STUDI DAN ANALISIS KINERJA CLOSED-LOOP SPATIAL AUDIO CODING SECARA OBJEKTIF.
STUDI DAN ANALISIS KINERJA CLOSED-LOOP
SPATIAL AUDIO CODING SECARA OBJEKTIF
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan
Strata-1 (S1) di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
OLEH :
NANDA NUR AGUSTIA
BP. 0910952037
DOSEN PEMBIMBING :
IKHWANA ELFITRI, Ph.D
NIP. 19750308 200003 1 002
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Spatial Audio Coding yang pertama kali diimplementasikan adalah MPEG
Surround. MPEG Surround mampu menghasilkan kualitas audio yang baik dengan
kapasitas data yang lebih kecil dengan kemampuan downmix-nya. Namun dengan sistem
yang
digunakan
masih bersifat
open-loop, MPEG
Surround
diyakini
dapat
disempurnakan lagi dengan menggunakan sistem loop tertutup, dikarenakan sistem
Closed-loop akan meningkatkan kinerja suatu sistem. Pengujian audio coder secara
objektif merupakan pengujian audio yang dilakukan dengan mencari nilai pasti (objektif)
untuk mempermudah user memilih codec yang berkualitas dan kompatibel dalam
berbagai bidang. Pada penelitian ini, pengujian yang dilakukan menggunakan Signal to
Noise Ratio (SNR) sebagai nilai objektif penentuan kualitas audio coder. 5 sampel audio
diuji kualitasnya dengan menggunakan 4 codec yang berbeda dan 12 variasi
bitrate.Codec yang diuji terdiri dari 4 codec dengan 2 sistem yang berbeda dan
menggunakan 2 frekuensi mapping yang juga berbeda , yaitu sistem Closed-loop MDCT,
closed-loop Filterbank , open-loop Filterbank dan open-loop MDCT. Berdasarkan nilai
SNR yang dihasilkan menggunakan program yang telah didapatkan sebelumnya,
diperoleh data kualitas audio coder dengan sistem closed-loop lebih baik dibandingkan
dengan audio coder menggunakan sistem open-loop yaitu sebesar 9,2 dB pada bitrate
terbesar dalam rata-rata pengujian.
Kata kunci : multichannel audio coding, audio coder, Signal to Noise Ratio, Closed-loop,
Open-loop, Filterbank, MDCT
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat sekarang ini ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya
dibidang speech coding dan audio coding berkembang dengan sangat pesat.
Seiring dengan perkembangan tersebut kebutuhan akan perangkat dan kualitas
audio yang semakin berkualitas dan real juga dituntut untuk turut berkembang.
Pengembangan teknologi audio yang sedang berkembang saat ini salah satunya
adalah penggunaan teknologi spatial audio coding atau disebut juga dengan
spatial audio coding.
Teknologi spatial audio coding bertujuan menghasilkan reproduksi suara
yang lebih berkualitas dan real. Teknologi spatial ini mampu memberikan output
oudio yang merepresentasikan suara yang dihasilkan di sekeliling pendengar
berdasarkan dengan persepsi manusia terhadap audio itu sendiri. Karena
berdasarkan persepsi manusia terhadap audio inilah output yang dihasilkan
teknologi spatial audio coding lebih memberikan kesan nyata bagi pendengarnya.
Perkembangan spatial audio coding berkaitan erat dengan stereo audio
coding, dimana sebagian besar prinsip kerja multi channel audio coding ini
menggunakan teknologi yang lebih dulu digunakan dalam stereo audio coding
dan telah terbukti kegunaannya baik itu dalam proses kompresi maupun dalam
pengaplikasian Psychoacoustic model.
1
Dalam perkembangannya spatial audio coding terus memperbaiki kualitas
suara yang dihasilkannya. Banyak spatial audio coder yang bermunculan demi
menjawab kebutuhan kualitas audio spatial yang lebih baik, sebut saja spatial
audio coder yang dikeluarkan MPEG (Motion Picture Experts Group) yang
bernama MPEG Surround (MPS), Spatial Audio Scene Coding (SASC) yang
dikembangkan oleh peneliti dari Creative Advanced Teknology center, USA ,
serta Analisys by Syntesis Spatial Audio Coding yang berbasiskan pengontrolan
closed-loop. Perkembangan ini terjadi dengan tujuan menghasilkan Spatial audio
coder yang menyerupai atau memenuhi perceptual audio coding dengan kapasitas
yang wajar.
