6 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 155 6 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 6.1 Analisis Simulasi Perubahan Fase Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm Untuk memperoleh spektrum frekuensi dari gelombang ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dengan amplitude dalam satuan db, dilakukan dengan cara yang dijelaskan pada Subbab 3.3 metodologi melalui Gambar 32. Gambar spektrum untuk 1 ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dapat dilihat pada Gambar 114 Dalam bentuk tabel, amplitude dalam satuan db dari spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm untuk 5 (lima) dapat dilihat pada Tabel 16. Gambar 114. Spektrum frekuensi gelombang perubahan fase gerakan ikanikanan berukuran 20 x 25 cm dari 1.

2 156 Tabel 16. Besar amplitude spektrum dari 5 (lima) ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dalam db Frekuensi No (Hz) , E E E E E , E E E E E , E E E E E , E E E E E , E E E E E , E E E E E , E E E E E , E E E E E+01 Dari spektrum pada Gambar 114 dapat dilihat frekuensi yang dominan berada pada frekuensi 0 Hz sampai dengan 160 Hz dengan batas pengamatan 40 db, sehingga dalam pembahasan ini pengamatan dilakukan maksimum sampai frekuensi 190 Hz. Hal tersebut berarti frekuensi range gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berkisar 20 sampai sekitar 160 Hz. Untuk membandingkan spektrum dari kelima tersebut agar dapat jelas dilihat perbedaannya, digunakan amplitude dalam skala linear yang dinormalisir dimana nilai amplitude terbesar adalah 1 (satu) yang dapat dilihat pada Tabel 17. Tabel tersebut diperoleh dari hasil olahan MS Excel berdasarkan bilangan ASCII suatu amplitude spektrum gelombang perubahan fase hasil uji coba hasil olahan FFT dengan menggunakan perangkat lunak wavelab. Selanjutnya besarnya amplitude tersebut dikonversi ke skala linear yang dinormalisir. Tabel 17. Amplitude spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm dalam skala linear yang dinormalisir No. Frekuensi (Hz) , , , , , , , , Dari data pada Tabel 17 tersebut diatas, diperoleh perbandingan spektrum frekuensi dalam bentuk puncak kemiringan (envelope) dari kelima hasil

3 157 untuk ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm yang dapat dilihat pada Gambar 115. Dari gambar tersebut dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum 1 (satu) sampai ke 4 (empat) mendekati sejajar, kecuali garis kemiringan puncak spektrum kelima membentuk sudut 30 0 akibat posisi ikanikanan mulai berubah. 1.2 Perbandingan spektrum 5 ikan-ikanan berbadan lebar Amplitude (skala norm) perc 1 perc 2 perc 3 perc 4 perc ,00 21,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 115. Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm Perbandingan spektrum ikan-ikanan berukuran 30 cm Dengan cara yang sama seperti pada ikan-ikanan berukuran 20 x 25 cm, perbandingan spektrum frekuensi dari ikan-ikanan berukuran 30 cm untuk 5 (lima) dapat dilihat pada Gambar 116, yang diperoleh berdasarkan bentuk gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berukuran 30 cm yang sebagian terdapat pada Gambar 81. Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum saling sejajar hanya pada 2 (dua) dan 3 (tiga). sedangkan 1 (satu) membentuk sudut sebesar 30 0 dengan spektrum pada 2 (dua). Demikian pula spektrum 3 (tiga) membentuk sudut 40 0 dengan spektrum 2 (dua). Hal ini disebabkan pada 2 (dua) dan 4 (empat) posisi ikan-ikanan berubah akibat bentuknya yang panjang sehingga mudah dibelokkan oleh arus air. Demikian pula beberapa ikan-ikanan pada akhir posisinya tidak lagi sejajar.

4 158 Perbandingan spektrum 4 ikan-ikanan panjang 1.2 Amplitude (skala norm) Perc 1 Perc 2 Perc 3 Perc ,83 64,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 116. Spektrum ikan-ikanan berukuran 30 cm Perbandingan spektrum ikan-ikanan berukuran 10 cm Berdasarkan bentuk gelombang perubahan fase gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm yang sebagian terdapat pada Gambar 85, diperoleh spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm untuk 4 (empat) yang dapat dilihat pada Gambar 117. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan-ikanan kecil untuk perc perc perc perc ,00 21,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 117. Spektrum gerakan ikan-ikanan berukuran 10 cm.

5 159 Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum setiap saling sejajar yang berarti spektrum untuk semua ikan ikanan berukuran 10 cm bentuknya sama Perbandingan spektrum ikan-ikanan dengan permukaan tripleks dan karet Spektrum frekuensi dalam bentuk garis puncak ikan-ikanan dengan permukaan tripleks dan permukaan dari karet masing-masing untuk dua dapat dilihat pada Gambar 118. Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum dua ikan-ikanan dengan permukaan dari tripleks maupun dari karet masingmasing saling sejajar. Tetapi kemiringan garis puncak spektrum permukaan karet dengan permukaan dari tripleks membentuk sudut 33 0, yang berarti deteksi ikanikanan dari perbedaan jenis bahan permukaannya dapat saling diidentifikasikan. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum untuk ikanikanan lebar bahan karet & tripleks karet 1 karet 2 tripleks 1 tripleks ,00 21,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 118. Spektrum gerakan ikan-ikanan dengan permukaan dari tripleks dan karet.

