Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Sistem Penyama Adaptif dengan Algoritma Galat Kuadrat Terkecil Ternormalisasi T1 612008079 BAB IV

44

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pembahasan pada bab ini berisi penjelasan cara pengujian beserta hasil pengujian untuk melihat apakah hasil perancangan sistem penyama beserta analisisnya memenuhi sasaran yang ditargetkan pada tujuan tugas akhir ini.

Pengujian pertama merupakan pengujian isyarat MLS yang dibangkitkan, untuk mengetahui apakah isyarat MLS mendekati derau putih. Kemudian perhitungan tanggapan impuls sistem menggunakan metode korelasi silang serta pengujian program korelasi silang dengan cara mengkorelasikan dua isyarat yang sama untuk mendapatkan unit impuls. Berikutnya pengujian sistem fase minimum menggunakan konsep alih ragam Hilbert diuji pada suatu tanggapan impuls ruang. Pada tahap selanjutnya pengujian sistem penyama dalam menyamakan tanggapan frekuensi sistem. Pada pengujian ini penulis mengevaluasi tingkat kerataan magnitudo tanggapan frekuensi sistem setelah disamakan serta mean square error dari sistem penyama

4.1. Pengujian Isyarat MLS

Pengujian isyarat MLS menggunakan perangkat lunak Audacity kemudian membandingkan sifatnya dengan derau putih yang di bangkitkan oleh perangkat lunak Audacity Isyarat MLS, setelah dibangkitkan dengan menggunakan register geser, dapat dikonversi menjadi file audio dengan format .wav. Karena isyarat MLS yang dirancang dipetakan sehingga amplitudo nya 1 dan -1, untuk menghindari clipping amplitudo isyarat digunakan persamaan berikut

45

0 50 100 150 200 250 300

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 sample a m p lit u d e

256 cuplikan pertama isyarat MLS

�[ ] = _{��| �[ ]| + ∆ … … … 4.1}�[ ] Dengan ∆ merupakan bilangan nyata kecil ( pada pengujian ini dipilih 0.15 ) Tanggapan impuls isyarat MLS ditunjukkan pada gambar berikut

Gambar 4.1. 256 cuplikan pertama isyarat MLS

Pada perangkat lunak Audacity kita dapat membangkitkan derau putih dan menganalisa tanggapan frekuensinya. Isyarat MLS yang didapat dapat dibandingkan dengan derau putih apakah memiliki tanggapan frekuensi yang menyerupai derau putih ditunjukkan pada gambar berikut

46

Gambar 4.2.1. Spektrum isyarat derau putih yang dibangkitkan dengan perangkat

Gambar 4.2.2. Spektrum isyarat MLS yang dirancang

Pada gambar diatas, baik derau putih maupun isyarat diukur pada array buffer atau titik FFT dengan ukuran 8192 dengan smoothing window Hanning. Terlihat

47

keduanya cukup rata dimana derau putih Audacity memiliki ayunan maksimal 1 dB dan isyarat MLS yang dirancang memiliki ayunan maksimal juga mendekati 1 dB mulai dari frekuensi 40 Hertz.

4.2. Pengujian Tanggapan Impuls Sistem

Untuk mendapatkan tanggapan impuls sistem, perhitungan korelasi silang antara MLS dengan isyarat MLS yang telah melalui tanggapan sistem dilakukan. Korelasi diri isyarat MLS digunakan untuk menguji apakah program korelasi silang sudah benar. Korelasi diri dari suatu isyarat akan menghasilkan unit impuls. Hasil korelasi diri isyarat MLS dengan perangkat lunak python ditunjukan pada gambar berikut

48

Pengujian sistem penyama dilakukan pada ruangan CX1 dengan denah ruangan tampak seperti gambar berikut ini.

2 m

Gambar 4.4. Denah ruang CX1 dan posisi penyuara pada saat pengujian dilakukan.

Aras kekerasan derau latar belakang pada saat pengujian dilakukan adalah sekitar 40 hingga 50 dB. Aras kekerasan isyarat MLS yang dibunyikan pada titik mikropon sebesar 70 hingga 80 dB, sehingga S/N ratio pada pengujian sudah sesuai yang diinginkan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan dua penyuara dengan denah ruang dan posisi penyuara pada C107 ditunjukkan sebagai berikut

Meja Meja

Meja Meja

Meja Meja

Bangku 6,8 m

2,4 m

8,2 m 1,5 m

49

Gambar 4.5. Denah ruang C107 dan posisi penyuara pada saat pengujian dilakukan.

Pada ruang C107, aras kekerasan derau latar belakang sekitar 50 dB sehingga untuk mendapat S/N Ratio yang sesuai untuk pengukuran aras kekerasan isyarat MLS pada mikropon lebih dari 80 dB. Tahapan pertama dari program DSP Processor dalam mencari tapis penyama adalah dengan mengukur tanggapan impuls sistem yang terdiri dari penguat audio, penyuara, mikropon, sistem Wolfson Audio Card dan ruang dengar. Gambar dari tanggapan impuls dan tanggapan frekuensi ruang CX1 yang didapat adalah sebagai berikut

2

9,2

12,5 3,8

50

Gambar 4.6.1. Tanggapan impuls sistem pada ruang CX1

,

Gambar 4.6.2. (bawah) Tanggapan frekuensi sistem pada ruang CX1

Pada ruang CX1 tanggapan frekuensi yang didapatkan menunjukkan magnitudo yang relatif besar pada sekitar frekuensi 15000 Hertz dan 16000 Hertz dam relatif kecil pada frekuensi sekitar 500 Hertz dan 17000 Hertz.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Tanggapan Impuls Sistem di Ruang CX1

