FA DLUR RA HMA N0910952 042

PENGUJIAN SINYAL AUDIO MULTICHANNEL DENGAN METODE SUBJECTIVE TEST BERDASARKAN REC. ITU-R

BS.1116-1

DOSEN PEMBIMBING : Dr. IKHWANA ELFITRI

Blok Diagram

Sampel Audio Multichannel

Multichannel Codec

(Kompresi)

Audio Output (Hasil

Encoding)

HAS (Human Auditory System) /

Pendengar

Loudspeaker 5.1

Jelas

Tidak Jelas

Tidak Jelas

Grading (Penilaian)

Spatial Audio Coding

Konsep dasar pengkodean audio multichannel adalah spatial audiocoding (SAC). SAC melakukan pengkodean denga menangkap gambaransinyal audio multichannel ke dalam satu set parameter yang dapatdigunakan mensintesis audio multichannel kualitas tinggi dari sinyaldownmix yang ditransmisikan

Selama pengkodean, parameter spasial diekstrak dari sinyalmultichannel. Parameter ini mencakup perbedaan dan ukurankorelasi/intensitas koherensi antara saluran audio yang dapatdirepresentasikan secara kesatuan utuh (compact). Informasi isyaratspasial sinyal input didecode bersamaan dengan sinyal monofonik atausinyal downmix dua-channel pada materi sinyal input

Spatial Audio Coding

Struktur Codec/Coder

Tiap-tiap coder secara umum berdasar ke paradigma dasar audiocoding menggunakan filter bank. Pada dasarnya coder berbasis filterbank menggunakan kerangka berupa kemampuan penguranganredudansi dan pemanfaatan potensi dibalik penghapusan irelevansi.Dengan kata lain, pengkodean dari representasi spektral adalah carayang efisien untuk mengeksploitasi hubungan linear dari sampelsubsekuen dengan sinyal input.

Dimana redudansi dapat dikurangi menggunakan pengkodean entropidari koefisien spektral. Representasi spektral dari sinyal input terbukabagi pemodelan yang baik untuk sistem orde pertama dari batas-batassistem pendengaran manusia.

Contoh codec antara lain, ISO/IEC MPEG-2, ISO/IEC MPEG AAC, danMPEG Surround

Gangguan atau Artefak Sinyal pada Sinyal Audio Multichannel

Artefak AliasingAliasing merupakan fenomena yang terjadi pada sinyal citra atau audioakibat proses penyamplingan dimana frekuensi sampling yangdigunakan jauh lebih kecil dari bandwidth total sinyal informasi.Aliasing terjadi ketika proses penyamplingan tidak memenuhi teoremaNyquist, yaitu frekuensi sampling harus sama dengan atau lebih besardari frekuensi bandwidth total sinyal.

Artefak Pre-EchoPre-echo merupakan gema suara yang terjadi sebelum keluaran suaraasli terjadi. Sering terjadi pada instrumen perkusi yang bersifatimpulsif. Pre-echo dapat terjadi pada algoritma kompresi audio yangberbasis transformasi sinyal, didasarkan pada transformasi MDCT(Modified Discrete CosineTtransform) dan karena error kuantisasiyang tersebar di seluruh blok (jendela/frame) dari codec.

Gangguan atau Artefak Sinyal pada Sinyal Audio Multichannel

Artefak pada Frekuensi dan Variasi dalam Waktu (birdies)Banyak jenis audio yang memiliki bandwidth yang tinggi, begitu jugadengan sinyal suara manusia (speech signal). Lebar bandwidthtersebut dapat dikurangi ketika proses pengkodean penggunaan sistempengkodean yang menggunakan lebar bandwidth terbatas. Jenis suaraini memiliki karakteristik warna nada yang beragam dan frekuensiyang tinggi. Perubahan yang dihasilkan oleh warna nada dan variasifrekuensi tinggi inilah yang dikenal sebagai artefak “birdies”

Artefak Speech Reverberation (Gaung Suara)Resolusi spektral yang besar akan mengakibatkan resolusi waktu yangburuk. Terutama untuk sinyal audio yang non-stasioner (alat musik)dan sinyal suara yang memerlukan resolusi temporal yang tinggi.Ketidakmampuan coder dalam beradaptasi dengan variasi resolusiwaktu dan frekuensi sinyal eksternal dan sinyal non-stasioner akanmenghasilkan gaung atau gema yang disebut artefak “speechreverberation”. Artefak ini akan terdengar jelas ketika sinyal suarayang dikodekan menggunakan pengkodean dengan panjangtransformasi yang besar

Pengujian Audio

Pengujian audio sendiri merupakan pengujian kualitas audio yangditinjau dari beberapa faktor tertentu. Pengujian dilakukan denganmembandingkan audio asli dengan audio hasil kompresi.

Pengujian audio dapat juga dilakukan dengan memvariasikanpenggunaan sample rate, bit depth yang digunakan, dan frekuensisampling sehingga di dapat variasi keluaran suara dengan codecs yangsama.