6 Perbandingan spektrum ikan-ikanan dengan bentuk permukaan rata dan permukaan cembung Spektrum frekuensi ikan-ikanan dengan bentuk permukaan rata dan bentuk permukaan cembung masing-masing untuk dua dapat dilihat pada Gambar 119. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan-ikanan permukaan cembung & rata rata cembung1 cembung2 43,07 53,83 64,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 119. Spektrum gerakan ikan-ikanan dengan permukaan rata dan cembung. Pada gambar dapat dilihat garis garis kemiringan puncak spektrum semua saling sejajar, berarti dengan mendeteksi perubahan fase untuk ikanikanan berukuran kecil tidak dapat membedakan bentuk permukaannya. Hal terebut karena tinggi badan ikan-ikanan 2 cm (cembungnya kearah vertikal) lebih kecil dari panjang gelombang minimum 7.5 cm untuk 200 khz sehingga perubahan bentuk permukaannya tidak dapat terdeteksi Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) lapis frame Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk satu lapis, dua lapis dengan jarak 5 cm dan dua lapis dengan jarak 10 cm frame masing-masing dapat dilihat pada Gambar 120. Dari gambar, garis kemiringan puncak spektrum lapisan kedua dengan jarak 5 cm terhadap spektrum 1 (satu) lapis membentuk sudut 16 0 dan garis kemiringan puncak spektrum lapisan kedua dengan jarak 10 cm terhadap garis

7 161 kemiringan puncak spektrum 1 (satu) lapis saling membentuk sudut Dari sini dapat disimpulkan makin jauh jaraknya makin besar perbedaannya. Disamping itu pula dengan mendeteksi perubahan fase dapat membedakan banyaknya lapisan dan jarak antar lapisan. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk berbagai lapis 53,83 64,60 75,37 86, , ,67 118,43 129,20 1 lapis 2 lp 5 cm 2 lp 10 cm 139,97 150,73 Gambar 120. Perbedaan spektrum gerakan ikan-ikanan 1 (satu) lapis dengan 2 (dua) lapis jarak 5 cm dan 2 (dua) lapis dengan jarak 10 cm Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 2 (dua) kecepatan Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk kecepatan 1 m/det dan kecepatan 1.5 m/det masing-masing dapat dilihat pada Gambar 121. Pada gambar, garis kemiringan puncak spektrum antara gerakan ikanikanan dengan kecepatan 1 m/detik dengan garis kemiringan puncak spektrum ikan-ikanan dengan kecepatan 1.5 m/detik membentuk sudut sekitar 6 0, berarti pendeteksian perubahan fase mampu membedakan gerakan ikan-ikanan dengan kecepatan yang berbeda. Dengan membentuk sudut sebesar 6 0 dapat dikatakan spektrum pada kecepatan 1 m/det mirip dengan spektrum ikan-ikanan pada kecepatan 1.5 m/det. Hal tersebut berarti perbedaan kecepatan 1 m/detik dengan kecepatan 1,5 mdetik tidak dapat dibedakan.

8 162 Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum untuk 2 kecepatan 1m/det 1.5/det ,07 53,83 64,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 121. Perbandingan spektrum gerakan ikan-ikanan untuk 2 (dua) kecepatan Perbandingan spektrum 3 (susun) ikan-ikanan dalam satu frame Spektrum frekuensi 3 (tiga) susun ikan-ikanan dalam satu frame masingmasing dapat dilihat pada Gambar Perbandingan spektrum 3 (tiga) susun ikan-ikanan dalam satu frame Amplitude (skala norm) acak 1 acak 2 zig zag ,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 122. Spektrum 3 (susun) ikan-ikanan dalam satu frame..

9 163 Pada gambar, garis kemiringan puncak spetrum untuk susunan acak dengan susunan zig zag membentuk sudut sekitar Hal tersebut membuktikan bahwa pendeteksian perubahan fase gerakan ikan ikanan dengan berbagai susunan dalam satu frame dapat saling dibedakan Perbandingan spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer Spektrum frekuensi ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer masingmasing dapat dilihat pada Gambar 123. Pada gambar dapat dilihat bentuk spektrum frekuensi yang dihasilkan dari gelombang perubahan fase untuk 3 (tiga) posisi transducer saling berbeda, yang seyogyanya spektrumnya harus sama sesuai dengan hipotesis pada subbab hal tersebut disebabkan setiap susunan ikan-ikanannya berubah sehinggan bentuk gelombang yang dihasilkan tidak sama. 1.2 Perbandingan spektrum untuk berbagai posisi transducer Amplitude (skala norm) normal 135 der 45 der ,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 123. Spektrum ikan-ikanan untuk 3 (tiga) posisi transducer Perbandingan spektrum untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan Spektrum frekuensi untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan masingmasing dapat dilihat pada Gambar 124.

10 164 Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan-ikanan berbagai ukuran panjang lebar kecil 0.0 0,00 21,53 43,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 124. Perbandingan spektrum untuk 3 (tiga) jenis ukuran ikan-ikanan. Dari gambar, garis kemiringan puncak spektrum untuk ketiga jenis ukuran ikan-ikanan masing-masing membentuk sudut. Hal ini membuktikan bahwa pendeteksian perubahan fase gerakan ikan-ikanan dapat membedakan jenis ukurannya. 6.2 Analisis Simulasi Pengaruh Gangguan Pengaruh gangguan dari gelombang lainnya dengan frekuensi berbeda Dari hasil uji coba simulasi, output dari rangkaian phase detector setelah melewati rangkaian LPF bentuknya sama dengan gelombang dari gerakan ikanikanan yang diwakili oleh gelombang output dari signal generator. Hal ini disebabkan karena transducer yang digunakan hanya dapat menerima gelombang dengan frekuensi f c = 200 khz. Untuk kondisi khusus bila gangguan yang terjadi mempunyai frekuensi sangat mendekati frekuensi transducer yaitu masih dalam frequency range dari transducer yaitu sekitar 200 khz ± 10 Hz maka pengaruhnya terhadap sinyal yang diterima dapat dijabarkan sebagai berikut : 1) Persamaan gekombang yang diterima akibat pantulan gerakan kawanan ikan

