MODUL III PENGGUNAAN VISUAL DSP++ 5.0

Transkripsi

1 MODUL III PENGGUNAAN VISUAL DSP Rosana Dewi Amelinda ( ) Asisten : Gunawan Pratama H ( ) Tanggal Percobaan: 5/10/2015 EL3110-Praktikum Pengolahan Sinyal Digital Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak Abstrak Pada praktikum Modul III ini dilakukan pengolahan sinyal digital dengan mengunakan Visual DSP yang selanjutnya akan diproses dengan menggunakan board Blackfin BF561EZ. Selain itu, sebagai tools pendukung praktikum digunakan pula sebuah speaker, serta software Audacity (untuk analisa sinyal pada domain waktu dan frekuensi). Terdapat 3 buah percobaan yang dilakukan, diantaranya meneruskan sinyal masukan dari input menjadi sinyal output, meneruskan sinyal output hasil amplifikasi sinyal input, serta melakukan konvolusi sinyal input dengan menggunakan koefisien filter yang telah ditentukan. Kata kunci: Visual DSP++, Blackfin BF561EZ, Audacity. 1. PENDAHULUAN Pada praktikum ini mengarahkan praktikan dalam mempelajari pengolahan sinyal digital dengan menggunakan hadware blackfin BF561EZ. Pengolahan sinyal yang dilakukan berbasis software yang selanjutnya akan diimplementaskan pada board Blackfin dengan arsitektur SIMD. Pengolahan tersebut dilakukan dengan bantuan software Visual DSP Tujuan yang ingin dicapai dari percobaan Modul 3 ini antara lain : a. Praktikan mengerti dan mampu menjelaskan fungsi-fungsi tool-tool yang terdapat pada Visual DSP++ b. Praktikan mampu melakukan debugging dengan Visual DSP STUDI PUSTAKA Visual DSP++ Untuk pemrograman Blackfin digunakan software VDSP++ (VisualDSP++) versi 5.0. Perangkat lunak ini digunakan untuk mengembangkan proyek berisi source code yang nantinya akan dimasukkan ke dalam prosesor Blackfin dalam bentuk object code. VDSP++ ini mampu untuk men-debug, monitoring memori pada prosesor DSP serta mampu melakukan analisis secara real time. Terdapat fase dalam penggunaan VisualDSP++ yang ditunjukkan oleh blok diagram pada gambar berikut : Beberapa tool penting pada VisualDSP++ : 1. View a. View nilai variabel pada kode: Pada VisualDSP++ ini terdapat tool yang dapat memperlihatkan nilai-nilai variabel pada kode. Prosedurnya adalah sebagai berikut: Pada Menu bar klik : View -> Debug Windows -> Expressions Lalu muncul tampilan sebagai berikut : Klik pada bagian yang kosong pada kolom Name lalu masukan nama variabel yang hendak dicari namanya. Setelah itu, tipe, ukuran dan nilai dari variabel tersebut akan muncul pada kolom lainnya. Sebagai catatan, nilai tidak dapat dilihat apabila program sedang dalam mode Run. b. View grafik waktu dan frekuensi: Pada VisualDSP++ ini terdapat tool yang dapat memperlihatkan grafik waktu dan frekuensi dari sinyal-sinyal. Prosedur: Pada Menu bar klik : View -> Debug Windows -> Plot -> New Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 1

