transduser yang mengubah energi-energi akustik
(gelombang suara) menjadi sinyal listrik. Salah satu jenis mikrofone yang sering
digunakan untuk merekam suara adalah mikrofone jenis kondensor. Mikrofone ini
memiliki sensitivitas (kepekaan) yang baik terhadap gelombang suara. Mikrofone
jenis kondensor ini bekerja berdasarkan prinsip kapasitansi kapasitor plat sejajar
seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.6 berikut

Gambar 2.6. Kapasitor plat sejajar

21

Berdasarkan gambar diatas terdapat dua buah plat kapasitor yang terpisah sejauh d
dengan muatan yang berbeda-beda yaitu muatan positif (+) dan muatan negative
(-). Perbedaan muatan ini pada suatu titik tertentu menyebabkan terjadinya medan
listrik yang sebanding dengan perubahan jarak pemisah kedua plat. Secara
matematis medan listrik yang terjadi dapat dirumuskan pada persamaan berikut.
=

(1)

4��0 � 2

Selanjutnya dari perubahan medan listrik tersebut akan menghasilkan beda
potensial yang sebanding dengan perubahan jarak antara kedua plat. Dalam prinsip
sebuah kapasitor nilai kapasitansi berubah terhadap jarak antara dua plat.
Persamaan matematis yang menunjukan hubungan antara dua plat kapasitor
ditunjukan pada persamaan berikut.
�=�



(2)

Dari persamaan diatas besar kapasitansi kapasitor ditentukan oleh luas plat, jenis
dielektrik, dan jarak antar plat. Selanjutnya hubungan antara kapasitansi kapasitor
dengan tegangan keluaran dari perubahan kapasitansi dapat dirumuskan dengan
persamaan matematis sebagai berikut.
�=



(3)

Dengan mensubtitusikan persamaan 2 ke persamaan 3 diperoleh persaman tegangan
microfone:

dengan:

�=

C = kapasitansi kapasitor
� = permitifitas ruang hampa (udara)

��0

(4)

22

A = luas penampang plat
d = jarak antara dua plat kapasitor
Q = jumlah muatan
V = beda potensial

Saat kapasitansi kapasitor dinaikkan akan menyebabkan kapasitor terisi muatan dan
arus listrik akan mengalir melalui rangkaian sementara proses pengisian muatan
berlangsung. Jika dikurangi kapasitansnya, kapasitor tidak lagi mampu menjaga
muatannya dan ini akan menyebabkan kapasitor terlucuti (discharge). Sementara
kapasitor terlucuti, arus akan mengalir lagi ke rangkaian.

Pada mikrofone kapasitor, peristiwa pengisian dan pelucutan kapasitor memang
terjadi. Satu plat kapasitor terbuat dari bahan yang sangat mengkilap yang
merupakan diafragma mikrofone.

Salah satu platnya difungsikan sebagai

membran, dan plat satunya dibuat tetap. Prinsip kerja dari mikrofone condenser
menggunakan prinsip pelucutan muatan dalam sebuah kapasitor. Dua lempeng
konduktor yang dipakai diberi polaritas yang berbeda sehingga berfungsi sebagai
kapasitor dengan bahan dielektrik berupa udara yang nilainya 1,00059. Secara
prinsip dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.7. Bagian-bagian mikrofone kondensor

23

Pada Gambar 2.7 diatas gelombang suara mengenai diafragma (satu plat) dan
mengakibatkan terjadi getaran yang tergantung pada gelombang suara. Gerakan
diafragma menyebabkan perubahan kapasitans. Saat diafragma bergerak masuk,
kapasitans akan naik dan terjadi pengisisan muatan. Saat diafragma bergerak
keluar, kapasitansi turun dan terjadi pelucutan muatan. Karena gerakan diafragma
dan kapasitansi tergantung pada gelombang suara, pengisian dan pelucutan muatan
ini merepresentasikan gelombang suara (Cahyono, 2008).

2.3.6. Akuisisi Data dengan Sound Card

Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk
mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga memprosesnya untuk
menghasilkan data yang dikehendaki. Mode akuisisi data merupakan tata cara
pengiriman data dari suatu perangkat ke perangkat lainnya (Stallingus, 2001).
Terdapat dua cara dalam mode akuisisi data, yaitu dengan sinkron dan asinkron.
Akuisisi sinkron adalah jenis akuisisi dimana kedua belah pihak, pengirim atau
penerima berada pada waktu yang sinkron, contohnya pemancar radio dengan
perangkat penerima radio. Akuisisi asinkron merupakan akuisisi data dimana kedua
belah pihak baik pengirim maupun penerima tidak perlu berada pada waktu yang
sinkron, seperti internet dengan server (Ariyus dan Rumandri, 2008).

Sistem akuisisi data dapat dilakukan dengan berbagai peralatan salah satunya
adalah menggunakan Sound Card. Sound card (Kartu Suara) adalah suatu
perangkat keras komputer yang digunakan untuk mengeluarkan suara dan merekam
suara. Sound card pada dasamya merupakan sistem akuisisi data untuk sinyal suara
dan telah dipakai oleh beberapa perangkat lunak untuk mensimuulasikan osiloskop

24

dalam mode AC, di antaranya adalah Softscope dan BIP Electronics Lab
Oscilloscope. Penelitian yang menggunakan sound card untuk berbagai macam
pengukuran telah dilakukan oleh berbagai peneliti diantaranya untuk menguji
transmission loss akustik bahan sekat (Sumawas, 2004), getaran jembatan
(Khotimatr, 2004), dan kepekaan telinga (Kardianto,2004). Pada semua penelitian
tersebut, sound card digunakan untuk mengukur sinyal-sinyal yang rentang
frekuensinya memang dapat ditangkap oleh sound card (Murod, 2005).

Komponen utama sound card adalah ADC (Analogao-Digital Converter) dan DAC
(Digital-to-Analog Converter). Dengan prinsip dasar dijelaskan pada gambar
berikut;

Gambar 2.8. Blok diagram prinsip dasar sound card (Engdahl, 2009)

Berdasarkan gambar diatas input sound card dapat berupa sinyal suara yang
dihasilkanoleh microfone melalui jalur input. Kemudian sinyal input akan masuk
kesebuah mixer chip yang berguna untuk mengatur input (menguatkan, memodulasi
dan mengolah) sinyal dari sinyal analog menjadi digital . Setelah itu sinyal digital
dari mixer chip akan diproses lebih lanjut di dalam komputer melalui proses DSP

25

(Digital Singal Prosessing). Hasil akhir dari pemrosesan sinyal ini akan dikeluarkan
lagi menjadi sinyal analog melalui speker pada jalur output.

2.3.7. Energi Sinyal

Pada dasarnya sebagian besar srnyal (sinyal l