11 165 V o (t) = C [cos (ω c t + φ(t))] (57) dimana ω c = 2 πf c dan φ(t) adalah perubahan fase akibat pantulan gerakan kawanan ikan. 2) Persamaan simulasi gangguan yang digunakan adalah V g (t) = A Cos ω 1 t (58) dimana ω 1 ω c, 1 Hz < (ω 1 - ω c ) < 10 Hz atau 1 Hz < (ω c - ω 1 ) < 10 Hz. 3) Gelombang yang masuk ke rangkaian phase detector V i (t) = A Cos ω 1 t + C [cos (ω c t + φ(t))] (59) 4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector V PD (t) = A Cos ω 1 t Cos ω c t + C [cos (ω c t + φ(t))]cos ω c t = ½ A [Cos (ω c t + ω 1 t) + Cos (ω c t - ω 1 t)] + ½ C [Cos (ω c t + φ(t) + ω c t ) + Cos (ω c t + φ(t) - ω c t ) = ½ A [Cos (ω c t + ω 1 t) + Cos (ω c t - ω 1 t)] + ½ C [Cos (2ω c t + φ(t) ) + Cos φ(t)] (60a) atau untuk ω 1 > ω c V PD (t) = ½ A [Cos (ω c t + ω 1 t) + Cos (ω 1 t - ω c t)] + ½ C [Cos (2ω c t + φ(t) ) + Cos φ(t)] (60b) Setelah melewati rangkaian LPF komponen frekuensi (ω c t + ω 1 t) >> ω cutoff dan 2ω c t + φ(t) >> ω cutoff akan diredam sehingga yang keluar LPF hanya frekuensi dibawah f c =1 khz (ω cutoff = 2π f c ), yaitu Cos (ω 1 t - ω c t)] untuk ω 1 > ω c atau Cos (ω c t - ω 1 t)] untuk ω c > ω 1 dan Cos φ(t) dimana φ(t) = ω m t, ω m = 2πf m, sedangkan f m besarnya berkisar 20 Hz Hz berdasarkan hasil uji coba. V LPF (t) = Cos (ω 1 t - ω c t)] + Cos φ(t) untuk ω 1 > ω c (61a) atau V LPF (t) = Cos (ω c t - ω 1 t)] + Cos φ(t) untuk ω c > ω 1 (61b)

12 166 Jadi yang keluar rangkaian LPF adalah gelombang perubahan fase φ(t) yaitu gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan dan gelombang gangguan dengan frekuensi ω c - ω 1 atau ω 1 - ω c yang besarnya sekitar 1 10 Hz. Adapun φ(t) itu sendiri dapat berupa gelombang sinusoida, gelombang nonsinusoida atau gelombang tidak beraturan tergantung dari gerakan kawanan ikan yang diamati. Jadi gangguan dengan frekuensi lebih kecil atau lebih besar dari frekuensi pembawa yang besarnya diluar frequency range transducer tidak berpengaruh terhadap keluaran dari sistim pendeteksian fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan tetapi bila gangguan berada dalam frequency range transducer akan timbul gangguan pada frekuensi 1 10 Hz yang seyogianya masih diluar dari frequency range gerakan kawanan ikan itu sendiri yaitu sekitar Hz Pengaruh gangguan dari pantulan gelombang yang dipancarkan Dari Gambar 93 gelombang yang keluar dari rangkaian phase detector setelah melewati LPF terhadap pengaruh gangguan pantulan gelombang yang dipancarkan sama bentuknya dengan gelombang dari output function generator yang mewakili gelombang gerakan kawanan ikan. Hal tersebut dapat dibuktikan secara matematis sebagai berikut : 1) Persamaan gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan : V o (t) = C [cos (ω c t + φ(t))] (62) 2) Persamaan simulasi gangguan yang digunakan adalah V g (t) = A Cos ( ω c t + θ) (63) dimana θ adalah perbedaan fase dari gelombang pembawa ω c yang masuk ke transducer penerima akibat pantulan dari obyek sekitarnya 3) Gelombang yang masuk ke rangkaian phase detector V i (t) = A Cos(ω c t + θ) + C [cos (ω c t + φ(t))] (64) 4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector V PD (t) = A [Cos (ω c t + θ)] Cos ω c t + C [cos (ω c t + φ(t))] Cos ω c t

13 167 = ½ A [Cos (ω c t + θ + ω c t) + Cos (ω c t + θ - ω c t)] + ½ C [Cos (ω c t + φ(t) + ω c t ) + Cos (ω c t + φ(t) - ω c t ) = ½ A [Cos (2ω c t + θ) + Cos θ] + ½ C [Cos (2ω c t + φ(t)) + Cos φ(t)] (65) 5) Setelah melewati rangkaian LPF Cos (2ω c t + θ), Cos (2ω c t + φ(t) akan teredam karena 2ω c >> ω cutoff (ω c = 2π f c dimana f c = 200 khz dan ω cutoff = 2π f cutoff dimana f cutoff = 1 khz) V LPF (t) = Cos φ(t) (66) Dari persamaan diatas perbedaan antara θ dan φ(t) dapat dijelaskan pada Gambar 125., dimana θ besarnya tetap, sedangkan φ(t) besarnya berubah-ubah. Jadi yang keluar rangkaian LPF adalah Cos φ(t) karena (2ω c t + φ(t)), (2ω c t + θ), teredam. Jadi gangguan dari gelombang pantul frekuensi pengirim (pembawa) tidak berpengaruh terdap keluaran dari sistim pendeteksian fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan. Cos (2ω c t + θ), θ tetap Cos 2ω c t Cos (2ω c t + φ(t)) φ (t) Gambar 125. Pengertian persamaan Cos (2ω c t + φ(t)) dengan Cos (2ω c t + θ).

