IMPLEMENTASI FILTER DIGITAL FINITE IMPULSE RESPONSE (FIR) PADA SINYAL AUDIO MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER MBED LPC1768.
IMPLEMENTASI FILTER DIGITAL FINITE IMPULSE
RESPONSE (FIR) PADA SINYAL AUDIO MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER MBED LPC1768
LAPORAN TUGAS AKHIR
RESSA MARGARETHA
0810452036
JURUSAN SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2013
IMPLEMENTASI FILTER DIGITAL FINITE IMPULSE RESPONSE
(FIR) PADA SINYAL AUDIO MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
MBED LPC1768
Abstrak
Dalam sistem komunikasi tidak seluruh sinyal yang dikirim oleh pengirim
akan diterima dengan baik seluruhnya oleh penerima. Adanya noise
mengakibatkan sinyal yang diterima mengalami kecacatan atau kerusakan bahkan
menghilangkan informasi yang dibawa.
Pada penelitian tugas akhir ini, penulis menggunakan sinyal audio berupa
suara manusia yang diinputkan melalui microphone dengan noise external yang
ada di sekitarnya. Noise dapat diartikan sebagai sinyal-sinyal yang tidak
diinginkan yang menyertai sinyal informasi atau pesan yang dapat merusak sinyal
informasi tersebut,
Oleh karena itu, diperlukan pemrosesan sinyal untuk mereduksi noise
pada sinyal audio. Pemfilteran merupakan salah satu cara untuk mereduksi
noise dari sinyal informasi. Filter yang digunakan yaitu filter digital FIR (Finite
Impulse Response). Filter yang dirancang adalah lowpass filter.
Perancangan Filter digital FIR menggunakan perangkat lunak Matlab
untuk mendapatkan koefisien-koefisien filter serta respon impulse dengan orde
yang diinginkan. Kemudian koefisien dimasukkan ke mikrokontroler Mbed
LPC1768.
Dapat disimpulkan, filter Finite Impulse Response (FIR) mampu meredam
noise external dari sinyal audio (suara) manusia. Untuk mendengarkan suara lebih
jelas digunakan filter digital Finite Impulse Response ( FIR) lowpass dengan orde
16, sedangkan untuk mendengarkan suara lebih kuat digunakan filter digital
Finite Impulse Response ( FIR) lowpass dengan orde 4.
Kata kunci : Sinyal audio. Noise, Filter digital, FIR, Matlab, Mikrokontroler
Mbed LPC1768
.
i
IMPLEMENTATION OF DIGITAL FILTERS FINITE IMPULSE
RESPONSE ( FIR ) IN THE AUDIO SIGNAL USING
MICROCONTROLLER MBED LPC1768
Abstract
In the communication system is not all signals sent by the sender will be
well received in full by the recipient . The existence of the received signal noise
resulting disability or even eliminate damage to the information carried .
In this research , the authors use a human voice audio signals are
input through an external microphone with noise around him . Noise can be
defined as signals that accompany unwanted signal or message information that
can destroy the information signal.
Therefore, the necessary signal processing to reduce noise in the audio
signal . Filtering is one way to reduce the noise from the signal information . The
filter used is a digital filters FIR ( Finite Impulse Response ). Filter is a lowpass
filter designed .
Design of digital filters FIR using MATLAB software to obtain the
filter coefficients and the impulse response with the desired order . Then
coefficient Mbed LPC1768 microcontroller included .
It can be concluded , filters Finite Impulse Response ( FIR ) is able to
reduce the external noise from the audio signal ( sound ) humans . To listen to
sound clearer use of digital filters Finite Impulse Response ( FIR ) lowpass
with order 16 , while the more powerful to listen to the voice used digital
filters Finite Impulse Response (FIR) lowpass with order 4 .
Keywords : AudioSignal. Noise, DigitalFilters, FIR, Matlab, Microcontroller
Mbed LPC1768
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan awal elektronika, filter analog menjadi pilihan,
tetapi memiliki prosedur yang banyak dalam perancangannya. Setelah ditemukan
piranti digital dengan kemampuan komputasi yang cepat, implementasi filter
digital sangat digemari karena filter digital
menggunakan algoritma sesuai
dengan kebutuhan yang diinginkan. Sejak itu hingga kini filter digital telah
banyak menggantikan peran filter analog. Sampai saat ini filter digital masih
menjadi objek penelitian yang terus berkembang dan diminati banyak orang.
