SUARA DAN AUDIO

SUARA DAN AUDIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Ryan Akbar Fauzi
Rahmat Hidayah
Muhammad Afif R.
Aditya Giri R.
Firsta Septiana A.
Zukhruful Jannah
Indarmawan S.
Zikry Kurniawan
Shafa Rizky F.
Farhanudin Khaliq
Kevin Chandra A.
(H1L014030)
(H1L014033)
(H1L014036)
(H1L014037)
(H1L014039)
(H1L014040)
(H1L014041)
(H1L014044)
(H1L014046)
(H1L014053)
(H1L014056)
SUARA (SOUND)
• suara adalah pemampatan mekanis atau gelombang yang
merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini dapat
berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat
misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Suara/bunyi biasanya
merambat melalui udara. Suara/bunyi tidak bisa merambat melalui
ruang hampa.
• Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di
udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Batas
frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusiakira-kira
dari 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagai
variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz
disebut ultrasonik dan di bawah 20 Hz disebut infrasonik.
FREKUENSI
Infrasound
Pendengaran
Manusia
Ultrasound
Hypersound
0Hz – 20Hz
20Hz – 20KHz
20KHz – 1GHz
1GHz – 10THz
Manusia membuat suara dg frekuensi : 50Hz – 10KHz.
Sinyal suara musik memiliki frekuensi : 20Hz – 20Khz.
Sistem multimedia menggunakan suara yang berada dalam range
pendengaran manusia.
Suara yang berada pada range pendengaran manusia sebagai Audio, dan
gelombangnya sebagai Accoustic Signal.
Suara diluar range
pendengaran manusia dapat dikatakan sebagai Noise (getaran yang tidak
teratur dan tidak berurutan dalam berbagai frekuensi, tidak dapat didengar
manusia).
Fourier Analysis merupakan suatu sinyal analog terdiri dari sebuah
frekuensi sinusoidal dimana amplitudonya serta fasanya berubah
secara “relatif” antara satu dengan lainnya.
AMPLITUDO
• Keras lemahnya bunyi atau tinggi rendahnya gelombang.
• Satuan amplitudo adalah decibel (db)
• Bunyi mulai dapat merusak telinga jika tingkat volumenya lebih
besar dari 85 dB dan pada ukuran 130 dB akan mampu
membuat hancur gendang telinga
VELOCITY
• Kecepatan perambatan gelombang bunyi sampai ke telinga
pendengar.
• Satuan yang digunakan : m/s
• Pada udara kering dengan suhu 20 °C (68 °F)m kecepatan rambat
suara sekitar 343 m/s
REPRESENTASI SUARA
Gelombang suara analog tidak dapat langsung direpresentasikan
pada komputer. Komputer mengukur amplitudo pada satuan
waktu tertentu untuk menghasilkan sejumlah angka. Tiap satuan
pengukuran ini dinamakan“SAMPLE”.
Konsep Dasar
Suara dihasilkan oleh getaran suatu benda. Selama bergetar, perbedaan
tekanan terjadi di udara sekitarnya. Pola osilasi yang terjadi
dinamakan sebagai “GELOMBANG”. Gelombang mempunyai pola
sama yang berulang pada interval tertentu,yang disebut sebagai
“PERIODE”.
Contoh suara periodik
:
• instrument musik
• nyanyian burung, dll.
Contoh suara nonperiodik
:
• batuk
• percikan ombak, dll
ANALOG TO DIGITAL CONVERSION
(ADC)
proses mengubah amplitudo gelombang bunyi ke dalam waktu
interval tertentu (disebut juga sampling), sehingga menghasilkan
representasi digital dari suara.
Sampling rate : beberapa gelombang yang diambil dalam satu detik.
• Membuang frekuensi tinggi dari source signal
• Mengambil smaple pada interval waktu tertentu (sampling)
• Menyimpan amplitudo sample dan mengubahnya dalam bentuk
diskrit (kuantisasi)
• Mengubah bentuk menjadi nilai biner
Prinsip Kerja ADC
adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang
merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi.
Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt,
rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan
ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal
digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001
(bentuk biner).
signal = (sample/max_value) * reference_voltage
= (153/255) * 5
= 3 Volts
Nyquist Sampling Rate : untuk memperoleh representasi akurat
dari suatu sinyal analog secara lossless, amplitudonya harus diambil
sample-nya setidaknya pada kecepatan (rate) sama atau lebih besar
dari 2 kali lipat komponen frekuensi maksimum yang akan didengar.
Contoh : Untuk sinyal analog dengan bandwith 15Hz – 10kHz
• sampling rate = 2 x 10KHz = 20 kHz
DIGITAL TO ANALOG CONVERSION
(DAC)
proses mengubah digital audio menjadi sinyal analog. DAC biasanya
hanya menerima sinyal digital Pulse Code Modulation (PCM) yang
merupakan representasi digital dari sinyal analog.
