SUARA DAN AUDIO
S Suara adalah Fenomena fisik yang dihasilkan oleh getaran benda
-
Getaran suatu benda yang berupa sinyal analog dengan amplitudo
yang berubah secara kontinyu terhadap
waktu Suara berhubungan erat dengan
rasa “mendengar”. Suara/bunyi biasanya merambat
melalui udara. Suara/bunyi tidak bisa merambat
melalui ruang hampa.
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
Suara berkaitan erat dengan:
1.
Frekuensi
- Banyaknya periode dalam
1 detik
- Satuan : Hertz (Hz) atau
cycles per second (cps)
- Panjang gelombang suara
(wavelength) dirumuskan = c/f
Dimana c = kecepatan
rambat bunyi
Dimana f = frekuensi
Contoh:
Berapakah panjang
gelombang untuk gelombang suara yang memiliki
kecepatan rambat 343 m/s dan frekuensi 20 kHz?
Jawab:
WaveLength = c/f = 343/20
= 17,15 mm.
Berdasarkan frekuensi,
suara dibagi menjadi:
Infrasound 0Hz – 20 Hz
Pendengaran manusia 20Hz
– 20 KHz
Ultrasound 20KHz – 1 GHz
Hypersound 1GHz – 10 THz
Manusia membuat suara
dengan 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 SIGNALS”.
Suara diluar range
pendengaran manusia dapat dikatakan sebagai “NOISE”
(getaran yang tidak teratur dan tidak berurutan dalam berbagai frekuensi, tidak dapat didengar manusia).
2.
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
3.
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”.
ANALOG
TO DIGITAL CONVERSION (ADC)
Adalah 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.
Contoh : jika kualitas CD
Audio dikatakan memiliki frekuensi sebesar 44100 Hz,
berarti jumlah sample sebesar 44100 per detik.
Fungsi Encoder:
-
Membuang frekuensi tinggi dari source signal
-
Mengambil sample pada interval waktu tertentu (sampling)
-
Menyimpan amplitudo sample dan mengubahnya ke dalam bentuk diskrit (kuantisasi)
-
Merubah bentuk menjadi nilai biner.
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.
Mis: Untuk sinyal analog
dengan bandwith 15Hz – 10kHz
→ sampling rate = 2 x 10KHz = 20
kHz
DIGITAL
TO ANALOG CONVERTER (DAC)
Adalah proses mengubah
digital audio menjadi sinyal analog. DAC biasanya hanya
menerima sinyal digital Pulse Code Modulation (PCM). PCM adalah representasi digital dari sinyal analog, dimana
gelombang disample secara beraturan
berdasarkan interval waktu tertentu, yang kemudian
akan diubah ke biner. Proses pengubahan ke biner disebut Quantisasi. PCM ditemukan oleh insinyur dari
Inggris, bernama Alec Revees pada tahun 1937.
BERBAGAI
FORMAT AUDIO
AAC
(Advanced Audio Coding) [ .m4a ]
-
AAC bersifat lossy compression (data hasil kompresi tidak bias dikembalikan lagi ke data sebelum dikompres secara sempurna,
karena setelah dikompres terdapat
data-data yang hilang).
-
AAC merupakan audio codec yang menyempurnakan MP3 dalam hal medium dan high bit rates.
Cara kerja:
1.
Bagian-bagian sinyal yang tidak relevan dibuang.
2.
Menghilangkan bagian-bagian sinyal yang redundan.
3.
Dilakukan proses MDCT (Modified Discret Cosine Transform) berdasarkan tingkat kekompleksitasan sinyal.
4.
Adanya penambahan Internal Error Correction.
5.
Kemudian, sinyal disimpan atau dipancarkan.
Kelebihan AAC dari MP3:
1.
Sample ratenya antara 8 Hz – 96 kHz, sedangkan MP3 16 Hz – 48 kHz.
2.
Memiliki 48 channel.
3.
Suara lebih bagus untuk kualitas bit yang rendah (dibawah 16 Hz).
-
Software pendukung AAC : IPod dan Itunes, Winamp.
-
Handphone : Nokia N91, Sony Ericsson W800, dan Motorola ROKR E1.
-
Hardware: Play Station Portable (PSP) pada Agustus 2005.
WAVEFORM
AUDIO [ .WAV ]
-
WAV adalah format audio standar Microsoft dan IBM untuk PC.
-
WAV 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.
-
WAV jarang sekali digunakan di internet karena ukurannya yang relative besar.
-
Maksimal ukuran file WAV adalah 2GB.
Audio
Interchange File Format [.AIF]
-
Merupakan format standar Macintosh.
-
Software pendukung: Apple QuickTime
Audio CD
[.cda]
-
Format untuk mendengarkan CD Audio
-
CD Audio stereo berkualitas sama dengan PCM/WAV yang memiliki sampling rate 44100 Hz, 2 Channel (stereo) pada 16 bit.
-
Durasi = 75 menit dan dynamic range = 95 dB.
Mpeg
Audio Layer 3 [.mp3]
-
- Merupakan file dengan lossy compression.
-
- Sering digunakan di internet karena ukurannya yang cukup kecil dibandingkan ukuran audio file yang tidak terkompresi.
-
- Distandarisasi pada tahun 1991.
-
- Kompresi dilakukan dengan menghilangkan bagian-bagian 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.Software pemutar file mp3 :
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
(Music Instrument Digital Interface)
- Standard yang dibuat oleh
perusahaan alat-alat musik elektronik berupa serangkaian
spesifikasi agar berbagai instrumen dapat berkomunikasi.
MIDI = format data
digital
Interface MIDI terdiri
dari 2 komponen:
1.
Perangkat Keras
Hardware yang terhubung
ke peralatan (alat instrumen / komputer)
2. Data
Format
- Pengkodean informasi
•
- spesifikasi instrument
•
- awal / akhir nada
•
- frekuensi
•
volume suara MIDI device (mis. synthesizer)
berkomunikasi melalui channel
•
piranti standard memiliki
16 channel
•
128 macam instrumen (termasuk noise effect) mis : 0 Accoustic piano, 12
Marimba, 40 Violin
•
1 channel dapat memainkan 3 – 16 note
MIDI Reception
Mode
Mode 1 : Omni On / Poly
Mode 2 : Omni On / Mono
Mode 3 : Omni Off / Poly
Mode 4 : Omni Off / Mono
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
SOFTWARE
– SOFTWARE
Winamp, RealPlayer,
Windows Media Player, KMPlayer, QuickTime, XMMS, ZoomPlayer,
JetAuido, SoundForge, dbPowerAmp, MusicMatchJukeBox, ITunes.