Filter terdiri dari 2 macam yaitu filter analog dan filter digital. Filter digital
adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menyaring frekuensi, serta
memodifikasi sefekrum frekuensi di suatu sinyal sehingga diperoleh tujuan yang
diinginkan sedangkan filter analog memainkan peranan penting dalam sintesis
subsistem sinyal elektronik, menyediakan fungsi-fungsi seperti menghilangkan
komponen sinyal yang memiliki frekuensi lebih tinggi (anti-aliasing) dan
kebisingan penyaringan untuk analog digital converter (ADC), dan rekonstruksi
pasca-penyaringan untuk digital analog converter (DAC) [9]. Umumnya Filter
digital yang digunakan adalah infinite impulse response (IIR) dan finite impulse
response (FIR).
Dalam sistem komunikasi tidak seluruh sinyal yang dikirim oleh pengirim
akan diterima dengan baik
seluruhnya oleh penerima. Adanya noise
mengakibatkan sinyal yang diterima mengalami kecacatan atau kerusakan bahkan
menghilangkan informasi yang dibawa. Noise dapat diartikan sebagai sinyal-
1
sinyal yang tidak diinginkan yang menyertai sinyal informasi atau pesan yang
dapat merusak sinyal informasi tersebut. Noise dapat ditimbulkan dari luar sistem
komunikasi misalnya petir, suara kendaraan bermotor, suara orang di sekitar, dll.
Melihat hal di atas penulis tertarik untuk mengangkat masalah noise
tersebut untuk dijadikan bahan kajian dalam tugas akhir ini. Pada penelitian tugas
akhir ini, penulis menggunakan sinyal audio berupa suara manusia yang
diinputkan melalui microphone dengan noise external yang ada di sekitarnya.
Dengan melihat masalah tersebut penulis berusaha mencari pemecahannya supaya
noise yang datang bersamaan dengan sinyal informasi (suara manusia) tersebut
dapat direduksi atau dikurangi sampai hasilnya dapat diusahakan mendekati
dengan suara aslinya, walaupun tidak akan mungkin persis sama dengan suara
aslinya. Usaha untuk mengurangi terjadinya gangguan pada sinyal suara dapat
dilakukan dengan cara pemfilteran secara digital agar dapat menghasilkan suara
yang bersih tanpa ada gangguan. Filter yang digunakan penulis yaitu filter digital
finite impulse response (FIR).
Dari uraian diatas, maka dalam judul tugas akhir ini penulis mengambil
judul tentang “Implementasi Filter Digital Finite Impulse Response (FIR)
Pada Sinyal Audio Menggunakan Mikrokontroler Mbed LPC1768”
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengimplementasikan filter digital Finite Impulse Response
(FIR) pada sinyal audio
2
2. Bagaimana mengimplementasikan algoritma filter digital Finite Impulse
Response (FIR) pada Mikrokontroler Mbed LPC1768
3. Bagaimana menghasilkan sinyal audio setelah melakukan proses filter
digital
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisa suatu sinyal untuk mengetahui frekuensi menggunakan
matlab
2. Menggunakan tools matlab untuk melakukan komputasi koefisien filter
3. Filter digital yang digunakan hanya Finite Impulse Response (FIR)
4. Audio yang digunakan hanya suara manusia dengan frekuensi 20 – 20kHz
5. Noise yang digunakan hanya noise external
6. Menggunakan
Mikrokontroler
Mbed
LPC1768
dengan
bahasa
pemograman C
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Mengimplementasikan filter digital Finite Impulse Response (FIR) pada
mikrokontroler Mbed LPC1768
2. Menghilangkan noise external dari suara manusia menggunakan filter
digital Finite Impulse Response (FIR)
3
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika dalam penulisan tugas akhir ini akan dibagi menjadi beberapa
bab sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan permasalahan, tujuan, dan
sistematika penulisan.
Bab II Landasan Teori
Berisi tentang dasar ilmu yang mendukung pembahasan tugas akhir ini.
Bab III Metodologi Penelitian
Berisi tentang tahap-tahap yang akan dilakukan dalam menyelesaikan tugas akhir
ini, yaitu dengan tahap pengumpulan data dan referensi, tahap desain dan
pembuatan dimana dalam tahap ini merupakan tahap merencanakan, mendesain,
dan merealisasikan sistem yang dibuat. Kemudian tahap akhir yaitu analisa dan
hasil penelitian.
Bab IV Hasil dan Pembahasan
Berisi tentang hasil dari sistem yang dibuat, kemudian diuji coba untuk
menentukan tingkat keberhasilan sistem yang dibangun.