14 Pengaruh gangguan dari pantulan gelombang gerakan schooling ikan itu sendiri Dari Gambar 95 gelombang yang keluar dari rangkaian phase detector setelah melewati LPF bentuknya agak berubah dari gelombang output function generator yang mewakili gelombang gerakan kawanan ikan. Hal tersebut dapat dijelaskan secara matematis sebagai berikut : 1) Persamaan gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan V o (t) = C [cos (ω c t + φ(t))] (67) 2) Persamaan simulasi gangguan yang digunakan adalah V g (t) = A Cos (ω c t + φ(t) + θ) (68) dimana θ adalah perbedaan fase gelombang pantul akibat gerakan kawanan ikan dengan pantulan gelombang pantul gerakan kawanan ikan itu sendiri dari obyek sekitarnya. 3) Gelombang yang masuk ke rangkaian phase detector V i (t) = A Cos(ω c t + φ(t) + θ) + C [cos (ω c t + φ(t))] (69) 4) Gelombang yang keluar rangkaian phase detector V PD (t) = A [Cos (ω c t + φ(t) + θ)] Cos ω c t + C [cos (ω c t + φ(t))] Cos ω c t = ½ A [Cos (ω c t + φ(t) + θ + ω c t) + Cos (ω c t + φ(t) + θ - ω c t)] + ½ C [Cos (ω c t + φ(t) + ω c t ) + Cos (ω c t + φ(t) - ω c t ) = ½ A [Cos (2ω c t + φ(t) + θ) + Cos( φ(t) + θ)] + ½ C [Cos (2ω c t + φ(t) ) + Cos φ(t)] (70) Setelah melewati rangkaian LPF V LPF (t) = Cos (φ(t) + θ) + Cos φ(t) (71) Jadi output dari phase detector setelah melewati rangkaian LPF terdapat 2 (dua) gelombang dengan frekuensi yang sama tetapi beda fase sebesar θ.

15 169 Hal tersebut dapat dijelaskan pada Gambar 7 subbab bab hipotesis yang hasilnya menjadi sebuah gelombang dengan bentuk tergantung dari besar perbedaan fase θ dan amplitude dari gelombang pantul yang tergantung dari faktor pantul obyek yang dipantulkan. Hal ini sesuai dengan Gambar 95 dimana bentuk gelombang yang keluar phase detector setelah melewati rangkaian LPF bentuknya berubah Pengaruh gangguan dari suara mesin dan noise lainnya Dari hasil uji coba noise dari suara mesin tidak berpengaruh (Gambar 97). Noise dari mesin atau suara motor lainnya mempunyai frequency band sekitar 5 sampai Hz atau 5 khz yang merupakan batas maksimum getaran mekanik (Taub and Shilling, 1987). Dengan analisis pada subbab dan pada Gambar 45, harga ω c - ω i besarnya adalah 2π (200 khz 5 khz) atau 2π.195 khz dan untuk frekuensi 5 Hz harga ω c - ω i besarnya adalah 2π.199,995 khz. Hargaharga tersebut masih jauh berada diatas nilai ω cutoff dari LPF yaitu sekitar 2 π 1 khz. sehingga gelombang yang keluar dari LPF adalah Cos φ(t) dan frekuensi dari noise yang terimposisi dengan gelombang pembawa 200 khz akan teredam Pengaruh gangguan dari peralatan akustik lainnya dengan frekuensi dan fase sama Dari hasil uji coba (Gambar 99), gangguan dari peralatan akustik dengan frekuensi dan fase sama dengan gelombang pembawa tidak berpengaruh terhadap gelombang perubahan fase dari pantulan gerakan kawanan ikan. Hal ini dapat dibuktikan dengan penjabaran matematis seperti pada persaman 63 hanya besar fase θ = 0. sehingga persaman 63 menjadi : V g (t) = A Cos ω c t (72) Sehingga gelombang yang keluar rangkaian phase detector V PD (t) = A Cos ω c t Cos ω c t + C [cos (ω c t + φ(t))] Cos ω c t = ½ A [Cos(ω c t + ω c t) + Cos (ω c t - ω c t)] +

16 170 ½ C [Cos (ω c t + φ(t) + ω c t ) + Cos (ω c t + φ(t) - ω c t ) = ½ A Cos 2ω c t + ½ C [Cos (2ω c t + φ(t) ) + Cos φ(t)] (73) Jadi gelombang yang keluar dari rangkaian LPF adalah Cos φ(t) sama dengan fase gerakan ikan. Dari analisis tersebut diatas, semua gangguan yang timbul tidak berpengaruh terhadap penerimaan perubahan fase yang diterima kecuali 1) Gelombang pantul dari pantulan gelombang gerakan schooling kawanan ikan itu sendiri. 2) Gelombang dari perangkat akustik lainnya yang frekuensi kerjanya sama 200 khz tetapi dalam kenyataannya tidak tepat 200 Kz misalnya frekuensi 200 ± 5 Kz. 6.3 Analisis Hasil Uji Coba di Lapangan Analisis hasil uji coba bandeng Berdasarkan hasil uji coba pada Gambar 103, dapat diperoleh spektrum frekuensi dari gerakan kawanan bandeng yang pada skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 18. Besaran-besaran pada tabel tersebut diperoleh dari hasil pemrosesan FFT pada Wavelab yang dikonversi kebesaran skala linear dengan bantuan MS Excel. Dari tabel tersebut dapat ditampilkan spectrum frekuensi dalam bentuk kurva garis. Dengan memperhatikan garis kemiringan puncak dari kurva garis setiap spektrum-spektrum yang ditampilkan, dapat dilihat perbedaannya atau kesamaannya. Bila garis kemiringan puncak dari dua atau lebih spektrum saling sejajar, berarti bentuk gelombang dari spektrum yang dibandingkan tersebut mirip satu sama lainnya. Sebaliknya bila garis kemiringan puncak beberapa spektrum saling membentuk sudut berarti bentuk gelombang dari spektrum yang dibandingan tidak mirip atau tidak sama. Spektrum garis atau garis kemiringan puncak spektrum gerakan kawanan bandeng dapat dilihat pada Gambar 126.