Pengujian Obyektif

Pengujian obyektif merupakan pengujian dari perangkat yangdigunakan pada penggunaan sinyal audio. Pengujian ini mengujiperangkat lunak maupun perangkat keras yang digunakan padapemprosesan sinyal audio. Sama halnya dengan pengujian subyektif,pengujian dengan metode obyektif juga menggunakan dua kategorisinyal audio, yaitu sinyal referensi dan sinyal under test.

Pengujian SubyektifPengujian audio subyektif merupakan salah satu cara terbaik untukmenilai kualitas dari bermacam-macam codec. Pengujian subyektifyang digunakan pada penelitian terdiri dari dua jenis yaitu,subjective assessment of small impairments dan Subjectiveassessment of intermediate .

Pengujian subyektif yang digunakan pada penelitian ini adalahpengujian subyektif dengan gangguan kecil ( subjective assessmentof small impairments). Pada proses pengujiannya gangguan yangterjadi di anggap tidak mempengaruhi kualitas audio karenagangguan yang terjadi sangat kecil kuantitasnya. Pengujian denganfaktor gangguan kecil ini pada saat eksperimen dan analisis tidakmenggunakan kontrol yang sangat ketat. Pengujian subyektifdilakukan dengan pedoman pada rekomendasi ITU-R BS.1116-1.

Karakter dari pengujian subyektif adalah penggunaan kontrol aktualdan manipulasi pada kondisi eksperimen, serta data kuantitatif daripengamat manusia (pendengar).

Desain Eksperimen

Desain eksperimen merupakan proses pertama sebelum melakukanpengujian, yaitu proses perancangan mekanisme dari eksperimen yangakan dilakukan.

Desain eksperimen yang cermat dan hati-hati sangat diperlukan untukmemastikan faktor-faktor yang dapat mengganggu tidak terjadi pada tespendengaran yang dilakukan sehingga tidak terjadinya data yang ambiguatau tidak valid.

Jenis Pendengar

Pendengar ahliPendengar ahli merupakan subyek tes yang memiliki kemampuandalam bidang audio. Khususnya dalam pendeteksian gangguan padasuatu sinyal audio.

Pendengar tidak ahliPre-screening subjectsPre-screening subjects merupakan pemilihan subyek denganmempertimbangkan pengalaman subyek tes dan kinerja dalampengujianPost-screening subjectsProses pemilihan subjek ini didasarkan pada dua faktor utama.Pertama didasarkan pada perbandingan in-konsistensi terhadap hasilrata-rata dari subyek yang bergantung pada kemampuan subyek untukmemberikan identifikasi yang benar. Kedua, faktor statistik dari subyekyang didapat dari faktor pertama.

Metode PengujianMetode pengujian yang digunakan pada pengujian suyektif dengangangguan kecil adalah metode yang disebut ”the double-blind triple-stimulus with hidden reference”. Metode ini memiliki kestabilan dansensitifitas yang baik dan memungkinkan untuk menghasilkan datayang akurat.

Pada metode ini menggunakan tiga stimulus atau materi pengujian.Stimulus pertama atau stimulus “A” merupakan sinyal audio yangdiketahui oleh subyek (sinyal asli). Stimulus kedua dan ketiga (stimulus“B” dan stimulus “C”) merupakan stimulus yang tidak diketahui olehsubyek (pendengar) dan diberikan secara acak kepada subyekpengujian.

Skala penilaian akhir kemudian diberikan pada tiap-tiap audio secarakontinu, skala penilaian yang digunakan merupakan skala standar padarekomendasi ITU-R BS.1284

Diagram Proses Pengujian

Score Normalisasi

Fase PenilaianSebuah fase penilaian sebaiknya berlangsung 20-30 menit, hal inimengantisipasi terjadinya kelelahan pada subyek yang dapatmempengaruhi kualitas pendengaran subyek. Berkurangnya kualitaspendengeran subyek uji dapat mempengaruhi penilaian terhadap sinyalsuara secara signifikan.

Materi Pengujian

Materi pengujian yang digunakan harus memiliki kualitas yang baik,materi yang baik dapat didefinisikan sebagai materi yang dapatdigunakan pada semua sistem dengan semua kondisi yangmemungkinkan.

Setiap materi audio yang akan diuji, kenyaringan setiap sampel perludisesuaikan secara subyektif. Penyesuaian ini biasanya dilakukan olehsekelompok pendengar ahli yang berpartisipasi pada pengujian. Hal inimemungkinkan penggunaan materi suara pada pengujian selanjutnya

Proses pengaturan pengujian

Ketinggian dan Orientasi Loudspeaker

Ketinggian loudspeaker dari titik akustik loudpseaker (posisi ideal pendengar) harus berjarak 1,2 m di atas permukaan lantai ruang pengujian.

Jarak dari Dinding RuangUntuk standing loudspeaker, jarak antara titik akustik loudspeakerterhadap permukaan pantul (dinding ruang) yang mengelilingi area pengujian minimal berjarak 1 m.

Skema Peletakan Loudspeaker pada Pengujian

Hirarki dari Sistem Audio Multichannel pada Broadcasting dan Recording

Powered by : Fadlur Rahman