PROSESNYA :
• Menghitung data digital menjadi amplitudo-amplitudo analog
• Menyambung amplitudo analog menjadi sinyal analog
• Memfilter keluaran dengan Low Pass Filter sehingga bentuk
gelombang keluaran menjadi lebih mulus.
Contoh DAC adalah: soundcard, CDPlayer, IPod, mp3player
Perkembangan format audio
YEAR
PHYSICAL FORMAT
1979
Compact Disk
1985
CONTENT FORMAT
Audio Interchange File Format
(AIFF)
1987
Digital Audio Tape (DAT)
1990
Digital Compact Caseette
1991
MiniDisc
ATRAC
1992
WAVEform (WAV)
Dolby Digital Surround Cinema
Sound
1993
Digital Theatre System (DTS)
1995
MP3
YEAR
PHYSICAL FORMAT
1996
DVD
1999
Super Audio CD (SACD)
CONTENT FORMAT
Windows Media Audio (WMA)
2000
Free Lossless Audio Codec (FLAC)
2001
Advanced audio coding (AAC)
2002
Ogg Vorbis
2003
DualDisc
2005
HD – DVD
2006
Blu – Ray Disc
2008
Blu – Spec Disc
2009
SILK
2010
Opus
• Perkembangan Audio WAV
Merupakan standar suara de-facto di Windows. Awalnya hasil
ripping dari CD direkam dalam format ini sebelum dikonversi ke
format lain. Namun sekarang tahap ini sering dilewati karena file
dalam format ini biasanya tidak dikompresi dan karena berukuran
besar. Musik dengan format WAV (Waveform Audio Format)
adalah suatu audio file standar windows yang dipakai ke dalam
komputer atau laptop yang OS-nya Windows. WAV mempunyai
bentuk berupa format audio umum yang tidak terkompresi, dengan
demikian mampu menyimpan detil suara secara keseluruhan yang
biasanya dalam bentuk dua kanal suara.
Musik digital dalam format WAV sendiri telah dikembangkan oleh
Microsoft dan IBM dimana merupakan variasi atas format bitstream
RIFF serta setara dengan format IFF dan juga AIFF yang dipakai
pada komputer Amiga dan Macintosh. Format WAV pada era
sekarang tidak begitu sering digunakan oleh penikmat musik
dikarenakan ukuranya dan kualitasnya yang jauh dari kualitas baik
(Soeprihadi, 2011). WAV biasanya bisa disimpan ke dalam perangkat
handphone namun dengan durasi pendek atau ukuran yang kecil dan
kualitas rendah.
Perbandingan Format Audio
• AAC (Advanced Audio Coding) [ .m4a ]
AAC telah dibuat sangat populer oleh Apple karena telah di
integrasikan kedalam software music Apple, iTunes dan Ipod
portable audio player. Sample rate sampai 96 khz atau sama
dengan 2x mp3 yang hanya mempunyai 44 khz.
Pada setiap bit rate, AAC terdengar lebih baik dibanding dengan
Mp3. Demikian pula, 128 Kbps AAC akan terdengar lebih baik
dari 128 Kbps Mp3.
• WAVEFORM AUDIO [ .WAV ]
WAV adalah format audio standar Microsoft dan IBM untuk PC
biasanya menggunakan coding PCM (Pulse Code Modulation).
WAV adalah data tidak terkompres sehingga seluruh sampel
audio disimpan semuanya di harddisk.
Software yang dapat menciptakan WAV dari Analog Sound
misalnya adalah Windows Sound Recorder. Maksimal ukuran file
WAV adalah 2GB.
• Audio Interchange File Format [.AIFF]
Merupakan format standar Macintosh. AIFF audio yang
memakan lebih dari 10 MB per menit audio, yang berarti sebuah
lagu 4 menit disimpan sebagai AIFF akan membutuhkan lebih
dari 40MB ruang disk. Software pendukung: Apple QuickTime
• Mpeg Audio Layer 3 [.mp3]
Merupakan file dengan lossy compression.Distandarisasi pada
tahun 1991. Kompresi dilakukan dengan menghilangkan bagianbagian bunyi yang kurang berguna bagi pendengaran manusia.
Kompresi mp3 dengan kualitas 128 bits 44000 Hz biasanya akan
menghasilkan file berukuran 3-4 MB, tetapi unsur panjang
pendeknya lagu juga akan berpengaruh. Bit rate MP3 dimulai
dari 32 Kbits/detik sampai 320 Kbits/detik. Software pemutar
file mp3 : Winamp.
WAV (WAVEFORM AUDIO)
format audio standar Microsoft dan IBM untuk PC.
WAV biasanya menggunakan coding PCM (Pulse Code Modulation)
PCM (Pulse Code Modulation), yaitu proses mengubah sinyal analog
menjadi sinyal digital.
