Anda di sini

Elektronika

[ULASAN] Kecepatan Sampling Sinyal Audio

Kusuma Wardana - 20 November 2015 22:50:11 0

Kecepatan Sampling Sinyal Audio

Kita telah mengetahui bahwa telinga manusia dapat mendengar suatu sinyal audio pada frekuensi 20 - 20.000 Hz. Rentang sinyal ini kita kenal sebagai sinyal audiosonik. Sinyal diatas 20.000 Hz kita kenal sebagai sinyal ultrasonik, sedangkan dibawah 20 Hz dikenal sebagai infrasonik.

Mari kita amati sebuah alat perekam. Jika kita memiliki suatu perekam yang mampu mengkover rentang frekuensi ini (20 - 20.000 Hz), maka sinyal audio dapat didengar dengan baik oleh manusia. Mari kita lihat angka 20.000 Hz (atau 20 kHz). Jika merujuk pada teori sampling Nyquist, alat kita PALING TIDAK harus mampu mencuplik sinyal pada kecepatan dua kali lipat dari 20 kHz, yaitu 40 kHz. Jika tidak, untuk sinyal-sinyal dengan frekuensi mencapai angka 20 kHz, maka prosesaliasing dapat terjadi. Secara sederhana, proses aliasing diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Pada gambar ini, sinyal yang akan dicuplik berbentuk gelombang sinus. Namun, jika kecepatan sampling terlalu rendah, maka sinyal yang dihasilkan bisa sangat berbeda dengan sinyal aslinya (amati Gambar A).

Gambar. A) Kecepatan Sampling yang Terlalu Rendah Menyebabkan Distorsi, Dirol Kecepatan Sampling yang Tepat akan Menyerupai Sinyal Aslinya

Oleh karena itu, umumnya alat perekam bekerja pada kecepatan sampling 44,1 kHz; 48 kHz; 88,2 kHz atau 96 kHz. Kecepatan sampling diatas 50 kHz tidak memberikan informasi yang signifikan bagi pendengar.

Namun demikian, tren dibidang industri musik bahkan menggunakan kecepatan sampling pada gelombang ultrasonik (diatas 20 kHz), misalnya pada kecepatan 96 kHz atau bahkan 192 kHz. Secara teori, gelombang ultrasonik tidak dapat didengar oleh manusia. Namun demikian, pada beberapa kasus, gelombang ultrasonik dapat termodulasi dengan gelombang audiosonik untuk menghasilkan kualitas suara tertentu. Sampling sinyal ultrasonik juga berguna misalnya untuk merekam kehidupan liar hewan-hewan tertentu yang mampu menghasilkan sinyal untrasonik seperti kelelawar, dan sebagainya.

Beberapa kecepatan sampling yang sering digunakan adalah 8 kHz; 11, 025 kHz; 22,05 kHz; 32 kHz, 44,1 kHz; 48 kHz; dan 96 kHz. Mari kita bahas sekilas kecepatan-kecepatan sampling tersebut.

Kecepatan Sampling 8 kHz

Kecepatan sampling 8 kHz mampu menyediakan bandwidth sebesar 3.6 kHz (kurang lebih setengah dari kecepatan samplingnya) yang merupakan bandwidth untuk komunikasi telepon, walkie-talkie, wireless intercom, dan wireless microphone. Kecepatan ini sudah cukup untuk pendengaran manusia, walaupun masih memiliki keterbatasan kualitas suara.

Kecepatan Sampling 11, 025 kHz

Biasanya dipermudah dengan menyebutnya sebagai "11 kHz". Kecepatan ini mampu merekam sinyal dengan maksimum frekuensi 5 kHz (kurang lebih setengah dari kecepatn samplingnya). Biasanya digunakan untuk PCM kualitas rendah maupun MPEG audio. Kecepatan ini dikenal sebagai Poor AM Radio (low-end multimedia).

Kecepatan Sampling 22, 05 kHz

Biasanya dipermudah dengan menyebutnya sebagai "22 kHz". Kecepatan ini mampu merekam sinyal dengan maksimum frekuensi 10 kHz. Kecepatan ini dapat digunakan untuk mencuplik sinyal suara manusia yang tidak mementingkan kualitas, namun tetap mempertahankan kejelasan dari kata yang diucapkan. Kecepatan ini juga dapat digunakan sebagai analisis audio pada energi berfrekeunsi rendah. Kecepatan ini dikenal sebagai Near FM Radio (high-end multimedia).

Kecepatan Sampling 32 kHz

Kecepatan ini mampu mengkover frekeunsi tercepat sebesar 14,5 kHz. Dapat digunakan untuk merekam dan menganalisis sinyal suara, dan merupakan kecepatan standar untuk kepentingan broadcast.

Kecepatan Sampling 44,1 kHz

Merupakan kecepatan sampling pada CD. Kecepatan ini mampu mengkover maksimum frekuensi sebesar 20 kHz. Frekuensi ini adalah frekuensi tertinggi yang mampu didengar oleh telinga manusia. Oleh karena itu, kecepatan 44,1 kHz secara logika merupakan pilihan yang tepat. Namun demikian, kemampuan mendengar frekuensi tertinggi bagi manusia sangat dipengaruhi oleh usia. Umumnya, makin tinggi usia, kemampuan mendengar frekuensi menurun menjadi turun.

Kecepatan Sampling 48 kHz dan 96 kHz

Kecepatan 48 kHz (maksimum frekuensi 21,8 kHz) merupakan kecepatan sampling untuk DVD standar, sedangkan 96 kHz (maksimum frekuensi 43, 6 kHz) untuk high-end DVD.

Menurunkan Bandwidth

Menurunkan bandwidth (menurunkan kecepatan sampling) lebih rendah dari 20 kHz (lebih rendah dari kecepatan sampling 44,1 kHz), sering dilakukan untuk beberapa alasan berikut:

  1. Mengurangi ukuran file
  2. Meringankan beban CPU dalam melakukan pengolahan
  3. Sebab alat/material yang digunakan hanya mampu merekam kurang dari bandwidth 20 kHz

Demikian ulasan mengenai kecepatan sampling untuk sinyal audio. Semoga bermanfaat.

Rujukan:

[1] The Basic Properties of Speech http://www-mobile.ecs.soton.ac.uk/speech_codecs/speech_properties.html

[2] Sampling (Signal Processing) http://en.wikipedia.org/wiki/Sampling_(signal_processing)

[3] Sample Rates http://wiki.audacityteam.org/wiki/Sample_Rates

[4] Digitizing Audio http://help.adobe.com/en_US/Soundbooth/2.0/WS41FBD92E-39EA-4eda-B490-EDE8EA1175C8a.html

2.187
Image

Kusuma Wardana

I Nyoman Kusuma Wardana, yang akrab dipanggil Kusuma, lahir dan besar di Bali. Ia tinggal di Desa Wisata Ubud, dan lebih banyak melaksanakan aktivitasnya di Denpasar. Profesinya adalah sebagai staf pengajar di Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bali. Saat ini Ia menjadi salah satu penulis di tutorkeren.com.

Artikel Menarik Lainnya
Mari Gabung

Halo Emo 51 , Ada yang ingin disampaikan? Jangan sungkan untuk gabung diskusi ini. Silahkan Login dulu atau Daftar baru.