17 171 Tabel 18. Besar spektrum bandeng dalam skala linear yang dinormalisir Frek (Hz) , , , , , , , , , , , , , , , , , Pada Gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap agak berbeda. Hal ini disebabkan karena susunan schooling ikan selama uji coba tidak stabil. Bandeng tersebut tidak bergerak Amplitude (mv) Perbandingan spektrum ikan bandeng untuk 4 perc 1 perc 2 perc 3 perc 4 64,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 126. Perbandingan envelope spektrum gerakan kawanan bandeng.

18 172 mengelilingi kolam yang disediakan tetapi balik kembali setelah berada di ujung kiri maupun di ujung kanan kolam seperti yang dapat dilihat pada Gambar 126. Hal ini menyebabkan susunannya selalu berubah karena mulai dari gerak balik sampai ke posisi pengamatan susunannya belum sempat stabil. Hal ini disebabkan karena saat kawanan ikan tersebut melintasi jaring ikan-ikan tersebut melihat kesempatan untuk keluar dari daerah gerakannya sehingga saat jaring tidak terlihat ikan-ikan tersebut berusaha kembali ke daerah jaring. Dari Gambar 126 envelope spektrum gerakan kawanan bandeng tersebut, dapat dilihat daerah frekuensi yang dominan berada pada cakupan (range) 75 Hz 120 Hz Analisis hasil uji coba 10 ekor bandeng Dengan cara yang sama seperti pada analisis bandeng sebelumnya, diperoleh besar spektrum frekuensi dari gerakan kawanan 10 ekor ikan bandeng (sebelumnya digunakan sebanyak 40 ekor). Dengan mengurangi jumlah ikan yang diamati, besar spektrum frekuensi pada skala linear yang dinormalisir pada frekuensi dari 43 sampai dengan 150 Hz untuk 4 (empat) dapat dilihat pada Tabel 19, sedangkan gambar kurva kemiringan puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 128. Dari gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum masing-masing saling sejajar hanya berbeda 5 0 antara keempat dengan pertama yang disebabkan bentuk schoolingnya mulai berubah. Dibandingkan dengan pengamatan gerakan kawanan ibandeng dengan jumlah 40 ekor, spektrum frekuensi gerakan kawanan untuk 10 ekor lebih teratur. Hal ini disebabkan saat berbalik ke areal pengamatan ikan dengan jumlah kecil lebih cepat menyesuaikan susunan schoolingnya.

19 173 Balik arah Gambar 127. Foto bandeng bergerak berbalik arah.

20 174 Tabel 19. Besar spektrum untuk 10 ekor bandeng dalam skala linear yang dinormalisir Frekuensi (Hz) , , , , , , Perbandingan spektrum 10 ekor ikan bandeng Amplitude (skala nomalisasi) Perc 1 perc 2 perc 3 perc ,07 64,60 86,13 107,67 129,20 150,73 Gambar 128. Spektrum untuk 10 ekor bandeng Analisis hasil uji coba hiubambu Besar spektrum frekuensi dari gelombang perubahan fase hiubambu hasil uji coba dalam skala linear yang dinormalisir untuk 4 (empat) dapat dilihat pada Tabel 20, sedangkan gambar garis kemiringan puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 129. Pada gambar dapat dilihat kemiringan garsi puncak spektrum untuk setiap saling membentuk sudut tertentu. Hal ini berarti gerakan hiubambu untuk setiap posisi ikannya tidak selalu sama meskipun demikian dilihat dari bentuk gelombangnya hampir seirama.

21 175 Tabel 20. Besar spektrum frekuensi dinormalisir Frek. (Hz) 1 2 hiubambu dalam skala linear yang , , , , , , , , , , , , , , , , , Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan hiubambu untuk 4 perc 1 perc 2 perc 3 perc ,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 129. Spektrum perubahan fase gelombang pantul gerakan kawanan hiubambu.

22 Analisis hasil uji coba kerong Bentuk gelombang perubahan fase gerakan kawanan kerong hasil uji coba yang ditampilkan pada Gambar 110. untuk setiap tidak sama dan bentuk gelombangnya acak. Hal ini disebabkan hanya 4 ekor dari 10 ekor yang masih bergerak secara schooling sisanya masih tidak beraturan (Subbab 5.4.2). Ikan-ikan yang bergerak tidak beraturan tersebut berada pada daerah yang terdeteksi, sedangkan ikan yang bergerak secara schooling berada di posisi jauh dari daerah deteksi. Akibatnya bentuk gelombang perubahan fasenya acak dimana setiap perubahan gelombang pada Gambar 110 mewakili gerakan individu seekor ikan yang terdeteksi. Dari bentuk gelombang hasil uji coba tersebut, diperoleh besar spektrum perubahan fase gerakan kerong dalam skala linear yang dinormalisir yang dapat dilihat pada Tabel 21, sedangkan envelope spektrum perubahan fase tersebut untuk 3 dapat dilihat pada Gambar 130. Tabel 21. Besar spektrum kerong dalam skala linear yang dinormalisir Frekuensi (Hz) , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

23 177 Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap saling membentuk sudut karena gerakan kerong tidak beraturan. Hal ini disebabkan seperti yang telah dijelaskan di atas yaitu disebabkan ikan-ikan yang terdeteksi adalah ikan-ikan yang bergerak secara acak. Perbandingan spektrum ikan kerong 1.2 Amplitude (skala norm) Perc 1 perc 2 perc ,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 130. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan Kerong Analisis hasil uji coba Bendera Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan bendera pada skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 22. Dari besar spektrum tersebut diperoleh envelope spektrum dari gerakan kawanan bendera untuk 3 (tiga) yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 131. Pada gambar dapat dilihat garis kemiringan puncak spektrum untuk setiap bentuknya saling membentuk sudut, yang berarti gerakan untuk setiap tidak sama. Hal ini disebabkan bendera yang diamati secara individu gerakannya tidak seirama (shoaling).