Masing-masing spatial audio coding menggunakan sistem yang berbedabeda, kualitas audio yang dihasilkan juga pasti akan berbeda untuk setiap variasi
bit-rate nya. Berdasarkan pemikiran inilah penulis ingin menguji kualitas spatial
audio coding berbasis closed loop R-OTT (Reverse one to two) dengan spatial
audio coding berbasis open loop seperti yang diterapkan pada audio multi channel
MPEG Surround dalam penelitian yang berjudul “STUDI DAN ANALISIS
KINERJA
CLOSED-LOOP
SPATIAL
AUDIO
CODING
SECARA
OBJEKTIF”
Penelitian ini dilakukan dengan melihat objective performance dari spatial
audio coder yang akan dibandingkan. Perbandingan ini akan menghasilkan nilai
SNR yang akan menjadi parameter kualitas dari spatial audio coder tersebut.
2
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah membandingkan kinerja kualitas
spatial audio coder dengan sistem pengontrolan loop tebuka dan sistem
pengontrolan loop tertutup dengan menggunakan Signal to Noise Ratio sebagai
parameter penilaian.
1.3 Manfaat penelitian
Tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan gambaran serta referensi
tentang spatial audio coder yang baik yang dapat digunakan dalam pemprosesan
audio analog menjadi audio digital spatial.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari tugas akhir ini adalah:
1. Pengujian dilakukan menggunakan perangkat lunak yang telah tesedia.
2. Audio yang digunakan merupakan audio yang khusus untuk pengujian
audio spatial 5.1.
3. Spatial audio coder yang digunakan adalah MPEG Surround dengan
Closed-loop R-OTT
4. Pengujian dilakukan menggunakan variasi bit-rate pada masing-masing
Spatial audio coder.
5. Pengujian dilakukan dengan menggunakan objektif parameter dengan
melihat nilai SNR (Signal to noise ratio).
6. Parameter band yang digunakan merupakan parameter band 20.
3
1.5 Metode Penelitian
Metodelogi penelitian yang digunakan pada tugas akhir ini adalah :
1. Studi literatur sebagai gambaran awal tentang pemahaman konsep dari
masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini.
2. Pengujian spatial audio coder yang digunakan.
3. Analisa data.
4. Penyusunan laporan akhir.
1.6 Sistematika Penulisan
Bab I
Pendahuluan, berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, batasanmasalah, metodologi penelitian, dan sistematika
penulisan.
Bab II
Penjelasan
teori
dasar
pengolahan
sinyal
audio
menggunakan
pengkodean sinyal audio spatial dan jenis-jenis codec yang digunakan.
Bab III Berisi tentang rancangan dan langkah-langkah dalam proses Pengujian
dan analisis Spatial audio coder.
Bab IV Hasil penelitian dan analisis serta pembahasan dari penelitian tugas akhir
ini.
Bab V Penutup yang berisi kesimpulan dan saran.
4
SPATIAL AUDIO CODING SECARA OBJEKTIF
TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan
Strata-1 (S1) di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
OLEH :
NANDA NUR AGUSTIA
BP. 0910952037
DOSEN PEMBIMBING :
IKHWANA ELFITRI, Ph.D
NIP. 19750308 200003 1 002
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
Spatial Audio Coding yang pertama kali diimplementasikan adalah MPEG
Surround. MPEG Surround mampu menghasilkan kualitas audio yang baik dengan
kapasitas data yang lebih kecil dengan kemampuan downmix-nya. Namun dengan sistem
yang
digunakan
masih bersifat
open-loop, MPEG
Surround
diyakini
dapat
disempurnakan lagi dengan menggunakan sistem loop tertutup, dikarenakan sistem
Closed-loop akan meningkatkan kinerja suatu sistem. Pengujian audio coder secara
objektif merupakan pengujian audio yang dilakukan dengan mencari nilai pasti (objektif)
untuk mempermudah user memilih codec yang berkualitas dan kompatibel dalam
berbagai bidang. Pada penelitian ini, pengujian yang dilakukan menggunakan Signal to
Noise Ratio (SNR) sebagai nilai objektif penentuan kualitas audio coder. 5 sampel audio
diuji kualitasnya dengan menggunakan 4 codec yang berbeda dan 12 variasi
bitrate.Codec yang diuji terdiri dari 4 codec dengan 2 sistem yang berbeda dan
menggunakan 2 frekuensi mapping yang juga berbeda , yaitu sistem Closed-loop MDCT,
closed-loop Filterbank , open-loop Filterbank dan open-loop MDCT. Berdasarkan nilai
SNR yang dihasilkan menggunakan program yang telah didapatkan sebelumnya,
diperoleh data kualitas audio coder dengan sistem closed-loop lebih baik dibandingkan
dengan audio coder menggunakan sistem open-loop yaitu sebesar 9,2 dB pada bitrate
terbesar dalam rata-rata pengujian.
Kata kunci : multichannel audio coding, audio coder, Signal to Noise Ratio, Closed-loop,
Open-loop, Filterbank, MDCT
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat sekarang ini ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya
dibidang speech coding dan audio coding berkembang dengan sangat pesat.