Prosesnya ada 3, yaitu :
• sampling
• quantizing
• coding
Proses sampling adalah proses pengambilan sample dari sinyal suara
dengan lebar pita frekwensi antara 300- 3400 Hz, di mana proses ini
dikerjakan oleh modulator amplitudo. Proses Quantizing (Kuantisasi) yaitu
pemberian harga terhadap sinyal PAM; yang besarnya – kecilnya disesuai
dengan harga tegangan pembanding terdekat. Coding adalah proses
mengubah sinyal PAM menjadi sinyal digital (A – D Converter).
WAV merupakan data yang tidak terkompres sehingga seluruh sampel
audio disimpan semuanya di harddisk.
Software yang dapat menciptakan WAV dari Analog Sound misalnya
adalah Windows Sound Recorder. WAV jarang sekali digunakan di
internet karena ukurannya yang relatif besar. Maksimal ukuran file
WAV adalah 2GB.
Audio Interchange File Format
merupakan singkatan dari "Audio Interchange File Format" AIFF
adalah format file yang dirancang untuk menyimpan data audio.
Hal ini dikembangkan oleh Apple Computer, tetapi didasarkan
pada IFF Electronic Arts (Interchange Format File), format
kontainer awalnya digunakan pada sistem Amiga.
CD Audio
File dengan ekstensi .cda merupakan representasi dari track CDAudio. File dengan format .cda ini dapat langsung dijalankan
dengan melalui CD-ROM, sementara file-nya sendiri tidak
mempunyai informasi kode modulasi apapun sehingga jika dicopy
ke harddisk, file tersebut akan menjadi tidak dapat di-play atau
dimainkan. Pada November 1984, dua tahun setelah CD diproduksi
secara massal, Sony mengeluarkan Discman sebagai media
pemutar portable. Agar dapat mengambil atau mengopi file audio
dari CD-Audio, dibutuhkan software khusus untuk mengubah dari
format .cda menjadi format lain yang dapat disimpan di komputer.
Mpeg Audio Layer 3 [MP3]
Mpeg Audio Layer 3 atau MP3 adalah salah satu format berkas
pengodean suara yang memiliki kompresi yang baik sehingga
ukuran berkas bisa memungkinkan menjadi lebih kecil.
Yang distandarisasikan pada tahun 1991. Kompresi mp3 dengan
kualitas 128 bits 44000 Hz biasanya akan menghasilkan file
berukuran 3-4 MB, tetapi unsur panjang pendeknya lagu juga akan
berpengaruh. Software pemutar file mp3 adalah Winamp.
Software encoder : LAME (Lame ain’t MP3 Encoder), sebuah
encoder mp3 open source dan freeware yang dibuat oleh Mike
Cheng pada awal tahun 1998. Macam-macam bit rate: 32, 40, 48,
56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 and 320 kbit/s
MIDI
MIDI (Music Instrument Digital interface) merupakan standard yang
dibuat oleh perusahaan alat-alat musik elektronik berupa serangkaian
spesifikasi agar berbagai instrumen dapat berkomunikasi.
Interface MIDI
1. Perangkat Keras
Hardware yang terhubung ke peralatan (alat instrumen /
komputer) . Contoh : Synthesizer
2. Data Format
Pengkodean informasi :
• spesifikasi instrument
• awal / akhir nada
• frekuensi
• volume suara
MIDI Reception Mode
Merupakan mode-mode penerimaan data Channel MIDI.
Mode1 Omni - On Poly : perangkat penerima mendengarkan dan
merespon semua data channel MIDI masuk.
Mode 2 Omni - On Mono : perangkat penerima mendengarkan dan
merespon semua data saluran MIDI masuk dalam cara yang sama
seperti mode 1, tetapi hanya dimainkan pada satu kapasitas polifonik.
Komponen-komponen MIDI Device :
•
•
•
•
Sound generator : pembangkit suara synthesizer
Microprocessor : mengirim / menerima MIDI message
Keyboard : mengontrol synthesizer secara langsung
Control Panel : mengatur fungsi-fungsi selain nada dan durasi
(volume, jenis suara, dll)
• Auxiliary Controllers : memanipulasi nada (modulation, pitch, dll)
• Memory
MIDI Message
Format MIDI message terdiri dari status byte (keterangan mengenai
jenis pesan) dan data bytes.
Terdapat 2 jenis MIDI message:
1. Channel Message (dikirim pada piranti tertentu)
- Channel voice message -> performance data antar MIDI device,
keyboard action, perubahan control panel
- Channel mode message -> bagaimana MIDI device penerima
merespon channel voice message
2. System Message (dikirim pada semua piranti dalam sistem)
- System real-time message (1 byte) -> sinkronisasi waktu
- System
common
message
->
mempersiapkan
sequencer/synthesizer untuk memainkan lagu
- System exclusive message -> personalisasi message