Frekuensi [Hertz] A m p lit u d o

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

Tanggapan Frekuensi Sistem di Ruang CX1

Frekuensi [Hertz] M a g n it u d o [ d B ]

51

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Tanggapan Impuls Sistem di Ruang C107

Waktu [Second] A m p lit u d o

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

Tanggapan Frekuensi Sistem di Ruang C107

Frekuensi [Hertz] M a g n it u d o [ d B ]

Gambar dari tanggapan impuls dan tanggapan frekuensi ruang C107 yang didapat adalah sebagai berikut

Gambar 4.7.1. Tanggapan impuls sistem pada ruang CX1

Gambar 4.7.2. Tanggapan frekuensi sistem pada ruang CX1

Pada ruang C107, magnitudo tanggapan frekuensi relatif tinggi pada frekuensi 1000 Hertz dan relatif rendah pada frekuensi sekitar 400 Hertz.

52

4.3. Pengujian Sistem Fase Minimum

Pada pengujian sistem fase minimum, digunakan tanggapan impuls suatu ruang yang telah diukur dengan benar karena tanggapan impuls yang didapat dari hasil korelasi silang kurang tepat. Tanggapan impuls yang digunakan ditunjukkan pada gambar berikut

Gambar 4.8. Tanggapan Impuls Ruang yang digunakan untuk pengujian program fase minimum

Program pencarian sistem fase minimum dengan menggunakan alih ragam Hilbert pada perangkat lunak python dapat merubah fase sistem yang tidak minimum menjadi sistem berfase minimum seperti yang ditunjukkan gambar 4.8 dan 4.9 pada pita frekuensi negatif maupun positif

53

Gambar 4.9. Tanggapan fase sebelum diminimumkan

54

4.4. Pengujian Sistem Penyama NLMS

Pada sistem penyamaan ini, kinerja sistem dapat dilihat dari mean square error (MSE). Jika MSE konfergen, maka sistem berhasil melakukan penyamaan. Sistem Penyama diuji dengan koefisien � = 0.1, µ= 0.0025, panjang iterasi 5000 sampel, dan panjang tapis 20 sampel. Isyarat masukan x(n) berupa white gaussian noise dan tanggapan frekuensi sistem h(n) seperti gambar berikut

Gambar 4.11. Tanggapan frekuensi h(n) yang diujikan pada penyama

Tapis w(n) yang didapat merupakan inverse dari tanggapan frekuensi h(n) dan nilai MSE menuju titik konvergen dengan 5000 kali proses iterasi.Tapis w(n) yang didapat, hasil penyamaan, serta MSE ditunjukkan pada gambar berikut

55

Gambar 4.12. Tanggapan Frekuensi tapis Penyama w(n)

Gambar 4.13. Konvolusi tanggapan impuls sistem h(n) dengan tanggapan impuls tapis penyama

56

51

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Tanggapan Impuls Sistem di Ruang C107

Waktu [Second] A m p lit u d o

0 0.5 1 1.5 2 2.5

x 104 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

Tanggapan Frekuensi Sistem di Ruang C107

Frekuensi [Hertz] M a g n it u d o [ d B ]

Gambar dari tanggapan impuls dan tanggapan frekuensi ruang C107 yang didapat adalah sebagai berikut

Gambar 4.7.1. Tanggapan impuls sistem pada ruang CX1

Gambar 4.7.2. Tanggapan frekuensi sistem pada ruang CX1

Pada ruang C107, magnitudo tanggapan frekuensi relatif tinggi pada frekuensi 1000 Hertz dan relatif rendah pada frekuensi sekitar 400 Hertz.

52

4.3. Pengujian Sistem Fase Minimum

Pada pengujian sistem fase minimum, digunakan tanggapan impuls suatu ruang yang telah diukur dengan benar karena tanggapan impuls yang didapat dari hasil korelasi silang kurang tepat. Tanggapan impuls yang digunakan ditunjukkan pada gambar berikut

Gambar 4.8. Tanggapan Impuls Ruang yang digunakan untuk pengujian program fase minimum

Program pencarian sistem fase minimum dengan menggunakan alih ragam Hilbert pada perangkat lunak python dapat merubah fase sistem yang tidak minimum menjadi sistem berfase minimum seperti yang ditunjukkan gambar 4.8 dan 4.9 pada pita frekuensi negatif maupun positif

53

Gambar 4.9. Tanggapan fase sebelum diminimumkan

54

4.4. Pengujian Sistem Penyama NLMS

Pada sistem penyamaan ini, kinerja sistem dapat dilihat dari mean square error (MSE). Jika MSE konfergen, maka sistem berhasil melakukan penyamaan. Sistem Penyama diuji dengan koefisien � = 0.1, µ= 0.0025, panjang iterasi 5000 sampel, dan panjang tapis 20 sampel. Isyarat masukan x(n) berupa white gaussian noise dan tanggapan frekuensi sistem h(n) seperti gambar berikut

Gambar 4.11. Tanggapan frekuensi h(n) yang diujikan pada penyama

Tapis w(n) yang didapat merupakan inverse dari tanggapan frekuensi h(n) dan nilai MSE menuju titik konvergen dengan 5000 kali proses iterasi.Tapis w(n) yang didapat, hasil penyamaan, serta MSE ditunjukkan pada gambar berikut

55

Gambar 4.12. Tanggapan Frekuensi tapis Penyama w(n)

Gambar 4.13. Konvolusi tanggapan impuls sistem h(n) dengan tanggapan impuls tapis penyama w(n)

56