Seiring dengan perkembangan tersebut kebutuhan akan perangkat dan kualitas
audio yang semakin berkualitas dan real juga dituntut untuk turut berkembang.
Pengembangan teknologi audio yang sedang berkembang saat ini salah satunya
adalah penggunaan teknologi spatial audio coding atau disebut juga dengan
spatial audio coding.
Teknologi spatial audio coding bertujuan menghasilkan reproduksi suara
yang lebih berkualitas dan real. Teknologi spatial ini mampu memberikan output
oudio yang merepresentasikan suara yang dihasilkan di sekeliling pendengar
berdasarkan dengan persepsi manusia terhadap audio itu sendiri. Karena
berdasarkan persepsi manusia terhadap audio inilah output yang dihasilkan
teknologi spatial audio coding lebih memberikan kesan nyata bagi pendengarnya.
Perkembangan spatial audio coding berkaitan erat dengan stereo audio
coding, dimana sebagian besar prinsip kerja multi channel audio coding ini
menggunakan teknologi yang lebih dulu digunakan dalam stereo audio coding
dan telah terbukti kegunaannya baik itu dalam proses kompresi maupun dalam
pengaplikasian Psychoacoustic model.
1
Dalam perkembangannya spatial audio coding terus memperbaiki kualitas
suara yang dihasilkannya. Banyak spatial audio coder yang bermunculan demi
menjawab kebutuhan kualitas audio spatial yang lebih baik, sebut saja spatial
audio coder yang dikeluarkan MPEG (Motion Picture Experts Group) yang
bernama MPEG Surround (MPS), Spatial Audio Scene Coding (SASC) yang
dikembangkan oleh peneliti dari Creative Advanced Teknology center, USA ,
serta Analisys by Syntesis Spatial Audio Coding yang berbasiskan pengontrolan
closed-loop. Perkembangan ini terjadi dengan tujuan menghasilkan Spatial audio
coder yang menyerupai atau memenuhi perceptual audio coding dengan kapasitas
yang wajar.
Masing-masing spatial audio coding menggunakan sistem yang berbedabeda, kualitas audio yang dihasilkan juga pasti akan berbeda untuk setiap variasi
bit-rate nya. Berdasarkan pemikiran inilah penulis ingin menguji kualitas spatial
audio coding berbasis closed loop R-OTT (Reverse one to two) dengan spatial
audio coding berbasis open loop seperti yang diterapkan pada audio multi channel
MPEG Surround dalam penelitian yang berjudul “STUDI DAN ANALISIS
KINERJA
CLOSED-LOOP
SPATIAL
AUDIO
CODING
SECARA
OBJEKTIF”
Penelitian ini dilakukan dengan melihat objective performance dari spatial
audio coder yang akan dibandingkan. Perbandingan ini akan menghasilkan nilai
SNR yang akan menjadi parameter kualitas dari spatial audio coder tersebut.
2
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah membandingkan kinerja kualitas
spatial audio coder dengan sistem pengontrolan loop tebuka dan sistem
pengontrolan loop tertutup dengan menggunakan Signal to Noise Ratio sebagai
parameter penilaian.
1.3 Manfaat penelitian
Tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan gambaran serta referensi
tentang spatial audio coder yang baik yang dapat digunakan dalam pemprosesan
audio analog menjadi audio digital spatial.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari tugas akhir ini adalah:
1. Pengujian dilakukan menggunakan perangkat lunak yang telah tesedia.
2. Audio yang digunakan merupakan audio yang khusus untuk pengujian
audio spatial 5.1.
3. Spatial audio coder yang digunakan adalah MPEG Surround dengan
Closed-loop R-OTT
4. Pengujian dilakukan menggunakan variasi bit-rate pada masing-masing
Spatial audio coder.
5. Pengujian dilakukan dengan menggunakan objektif parameter dengan
melihat nilai SNR (Signal to noise ratio).
6. Parameter band yang digunakan merupakan parameter band 20.
3
1.5 Metode Penelitian
Metodelogi penelitian yang digunakan pada tugas akhir ini adalah :
1. Studi literatur sebagai gambaran awal tentang pemahaman konsep dari
masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini.
2. Pengujian spatial audio coder yang digunakan.
3. Analisa data.
4. Penyusunan laporan akhir.
1.6 Sistematika Penulisan
Bab I
Pendahuluan, berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat
penelitian, batasanmasalah, metodologi penelitian, dan sistematika
penulisan.
Bab II
Penjelasan
teori
dasar
pengolahan
sinyal
audio
menggunakan
pengkodean sinyal audio spatial dan jenis-jenis codec yang digunakan.
Bab III Berisi tentang rancangan dan langkah-langkah dalam proses Pengujian
dan analisis Spatial audio coder.
Bab IV Hasil penelitian dan analisis serta pembahasan dari penelitian tugas akhir
ini.
Bab V Penutup yang berisi kesimpulan dan saran.
4