1. PENGERTIAN/ DEFINISI AUDIO DAN SUARA
Suara adalah :
·
Fenomena fisik yang dihasilkan oleh getaran
benda
·
Getaran suatu benda yang berupa sinyal analog
dengan amplitude yang berubah secara kontinyu terhadap waktu.
BENDA BERGETAR
|
MELEWATI UDARA
(GELOMBANG)
|
PERBEDAAN TEKANAN
DI UDARA
|
PENDENGAR
|
Suara berhubungan erat dengan rasa
“mendengar”.
Suara/bunyi biasanya merambat melalui udara. Suara/bunyi tidak bisa
merambat melalui ruang hampa.
2.
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:
2.1.
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).
(Gambar 1.2 frekuensi)
Fourier Analysis? suatu sinyal analog terdiri dari sebuah frekuensi sinusoidal dimana
amplitudonya serta fasanya berubah secara “relatif” antara satu dengan lainnya.
2.2. 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.
2.3.
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
3. 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”.
4.
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.
(Gambar 1.3 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.
(Gambar 1.4 Sampling rate)
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
5.
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.
Contoh DAC adalah: soundcard, CDPlayer, IPod,
mp3player
6.
PERKEMBANGAN
FORMAT AUDIO
YEAR
|
PHYSICAL FORMAT
|
CONTENT FORMAT
|
1979
|
Compact Disc (CD)
|
|
1985
|
Audio Interchange File Format (AIFF)
|
|
1987
|
Digital audio tape (DAT)
|
|
1990s
|
Digital Compact Cassette
|
|
1991
|
MiniDisc
|
ATRAC
|
1992
|
WAVEform (WAV)
Dolby Digital surround cinema sound
|
|
1993
|
Digital Theatre System (DTS)
|
|
1995
|
MP3
|
|
1996
|
DVD
|
|
1999
|
Super Audio CD (SACD)
|
Windows Media Audio (WMA)
|
2000
|
Free Lossless Audio Codec (FLAC)
|
|
2001
|
Advanced audio coding (AAC)
|
|
2002
|
Ogg Vorbis
|
|
2003
|
DualDisc
|
7. JENIS-JENIS FORMAT AUDIO
7.1. AAC
(Advanced Audio Coding) [.m4a]
·
AAC bersifat lossy compression (dat hasil
kompresi tidak bisa dikembalikan lagi ke data sebelum 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.
7.2. 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.
7.3. Audio Interchange File Format [.AIF]
- Merupakan format standar Macintosh.
- Software pendukung: Apple QuickTime
7.4. 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.
7.5. 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
7.6. 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
7.6.1.
MIDI
Reception Mode
Mode 1 : Omni On / Poly
Mode 2 : Omni On / Mono
Mode 3 : Omni Off / Poly
Mode 4 : Omni Off / Mono
7.6.2.
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
7.6.3.
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
8.
SOFTWARE-SOFTWARE
AUDIO DAN SUARA
Winamp, RealPlayer, Windows Media Player, KMPlayer, QuickTime, XMMS,
ZoomPlayer, JetAuido, SoundForge,
dbPowerAmp, MusicMatchJukeBox, ITunes.
(Gambar 1.5 Software
Audio dan Suara)