24 178 Tabel 22. Besar spektrum gerakan bendera dalam skala linear yang dinormalisir Frekuensi (Hz) , , , , , , , , , , , , , , , , , , Perbandingan spektrum ikan bendera untuk 4 Amplitude (skala norm) perc 1 perc 2 perc3 perc ,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 150,73 Gambar 131. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan bendera.

25 Analisis hasil uji coba kakap Dari hasil uji coba pada Gambar 112, dapat dilihat bentuk gelombang perubahan fase untuk kakap merah tergantung dari jumlah ikan yang diamati. Pada gambar juga dapat dilihat besar simpangan gerakan kakap merah jauh lebih besar dari simpangan kerong yang juga terdapat di dalamnya. Hal ini disebabkan karena ukuran kakap jauh lebih besar dari kerong dan kakap berenang dengan pola amplitude horizontal wriggle yaitu bergerak dengan menggoyangkan ekor dan sebagian badannya secara horisontal. Pada kakap merah pada uji coba ini simpangan geraknya sekitar 5 cm. Jadi simpangan gelombang yang dibangkitkan diakibatkan dari simpangan gerak badan kakap tersebut, sehinggan makin besar simpangan gerak badan ikan makin besar simpangan gelombang yang dibangkitkan. Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan kakap merah untuk 3 (tiga) dapat dilihat pada Tabel 23, sedangkan bentuk puncak spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 132 dimana pertama dan kedua uji coba untuk satu ekor ikan. Percobaan ketiga uji coba untuk 2 ekor ikan Tabel 23. Frekuensi (Hz) Besar spektrum gerakan kakap dalam skala linear yang dinormalisir , , , , , , , , , , , , , , ,

26 180 dan keempat untuk tiga ekor ikan. Pada gambar dapat dilihat spektrum untuk setiap bentuknya tidak mirip. Frekuensi yang paling besar berada pada frekuensi dibawah 43 Hz karena gerakan i kakap sangat lambat dan simpangan geraknya (meliuk) jauh lebih besar dibandingkan dari gerakan ikan yang jauh lebih kecil seperti kerong, dan bendera yang umumnya bergerak dengan pola pectoral fin movement yaitu bergerak dengan gerakan sirip pectoralnya. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum ikan kakap untuk 4 Perc 1 Perc 2 Perc 3 Perc ,53 32,30 43,07 53,83 64,60 75,37 86,13 96,90 Gambar 132. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan kakap Analisis hasil uji coba untuk berbagai posisi transducer Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan 10 ekor bandeng untuk tiga posisi transducer dalam skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 24 sedangkan bentuk kurva spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 133. Dari kurva dapat dilihat pengaruh terhadap posisi transducer terhadap arah gerakan kawanan ikan tidak berpengaruh sesuai dengan hipotesis pada subbab kecuali posisi transducer pada jarak 1m karena pada jarak tersebut beamwidth transducer menjadi lebar (45 0 ) akibat side loop dari transducer (lihat Gambar 134) sehingga gerakan kawanan ikan sepanjang 1.42 m berada dalam 1 (satu) loop sehingga akan terdeteksi secara bersamaan, atau dengan kata lain

27 181 pendeteksian harus berada pada daerah far field. Bila gain side-loop 2 db dan gain main loop 10 db, perbedaannya adalah 8 db atau 1/6 kali. Bila jarak maksimum 10 m, maka jarak batas near field ke far field adalah 10m/6 = 1.6 m dari transducer. Tabel 24. Besar spektrum bandeng dengan tiga posisi transducer dalam skala linear yang dinormalisir Frekuensi (Hz) normal 45 deg 135 deg 90 deg 1 m 86, , , , , , , , , Perbandingan spektrum ikan bandeng untuk berbagai posisi transducer Amplitude (skala norm) normal 45 deg 135 deg 90 deg 1 m 86,13 91,52 96,90 102,28 107,67 113,05 118,43 123,82 129,20 Gambar 133. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan ikan untuk beberapa posisi transducer.

28 182 Β = 45 o α = 12 o Far Field Near Field 1m 3 db 1.42 m Gambar 134. Diagram polar atau beamwidth transducer yang digunakan Analisis hasil uji coba untuk adanya gangguan Dalam uji coba ini bandeng yang diuji jumlahnya 10 ekor. Besar spektrum gelombang pantul gerakan kawanan ikan dengan adanya gangguan suara motor, gangguan dari perangkat fish finder dengan frekuensi sama dalam skala linear yang dinormalisir dapat dilihat pada Tabel 25, sedangkan bentuk kurva spektrumnya dapat dilihat pada Gambar 135. Dari kurva dapat dilihat garis garis kemiringan puncak spektrum dengan adanya gangguan suara motor/mesin saling sejajar dengan kemiringan garis puncak tanpa gangguan, sedangkan garis kemiringan puncak spektrum adanya gangguan dari fish finder membentuk sudut sekitar 8 0 dengan garis kemiringan puncak tanpa gangguan, hal tersebut berarti gangguan dari perangkat fish finder mempunyai frekuensi tidak sepenuhnya sama 200 khz tetapi lebih besar 3 Hz.

29 183 Tabel 25. Frekuensi (Hz) Besar spektrum dengan adanya gangguan dalam skala linear yang dinormalisir normal Fish finder suara motor 64, , , , , , , , , , , , , Perbandingan spektrum gerakan ikan bandeng untuk berbagai gangguan Amplitude (skala norm) normal Fish F engine ,60 69,98 75,37 80,75 86,13 91,52 96,90 102,28 107,67 113,05 118,43 123,82 129,20 Gambar 135. Spektrum 10 ekor bandeng dengan adanya gangguan.