2 Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum Menyusun rangkaian a. Percobaan meneruskan sinyal masukan dari input sbagai keluaran pada port output Dihubungkan kabel plug dari sinyal masukan pada jack dari board BF551EZ pada kanal 0. Selanjutnya dihubungkan ujung lain dari kabel tersebut pada speaker. Pilih Type yagn hendak ditampilkan Berikan judul dan nama yang sesuai untuk grafik yang hendak ditampilkan. Dibuka proyek yang bernama Talkthrough dari kumpulan contoh program. Dibuka poyek tersebut. Pilih variabel yang hendak ditinjau nilainya dengan menekan tombol Browse Untuk melihat source code dari proyek ini, dibuka Process_data.c pada agian CoreA->SourcesFiles dari project window. Masukan nilai Count lebih dari 0 dan pilih tipe Data: yang bersesuaian Tekan tombol Add pada sebelah kiri, lalu tekan tombol OK Pada VisualDSP, proses Compile, Build dan Load dapat dilakukan bersamaan. Pada menu bar klik Project Build Project. Atau dapat pula dilakukan dengan cara menekan tombol F7 pada keyboard. Audacity Audacity merupakan sebuah aplikasi pemberi efek suara. Aplikasi ini dibangun dengan pustaka WxWidgets sehingga dapat berjalan pada berbagai Operating System. Dengan menggunakan audacity, pengguna dapa mengoreksi berkas suara tertentu, atau sekedar menambahkan berbagai efek yang disediakan. Kelebihan aplikasi ini terletak pada fitur yang disediakan serta kestabilannya. Pustaka yang digunakan juga tidak terlalu banyak dan waktu tunggunya tidak terlalu lama. Sedangkan kekurangannya yaitu terletak pada interface (antar muka) yang sedikit kaku dibandingkan dengan aplikasi sejenis. Pada praktikum ini, software audacity digunakan untuk melihat bentuk sinyal input dan output serta meliha respons frekuensinya. Untuk menjalankan program yang telah di-build, pada menu bar diklik Debug Run. Atau dapat pula dilakukan dengan cara menekan tombol F5 pada keyboard. Dilakukan pengamatan pada sinyal masukan dan keluaran. Akan terdengar bahwa sinyal keluaran sama seperti sinyal masukan / sinyal keluaran merupakan sinyal masukan yang diteruskan saja. b. Percobaan meneruskan sinyal keluaran sebagai hasil amplifikasi sinyal masukan 3. METODOLOGI Pada percobaan 2 ini, alat dan bahan yang digunakan yaitu : 1. 1 Unit computer 2. Software Visual DSP set board blackfin BF561EZ Memulai percobaan Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 2

3 Tetap dihubungkan kabel plug dari sinyal masukan pada jack dari board BF561EZ pada kanal 0 serta kabel plug(male) dari sinyal keluaran pada jack dari board BF561EZ juga pada kanal 0. Dihubungkan pula ujung lain dari kabel tersebut pada speaker. c. Percobaan FIR dengan Circular Buffer Sederhana Tetap dihubungkan kabel plug dari sinyal masukan pada jack dari board BF561EZ pada kanal 0 serta kabel plug dari sinyal keluaran pada jack dari board BF561EZ juga pada kanal 0. Dihubungkan pula ujung lain dari kabel tersebut pada speaker. DibBuka proyek yang bernama Talkthrough dari kumpulan contoh program. Buka proyek Buka proyek yang bernama Talkthrough dari kumpulan contoh program. Dibuka Process_data.c pada bagian CoreA SourceFiles Buka Process_data.c pada bagian CoreA SourceFiles (dengan jalan klik tanda (+) pada tulisan CoreA dan Source Files) dari Project window. Ketik kode inisialisasi seperti pada modul. Amati terdapat code tertulis sebagai berikut: ichannel0leftout = ichannel0leftin: ichannel0rightout = ichannel0rightin; ichannel1leftout = ichannel1leftin; ichannel1rightout = ichannel1rightin; Lalu pada bagian void Process_Data(void), masukan kode-kode yang ada pada modul. Diubah baris pertama dan kedua menjadi seperti berikut : ichannel0leftout = 2*iChannel0LeftIn; ichannel0rightout = 0.25*iChannel0RightIn; Pada menu bar di klik Project -> Build Project. Untuk menjalanan program yang telah di-build, pada menu bar di klik Debug -> run. Dilakukan pengamatan pada sinyal masukan dan keluaran. Pada menu bar diklik Project Build Project. Atau dapat pula dilakukan dengan cara menekan tombol F7 pada keyboard. d. Mengakhiri Percobaan Sebelum keluar dati ruang praktikum, dirapikan meja praktikum dan dimatikan komuter dati jala-jala listrik. Untuk menjalankan program yang telah di-build, pada menu bar klik Debug Run. Atau dapat pula dilakukan dengan cara menekan tombol F5 pada keyboard. Dimatikan MCB dimeja praktikum sebelum meninggalkan ruangan. Diperiksa lembar penggunaan meja. Dilakukan pengamatan pada sinyal masukan dan keluaran. Dimati perubahan yang terjadi antara sinyal masukan dan keluaran baik pada kanal 0 kanan dan kiri. Dipastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium. Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 3

