Pengolahan Sinyal Digital Audio dan Video
pada Sistem Televisi
Dosen : Dra. Tuti Suartini, M.Pd
1. Pendahuluan
Penggunaan konsep Digital Audio dan video yang digunakan untuk televisi dimulai pada tahun 1980, teknologi ini mengembangkan pengolahan sinyal video dan audio pada televisi sistem analog menjadi menjadi sistem digital. AES (Audio Engineering Society) bersama-sama European Broadcasting Union (EBU) menetapkan standart digital audio dan SMPTE (Society of Montion Picture and Television Engineering.
Pengolahan sinyal digital audio dan video adalah sistem pengolahan sinyal dengan cara mengkonversi dari sinyal anolog menjadi digital dan selanjutnya sinyal digital ini diolah kembali menjadi sinyal analog ( D/A dan A/D). Pengubahan sinyal analog menjadi digital biasanya dsebut coder. Terdapat tiga tahap untuk mengkonversi dari A/D yaitu :
1. Sinyal analog disampling
2. Sinyal sampling di kuantisasi,
3. Sinyal kuantisasi di coding.
Dalam konsep televisi digital proses A/D dan D/A baik sinyal video dan audio yang diubah menjadi sinyal digital. Untuk digitalisasi sinyal video dan audio secara black box dalam bentuk diagram dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 1. Black box digitalisasi sinyal video
Gambar 2. Black box diagram digitalisasi sinyal audio
Dari gambar 1 tersebut diatas komponen utama untuk yang mengatur digitalisasi adalah prosesor digital yang kemudian di konversi kemmali menjadi sinyal analog yang selanjutnya di recontruksi terlebih dahulu dengan menggunakan filter dan sinyal video kembali menjadi sinyal analog video. Pada Gambar 2. proses sampling konversi dilakukan dalam empat tahap (four-times) Digital LPF, Down concrsion, upconversion, dan digital LPF, selanjutnya sinyal audio kembali menjadi sinyal analog.
2. Pengolahan sinyal Digital Video
2.1. Sinyal sampling
Sampling sinyal adalah sample interval yang didihasilkan dari :
f s = 1/T
Sampling amplitude modulasi (fo) adalah sampling frekuensi pembawa (carrier) (fs). Modulasi amplitude menghasilkan dua sisi lower dan upper sidebands. Gelombang sampling merupakan komponen spektrum seperti yang digambarkan pada Gambar 3. Proses pengambilan sampling amplitude sinyal analog. Untuk spektrum frekuensi ideal sinyal baseband adalah 2fb (frekuensi baseband ), maka frekuensi spektrum yang dihasilkan adalah ½ fs ,
Gambar 3 Contoh-contoh sinyal sampling dari gelombang sinus pada skala waktu 1.33,
menghasilkan aliansing f/3
Menurut teori Nyquist, bahwa sinyal bandwidth dinyatakan dengan fb,, maka besar frekuensi sinyal yang disampling dari suatu sinyal analog adalah sama atau lebih besar dari 2 fb, gambaran bentuk sampling sinyal dalam diagram sampling baseband dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini :
Gambar 4. Spektrum baseband yang disampling : (a) spectrum ideal; (b) Aliasing yang
disebabkan oleh sampling frekuensi rendah ( low sampling frekuensi); dan
(c) spectrum sampling baseband yang telah di filter
AwaLnya frekuensi sampling yang dihasilkan adalah 3 fsc, dengan nilai nominal yang dihasilkan 10,7 MHz untuk NTSC dan 13,3 MHz untuk PAL. Sedangan rata-rata sampling arus adalah 4 fsc .untuk nilai nominal 14.3 MHz untuk NTSC dan 17,7 MHz untuk PAL. Untuk sinyal system pada SECAM
Kuantisasi nilai sampling
Kuantisasi sinyal analog merupakan jumlah amplitude yang digambarkan :
n
Q = 2
Dimana n = jumlah bit per sampel, contoh proses kuantisasi dapat digambarkan seperti pada Gambar 5 berikut ini :
Gambar 5. Proses Kuantisasi : (a) Sampling instans; (b) Gelombang output dari converter
D/A, sinyal analog asli ditunjukan oleh garis titik-titik
Bentuk gelombang sinyal yang dikeluarkan oleh D/A converter adalah deretan pulsa segiempat dari amplitude yang sama seperti sinyal digital yang memiliki lebar konstan yaitu T=1/fs, yang dapat digambarkan pada Gambar 6 berikut ini :
Gambar 6. Bentuk gelombang output converter D/A : (a) Spektrum dari pulsa segiempat;
(b) sinyal spektrum pada converter D/A; dan (c) Kurva yang menggambarkan
frekuensi tinggi yang hilang disebabkan efek low pass filter pada dua tipe
frekuensi sampling
Standard NTSC 4 fsc
Proses pengolahan sinyal digital video dalam standar yang direkomendasi SMPTE untuk NTSC secara ringkas dalam tabel. 1 berikut ini :
(b)
Gambar 8 (a) Spektrum sampling sinyal pada standar 4fsc NTSC
(b) Diagram blok dari encoder I/Q NTSC
Tugas : bacalah bacaan dalam bahasa Inggris dibawah ini, kemudian saudara jawab :
1. Apakah yang dimaksud Quantizazing error dalam bacaan berikut ini
2. Hitunglah nilai rasio Q/RMS untuk sistem PAL
3. Jelaskan prinsip teknik pengolahan sinyal digital menjadi sinyal analog (D/A) dalam sistem pengolahan sinyal untuk video pada televisi
Tugas mohon di kirimkan melalui e-mail : tutisuartini@yahoo.co.id
Paling lambat tanggal : minggu ke 4 November