30 Analisis perbandingan spektrum 4 jenis ikan Pada Gambar 136 dapat dilihat perbandingan spektrum perubahan fase dari gerakan untuk 4 (empat) jenis kawanan ikan yaitu bandeng, hiubambu, bendera dan kerong. Amplitude (skala norm) Perbandingan spektrum untuk berbagai jenis ikan bandeng Hiu bendera kerong 64,60 75,37 86,13 96,90 107,67 118,43 129,20 139,97 Gambar 136. Spektrum perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan 4 (empat) jenis kawanan ikan. Dari Gambar 136 dapat dilihat secara jelas perbedaan spektrum dari gerakan 4 (empat) jenis kawanan ikan. Jadi dengan menerapkan teknik pendeteksian perubahan fase dari gelombang pantul gerakan kawanan berbagai jenis ikan dapat dibedakan satu sama lainnya. Dari hasil uji coba spektrum untuk setiap dari 1 (satu) jenis ikan, hanya kawanan ikan yang berenang secara schooling mempunyai spektrum frekuensi yang sama, sedangkan untuk jenis kawanan ikan yang berenang secara shoaling atau soliter spektrumnya saling berbeda hal ini disebabkan ikan shoaling dan ikan soliter, secara individu bergeraknya tidak teratur atau tidak pasti, sehingga tehnik ini hanya dapat digunakan untuk mengidetifikasi jenis kawanan ikan schooling.

31 Analisis Proses Pengenalan HMM Pengaruh perubahan ukuran codebook Peningkatan besarnya tingkat akurasi akibat ukuran codebook (yang dinyatakan dengan jumlah bit yang digunakan) yang lebih besar disebabkan karena jumlah codeword (centroid) yang dihasilkan semakin banyak. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 22 dimana banyaknya codeword ini akan membuat proses kuantisasi pemilihan nilai vektor data semakin teliti, sehingga pemetaan terhadap vektor data dapat dilakukan dengan jarak yang lebih kecil. Dengan kata lain, distorsi VQ (jarak antara sebuah vektor data dengan codeword terdekat) pada akhir iterasi akan makin kecil. Sebelumnya telah diketahui bahwa peningkatan ukuran codebook dapat meningkatkan tingkat akurasi secara keseluruhan, akan tetapi bila kita melihatnya dari tiap label (jenis ikan) maka peningkatan ukuran codebook belum tentu meningkatkan tingkat akurasi. Ada label dari gelombang perubahan fase yang tingkat akurasinya tetap dan menurun ketika ukuran codebooknya meningkat. Kondisi ini dapat dilihat dari Tabel Menurunnya tingkat akurasi untuk tiap label ketika ukuran codebook meningkat tidak mempengaruhi kemampuan keseluruhan sistem sebab tingkat akurasi untuk keseluruhan sistem tetap meningkat. Berkurangnya tingkat akurasi untuk tiap label ini dikarenakan beberapa gelombang pantulan fase yang awalnya teridentifikasi oleh sistem menjadi tidak teridentifikasi. Salah satunya terjadi pada file bendera19a untuk besar repetisi 5 dari codebook 64 ke 128 seperti yang terlihat dalam Tabel 9 dan Tabel 10. Salah pengidentifikasian ini bisa terjadi karena ketidakstabilan dari gelombang perubahan fase yang dimiliki oleh bendera sebab gerakan bendera adalah shoaling yaitu gerakan secara bergerombol tetapi tidak beraturan. Ketidak stabilan ini akan membuat titik sample dari gelombang perubahan fase untuk bendera19a lebih dekat (distorsi kecil) kepada codeword label lain, sehingga perhitungan untuk mendapatkan nilai LoP juga ikut berubah. Pada Tabel 26 dapat dilihat nilai-

32 186 nilai LoP dari tiap label untuk file bendera19a dengan berbagai ukuran codebook pada ukuran repetisi yang sama. Tabel 26. Nilai LoP dari file bendera19a untuk ukuran codebook 64 dan 128 dengan ukuran repetisi 5 Label Log of probability (LoP) Codebook 64 Codebook 128 Bendera Bandeng Kerong Kakap Hiubambu Dari nilai LoP diatas dapat dilihat bahwa nilai LoP untuk label bendera dengan file yang sama berubah dari untuk ukuran codebook 64 menjadi untuk ukuran codebook 128. Nilai LoP untuk label bandeng pada ukuran codebook 128 lebih besar dari pada label bendera yaitu Oleh karena inilah maka sistem akan salah mengindentifikasi dan label yang diidentifikasi adalah label bandeng Pengaruh perubahan ukuran repetisi Perubahan ukuran repetisi yang semakin meningkat akan membuat tingkat akurasi dari sistem pengenalan gelombang perubahan fase semakin meningkat, peningkatan ini dapat dilihat pada Tabel 11. Peningkatan besar repetisi akan membuat jumlah data dari gelombang perubahan fase semakin banyak, sehingga data yang digunakan untuk pembuatan basis data pada proses make label akan semakin banyak pula. Perubahan data ini tentu akan mempengaruhi proses make codebook dan make HMM menjadi lebih akurat karena data ini lebih mewakili keseluruhan gelombang perubahan fase yang mempunyai karakteristik tertentu yang belum tercakup oleh repetisi sebelumnya. Dari Tabel 11 juga dapat dilihat peningkatan tingkat akurasi ini lebih baik dibandingkan dengan peningkatan tingkat akurasi ketika ukuran codebook meningkat.