Bab V Penutup
Berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini beserta saran untuk
pengembangan selanjutnya.
4
RESPONSE (FIR) PADA SINYAL AUDIO MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER MBED LPC1768
LAPORAN TUGAS AKHIR
RESSA MARGARETHA
0810452036
JURUSAN SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2013
IMPLEMENTASI FILTER DIGITAL FINITE IMPULSE RESPONSE
(FIR) PADA SINYAL AUDIO MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
MBED LPC1768
Abstrak
Dalam sistem komunikasi tidak seluruh sinyal yang dikirim oleh pengirim
akan diterima dengan baik seluruhnya oleh penerima. Adanya noise
mengakibatkan sinyal yang diterima mengalami kecacatan atau kerusakan bahkan
menghilangkan informasi yang dibawa.
Pada penelitian tugas akhir ini, penulis menggunakan sinyal audio berupa
suara manusia yang diinputkan melalui microphone dengan noise external yang
ada di sekitarnya. Noise dapat diartikan sebagai sinyal-sinyal yang tidak
diinginkan yang menyertai sinyal informasi atau pesan yang dapat merusak sinyal
informasi tersebut,
Oleh karena itu, diperlukan pemrosesan sinyal untuk mereduksi noise
pada sinyal audio. Pemfilteran merupakan salah satu cara untuk mereduksi
noise dari sinyal informasi. Filter yang digunakan yaitu filter digital FIR (Finite
Impulse Response). Filter yang dirancang adalah lowpass filter.
Perancangan Filter digital FIR menggunakan perangkat lunak Matlab
untuk mendapatkan koefisien-koefisien filter serta respon impulse dengan orde
yang diinginkan. Kemudian koefisien dimasukkan ke mikrokontroler Mbed
LPC1768.
Dapat disimpulkan, filter Finite Impulse Response (FIR) mampu meredam
noise external dari sinyal audio (suara) manusia. Untuk mendengarkan suara lebih
jelas digunakan filter digital Finite Impulse Response ( FIR) lowpass dengan orde
16, sedangkan untuk mendengarkan suara lebih kuat digunakan filter digital
Finite Impulse Response ( FIR) lowpass dengan orde 4.
Kata kunci : Sinyal audio. Noise, Filter digital, FIR, Matlab, Mikrokontroler
Mbed LPC1768
.
i
IMPLEMENTATION OF DIGITAL FILTERS FINITE IMPULSE
RESPONSE ( FIR ) IN THE AUDIO SIGNAL USING
MICROCONTROLLER MBED LPC1768
Abstract
In the communication system is not all signals sent by the sender will be
well received in full by the recipient . The existence of the received signal noise
resulting disability or even eliminate damage to the information carried .
In this research , the authors use a human voice audio signals are
input through an external microphone with noise around him . Noise can be
defined as signals that accompany unwanted signal or message information that
can destroy the information signal.
Therefore, the necessary signal processing to reduce noise in the audio
signal . Filtering is one way to reduce the noise from the signal information . The
filter used is a digital filters FIR ( Finite Impulse Response ). Filter is a lowpass
filter designed .
Design of digital filters FIR using MATLAB software to obtain the
filter coefficients and the impulse response with the desired order . Then
coefficient Mbed LPC1768 microcontroller included .
It can be concluded , filters Finite Impulse Response ( FIR ) is able to
reduce the external noise from the audio signal ( sound ) humans . To listen to
sound clearer use of digital filters Finite Impulse Response ( FIR ) lowpass
with order 16 , while the more powerful to listen to the voice used digital
filters Finite Impulse Response (FIR) lowpass with order 4 .
Keywords : AudioSignal. Noise, DigitalFilters, FIR, Matlab, Microcontroller
Mbed LPC1768
ii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan awal elektronika, filter analog menjadi pilihan,
tetapi memiliki prosedur yang banyak dalam perancangannya. Setelah ditemukan
piranti digital dengan kemampuan komputasi yang cepat, implementasi filter
digital sangat digemari karena filter digital
menggunakan algoritma sesuai
dengan kebutuhan yang diinginkan. Sejak itu hingga kini filter digital telah
banyak menggantikan peran filter analog. Sampai saat ini filter digital masih
menjadi objek penelitian yang terus berkembang dan diminati banyak orang.