4 4. HASIL DAN ANALISIS PERCOBAAN MENERUSKAN SINYAL MASUKAN DARI INPUT SEBAGAI KELUARAN PADA PORT OUTPUT Pada percobaan 1 ini dilakukan percobaan untuk mengamati perbedaan antara sinyal input dan sinyal output setelah dilakukan filter dengan menggunakan blackfin BF561EZ. Berikut sinyal input dan output yang dihasilkan : Gambar 1 Sinyal input domain waktu percobaan untuk sinyal white noise. Hasilnya sebagai berikut : Gambar 5 Sinyal input domain waktu ( white noise ) Gambar 6 Spektrum sinyal input domain frekeuensi ( white noise ) Gambar 2 Spektrum sinyal input domain frekuensi Gambar 7 Sinyal output domain waktu ( white noise ) Gambar 3 Sinyal output domain waktu Gambar 8 Spektrum sinyal output domain frekuensi ( white noise ) Gambar 4 Spektrum sinyal output domain frekuensi Hasil diatas merupakan sampling sinyal input (selama 20 detik) yang berasal fari lagu Sleep Away yang ada pada PC di laboratorium. Lalu untuk pengamatan yang lebih akurat, maka praktikan melakukan pula Dari bentuk sinyal diatas, terlihat bahwa sinyal input terlihat hampir identic sama dengan sinyal inputnya baik dilihat di domain waktu maupun frekuensi. Hanya terdapat sedikit perbedaan pada beberapa bagian sinyal. Hal ini kemungkinan disebabkan adanya atenuasi dar kabel audio yang digunakan serta adanya losses selama sampling dan processing sinyal. Hasil tersebut telah sesuai dengan yang diharapkan, karena hanya dimasukan kode yang langsung Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 4

5 meneruskan input menjadi output pada bagian process data. Penambahan kode sebagai berikut : Gambar 12 Spektrum sinyal output hasil amplifikasi pada domain frekuensi ( white noise ) ichannel0leftout = ichannel0leftin; ichannel0rightout = ichannel0rightin; ichannel1leftout = ichannel1leftin; ichannel1rightout = ichannel1rightin; Karena hanya digunakan chanel 0 pada input dan output, maka program akan meneruskan sinyal input langsung menjadi sinyal output tanpa adanya perubahan apapun. Hal ini telah sesuai dengan hasil percobaan yang diperoleh baik pengamatan dengan Audacity maupun dengan indra pendengaran secara langsung. PERCOBAAN MENERUSKAN SINYAL KELUARAN SEBAGAI HASIL AMPLIFIKASI SINYAL MASUKAN. Pada percobaan II ini dilakukan amplifikasi pada sinyal input untuk memperoleh sinyal output yang baru. Barikut hasil amplifikasi yang diperoleh : Gambar 9 Sinyal output hasil amplifikasi pada domain waktu Gambar 10 Spektrum sinyal output hasil amplifikasi pada domain waktu Gambar 11 Sinyal output hasil amplifikasi pada domain waktu ( white noise ) Pada percobaan 2 ini, dilakukan sampling pada lagu Sleep away dan white noise sebagai sinyal input. Sampling dilakukan masing-masing selama 20 detik sama seperti percobaan sebelumnya (percobaan 1) Berdasarkan data yang diperoleh diatas, dapat terlihat adanya perbedaan sinyal output yang dihasilkan dengan sinyal input (pada percobaaan 1). Hal ini dikarenakan telah dilakukan modifikasi pada kode program yang dibuat. Modifikasi program yaitu pada bagian : ichannel0leftout = 2*iChannel0LeftIn; ichannel0rightout = 0.25iChannel0RightIn; Dengan adanya modifikasi menjadi kode seperti diatas, maka akan terjadi perubahan sinyal output dimana untuk sinyal output pada speaker kanan (sinyal output atas) amplitude akan menjadi ¼ kali dari sinyal inputnya sedangkan amplitude sinyal output pada speaker kiri (sinyal bawah) akan menjadi 2 kali sinyal input. PERCOBAAN FIR DENGAN BUFFER SEDERHANA Pada percobaan III ini dilakukan percobaan Finite Impuls Respons (FIR) dengan menggunakan buffer sederhana. Percobaan dilakukan dengan menggunaan siyal input yang berasal dari lagu Sleep Away dan White Noise. Sampling dilakukan selama 20 detik untuk masing-masing sinyal input. Kode program yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut : Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 5