33 187 Peningkatan besar repetisi jika dilihat dari tiap label belum tentu meningkatkan besar tingkat akurasi. Sama seperti pada peningkatan ukuran codebook ada label dari gelombang perubahan fase yang tingkat akurasinya tetap dan menurun seperti yang terlihat pada Tabel Akan tetapi, tetap dan menurunnya tingkat akurasi tiap label ini tidak mempengaruhi terhadap tingkat akurasi dari keseluruhan sistem sebab nilai tingkat akurasi ini tetap meningkat. Berkurangnya tingkat akurasi untuk tiap label ini dikarenakan beberapa gelombang pantulan fase yang awalnya teridentifikasi oleh sistem menjadi tidak teridentifikasi. Salah satunya terjadi pada file bandeng16a untuk besar codebook 32 dari besar repetisi 10 ke 15 seperti yang terlihat dalam hasil recognition pada Tabel 5. Salah pengidentifikasian ini bisa terjadi karena peningkatan repetisi berarti menambah data untuk membuat label data base. Ketika repetisi ini bertambah masing-masing label akan mempunyai data baru terhadap keseluruhan sinyal gelombang perubahan fase yang direpetisi yang berbeda dengan kondisi sebelumnya. Data baru ini akan mempengaruhi proses pembentukan codebook dan pembentukan model HMM sehingga perhitungan untuk mendapatkan nilai LoP juga ikut berubah. Ternyata data baru ini terhadap file bandeng16a lebih mengarah ke label yang berbeda dikarenakan ada sedikit dari penambahan data yang cenderung ke label lain. Pada Tabel 27 adalah nilai-nilai LoP dari tiap label untuk file bandeng16a dengan ukuran codebook berbeda. Tabel 27. Nilai LoP dari file bendera16a untuk ukuran repetisi 10 dan 15 dengan ukuran codecook 32 Label Log of Probability Repetisi 10 Repetisi 15 Hiubambu Bandeng Kakap Bendera Kerong Dari nilai LoP diatas dapat dilihat bahwa nilai LoP untuk label bandeng dengan file yang sama berubah dari untuk besar repetisi 10 menjadi

34 188 untuk besar repetisi 15. Nilai LoP untuk label hiubambu pada besar repetisi 15 lebih besar dari pada label bandeng yaitu Oleh karena inilah maka sistem akan salah mengindentifikasi dan label yang diidentifikasi adalah label hiubambu Pengaruh perubahan ukuran durasi Perubahan durasi sinyal dari 0.2 detik menjadi 1 detik memberikan tingkat akurasi yang lebih besar, seperti yang terlihat pada Tabel 11. Gelombang perubahan fase untuk durasi sinyal 0.2 detik merupakan bagian dari durasi sinyal 1 detik. Perubahan durasi sinyal yang semakin lama akan memberikan lebih banyak titik sampling pada pembuatan label, sehingga mempengaruhi pembuatan codebook dan model HMM. Penambahan durasi ini juga akan membuat jumlah titik sampling yang dibandingkan lebih banyak sehingga kemungkinannya menjadi lebih besar untuk teridentifikasi. Penambahan durasi sinyal jika dilihat dari tiap label belum tentu meningkatkan besar tingkat akurasi. Sama seperti pada peningkatan ukuran codebook dan peningkatan besar repetisi ada label dari gelombang perubahan fase yang tingkat akurasinya tetap dan menurun seperti yang terlihat pada Tabel Akan tetapi tetap dan menurunnya tingkat akurasi tiap label ini tidak mempengaruhi terhadap tingkat akurasi dari keseluruhan sistem sebab nilai tingkat akurasi ini tetap meningkat. Berkurangnya tingkat akurasi untuk tiap label ini dikarenakan beberapa gelombang pantulan fase yang awalnya teridentifikasi oleh sistem menjadi tidak teridentifikasi. Salah satunya terjadi pada file bendera7a dan bendera7b untuk besar repetisi 5 dan codebook 64 seperti yang terlihat dalam Tabel 6 dan Tabel 9. Salah pengidentifikasian ini bisa terjadi karena titik sampling sebanyak 0.8 detik untuk durasi 1 detik yang berbeda dengan titik sampling untuk durasi 0.2 lebih dekat kepada codeword label lain atau dengan kata lain karakteristik sinyal sepanjang 0.8 detik lebih mirip ke karakteristik sinyal lain, sehingga nilai LoP

35 189 untuk file bendera7b terhadap label bendera lebih kecil dibandingkan dengan nilai LoP file bendera7b terhadap label lain, untuk file ini adalah label kerong, kakap dan bandeng seperti terlihat pada urutan nilai LoP dibawah ini. Ukuran codebook 64, besar repetisi 5, file bendera7b Kerong Kakap Bandeng Bendera Hiu Bambu Oleh karena itulah maka sistem akan salah mengindentifikasi dan label yang teridentifikasi adalah label kerong Perbandingan proses pengenalan untuk berbagai jenis kawanan ikan Berdasarkan data pada Tabel 11, baik untuk berbagai ukuran codebook, durasi dan jumlah repetisi, pengenalan untuk jenis kawanan ikan schooling yang diwakili ikan bandeng mempunyai tingkat akurasi yang paling tinggi dan hasilnya sesuai dengan pembahasan sebelumnya. Untuk kawanan ikan shoaling yang diwakili kawanan bendera, tingkat akurasi maksimum hanya mencapai 85 % sampai 95 %. Untuk beberapa ukuran tingkat akurasinya tidak teratur. Hal ini disebabkan gerakan ikan secara individu tidak teratur, sehingga bentuk gelombang perubahan fase yang dihasilkan sangat berbeda dan kemungkinan centroidnya akan sama dengan jenis ikan lainnya. Untuk ikan yang gerakannya tidak teratur seperti hiubambu, kerong dan kakap merah tingkat akurasinya rendah dan tidak juga teratur karena setiap gelombang yang dibentuk akan tidak teratur akibatnya besar LoP yang dihasilkan juga tidak teratur.