Filter terdiri dari 2 macam yaitu filter analog dan filter digital. Filter digital
adalah suatu sistem yang berfungsi untuk menyaring frekuensi, serta
memodifikasi sefekrum frekuensi di suatu sinyal sehingga diperoleh tujuan yang
diinginkan sedangkan filter analog memainkan peranan penting dalam sintesis
subsistem sinyal elektronik, menyediakan fungsi-fungsi seperti menghilangkan
komponen sinyal yang memiliki frekuensi lebih tinggi (anti-aliasing) dan
kebisingan penyaringan untuk analog digital converter (ADC), dan rekonstruksi
pasca-penyaringan untuk digital analog converter (DAC) [9]. Umumnya Filter
digital yang digunakan adalah infinite impulse response (IIR) dan finite impulse
response (FIR).
Dalam sistem komunikasi tidak seluruh sinyal yang dikirim oleh pengirim
akan diterima dengan baik
seluruhnya oleh penerima. Adanya noise
mengakibatkan sinyal yang diterima mengalami kecacatan atau kerusakan bahkan
menghilangkan informasi yang dibawa. Noise dapat diartikan sebagai sinyal-
1
sinyal yang tidak diinginkan yang menyertai sinyal informasi atau pesan yang
dapat merusak sinyal informasi tersebut. Noise dapat ditimbulkan dari luar sistem
komunikasi misalnya petir, suara kendaraan bermotor, suara orang di sekitar, dll.
Melihat hal di atas penulis tertarik untuk mengangkat masalah noise
tersebut untuk dijadikan bahan kajian dalam tugas akhir ini. Pada penelitian tugas
akhir ini, penulis menggunakan sinyal audio berupa suara manusia yang
diinputkan melalui microphone dengan noise external yang ada di sekitarnya.
Dengan melihat masalah tersebut penulis berusaha mencari pemecahannya supaya
noise yang datang bersamaan dengan sinyal informasi (suara manusia) tersebut
dapat direduksi atau dikurangi sampai hasilnya dapat diusahakan mendekati
dengan suara aslinya, walaupun tidak akan mungkin persis sama dengan suara
aslinya. Usaha untuk mengurangi terjadinya gangguan pada sinyal suara dapat
dilakukan dengan cara pemfilteran secara digital agar dapat menghasilkan suara
yang bersih tanpa ada gangguan. Filter yang digunakan penulis yaitu filter digital
finite impulse response (FIR).
Dari uraian diatas, maka dalam judul tugas akhir ini penulis mengambil
judul tentang “Implementasi Filter Digital Finite Impulse Response (FIR)
Pada Sinyal Audio Menggunakan Mikrokontroler Mbed LPC1768”
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengimplementasikan filter digital Finite Impulse Response
(FIR) pada sinyal audio
2
2. Bagaimana mengimplementasikan algoritma filter digital Finite Impulse
Response (FIR) pada Mikrokontroler Mbed LPC1768
3. Bagaimana menghasilkan sinyal audio setelah melakukan proses filter
digital
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisa suatu sinyal untuk mengetahui frekuensi menggunakan
matlab
2. Menggunakan tools matlab untuk melakukan komputasi koefisien filter
3. Filter digital yang digunakan hanya Finite Impulse Response (FIR)
4. Audio yang digunakan hanya suara manusia dengan frekuensi 20 – 20kHz
5. Noise yang digunakan hanya noise external
6. Menggunakan
Mikrokontroler
Mbed
LPC1768
dengan
bahasa
pemograman C
1.4 Tujuan
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Mengimplementasikan filter digital Finite Impulse Response (FIR) pada
mikrokontroler Mbed LPC1768
2. Menghilangkan noise external dari suara manusia menggunakan filter
digital Finite Impulse Response (FIR)
3
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika dalam penulisan tugas akhir ini akan dibagi menjadi beberapa
bab sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan permasalahan, tujuan, dan
sistematika penulisan.
Bab II Landasan Teori
Berisi tentang dasar ilmu yang mendukung pembahasan tugas akhir ini.
Bab III Metodologi Penelitian
Berisi tentang tahap-tahap yang akan dilakukan dalam menyelesaikan tugas akhir
ini, yaitu dengan tahap pengumpulan data dan referensi, tahap desain dan
pembuatan dimana dalam tahap ini merupakan tahap merencanakan, mendesain,
dan merealisasikan sistem yang dibuat. Kemudian tahap akhir yaitu analisa dan
hasil penelitian.
Bab IV Hasil dan Pembahasan
Berisi tentang hasil dari sistem yang dibuat, kemudian diuji coba untuk
menentukan tingkat keberhasilan sistem yang dibangun.
Bab V Penutup
Berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini beserta saran untuk
pengembangan selanjutnya.
4