6 #include "Talkthrough.h" #define BUFFERLENGTH 32 int bufferleft[bufferlength], bufferright[bufferlength]={0,0,0}; int templeft, tempright = 0; int i,j=0; Dari kode diatas, menghasilkan bentuk sinyal output sebagai berikut : Gambar 13 Sinyal output pada domain waktu //Filter Coefficients (from MATLAB): int filter[bufferlength]={ e+006, e+006, e+006, e+006, e+006, e+006, e+006, e+007, e+007, e+007, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+008, e+007, e+007, e+007, e+006, e+006, e+006, e+006, e+006, e+006, e+006}; void Process_Data(void) { //channel0 //Left //Buffering input bufferleft[i] = ichannel0leftin; //convolution with circular buffer templeft=0; for (j = 0; j < BUFFERLENGTH; j++) { templeft += (filter[j] >> 16) * (bufferleft[(i + j) % BUFFERLENGTH] >> 15); } Gambar 14 Spektrum sinyal output pada domain frekuensi Gambar 15 Sinyal output pada domain waktu Gambar 16 Spektrum sinyal output pada domain frekuensi } //Output ichannel0leftout = templeft; //Right //Buffering input bufferright[i]= ichannel0rightin; //convolution with circular buffer tempright=0; for (j = 0; j < BUFFERLENGTH; j++) { tempright += (filter[j] >> 16) * (bufferright[(i + j) % BUFFERLENGTH] >> 15); } //Output ichannel0rightout=tempright; //decreasing i (circular) i=(i+bufferlength-1)%bufferlength; //channel1 //Left ichannel1leftout = ichannel1leftin; //right ichannel1rightout = ichannel1rightin; Berdasarkan data diata, terlihat bahwa sinyal output yang dihasilkan berbeda jauh dengan sinyal input (percobaan 1). Hal ini mengindikasikan bahwa telah terjadi pengolahan dengan filter FIR pada sinyal input. Dari gambar spectrum sinyal dapat dilihat bahwa filter FIR yang digunakan merupakan lowpass filter karena bentuk grafik terlihan menurun. Hal ini lebih terihat jelas saat pengamatan pada lagu white noise yang menunjukan bahwa spectrum mulai menurun pada frekuensi 5000 Hz kemufdian semakin kecil hingga terhenti pada frekuensi 20 khz. Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 6

7 Bila diamati, plot siyal pada domain waktu juga mengalami perubahan yang disebabkan karena amplitude sinyal pada waktu tertentu merupakan superposisi dari amplitude sinyal-sinyal dengan frekuensi yang berbeda. Apabila terdapat beberapa frekuensi yang sinyalnya teratenuasi secara otomatis, hasil superposisinya akan berubah sehingga akan merubah amplitude sinyal. 5. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang dilakukan pada praktikum modul III Penggunaan Visual DSP ini, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut : Visual DSP++ merupakan suatu program yang digunakan untuk melakukan perancangan, editing kode, build, debugging, dan melakukan analisis dari sebuah pengolahan sinyal. Visual DSP++ juga telah terintegerasi dengan board blackfin561ez yang berperan sebagai hardware DSP. Processor Blackfin dapat langsung meneruskan sinyal input menjadi snyal output, melakukan amplifikasi sinyal input, serta melakukan konvolusi dengan koefisien filter yang telah ditentukan. Sinyal output hasil pengolahan sinyal dapat diamati dengan beberapa cara, diantaranya dapat dengan menggunakan tools pada Visual DSP++ (yaitu view variable dan plot), dengan software external seperti Audacity, atau juga dapat diamati secara langsung dengan indra pendengaran (namun penilaian ini cenderung kualitatif). DAFTAR PUSTAKA [1]. Mervin T Hutabarat, Praktikum Pengolahan Sinyal Digital, Laboratorium Dasar Teknik Elektro ITB,Bandung, [2]. Proakis, John G. dan Dimitris G. Manolakis Digital Signal Processing Principles, Algorithms, and Applications Fourth Edition. New Jersey, Prentice Hall [3]. 4:46, 7 Oktober 2015 Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 7