Apa itu Digital Signal Processing (DSP)? Inilah Pengertiannya

Assalamu‘alaikum wr. wb.

Hello guys! Dalam Microprocessor, kita mengenal yang namanya Pemrosesan Sinyal Digital atau Digital Signal Processing (DSP), Akan tetapi, Arsitekturnya mempunyai spesifikasi untuk bisa menjalankan Pemrosesan Data Dekrit berkecepatan tinggi misalnya Fast Fourier Transform dan Proses Filtering.

Sumber Artikel Materi : en.Wikipedia.org, Techtarget.com, dan Nesabamedia.com

A. Pengertian Digital Signal Processing (DSP)

Digital Signal Processor atau DSP, singkatan dari Processor Sinyal Digital, adalah sebuah rangkaian terpadu mirip dengan mikroprosesor. Namun, arsitekturnya memiliki spesifikasi yang dapat menjalankan pemrosesan data digital dengan kecepatan tinggi, seperti transformasi Fourier cepat dan proses filtrasi.

Keunggulan ini membedakan Digital Signal Processor dari mikroprosesor dan mikrokontroler dalam hal memproses sinyal.

Pada proses pemrosesan data, Digital Signal Processor pertama-tama akan mengubah sinyal analog menjadi sinyal elektronik melalui transduser (mikrofon).

Kemudian, Digital Signal Processor akan melakukan proses pengambilan sinyal masukan yang berupa sinyal kontinu. Sinyal kontinu akan diubah menjadi sinyal diskrit. Transformasi ini dilakukan melalui Analog to Digital Converter atau ADC.

ADC ini terdiri dari unit hold atau bagian sampel serta bagian pengkuantisasi. Unit hold bertugas mengambil urutan ke-0 yang mewakili nilai masukan selama interval waktu T yang dianggap memiliki nilai yang sama. Pengambilan ini yang dilakukan pada interval waktu tertentu disebut waktu pengambilan sampel.

B. Fungsi Digital Signal Processing (DSP)

Teori di balik Pengolahan Sinyal Digital (DSP) cukup kompleks. DSP dapat mengklarifikasi atau menstandarkan sinyal digital, tetapi juga dapat melakukan berbagai tugas lain, seperti penyaringan, kompresi, dan modulasi. Algoritma DSP juga dapat membantu membedakan antara sinyal teratur dan noise, tetapi mereka tidak selalu sempurna.

Semua rangkaian komunikasi mengandung sedikit noise. Ini berlaku baik sinyal analog maupun digital, terlepas dari jenis informasi yang dikirimkan. Noise adalah bencana abadi bagi insinyur komunikasi, yang terus berusaha mencari cara baru untuk meningkatkan rasio sinyal-ke-noise (S/N) dalam sistem komunikasi. Metode tradisional untuk mengoptimalkan rasio S/N meliputi peningkatan daya sinyal yang dikirimkan dan peningkatan sensitivitas penerima. Dalam sistem nirkabel, sistem antena khusus juga dapat membantu.

Pengolahan sinyal digital secara dramatis meningkatkan sensitivitas unit penerima. Efeknya paling terasa saat noise bersaing dengan sinyal yang diinginkan. Sirkuit DSP yang baik kadang-kadang dapat terasa seperti pekerja ajaib elektronik, tetapi ada batasan pada apa yang dapat dilakukannya. Jika noise sepenuhnya mengalahkan sinyal, sirkuit DSP tidak dapat memulihkan informasi yang berguna.

Jika sinyal masuk adalah analog, sinyal tersebut pertama kali diubah menjadi bentuk digital oleh konverter analog-ke-digital. Sinyal digital yang dihasilkan memiliki dua atau lebih level. Idealnya, level ini selalu dapat diprediksi, dengan tegangan atau arus yang tepat. Namun, karena sinyal masuk mengandung noise, level tidak selalu berada pada nilai-nilai standar. Sirkuit DSP menyesuaikan level sehingga mereka berada pada nilai yang benar. Ini praktis menghilangkan noise. Sinyal digital kemudian dikonversi kembali menjadi analog melalui konverter digital-ke-analog. Demikian pula, DSP dapat langsung memproses sinyal untuk sinyal digital guna menghilangkan noise dan meminimalkan kesalahan.

DSP tidak hanya digunakan dalam sistem komunikasi. Ini adalah teknologi serba guna yang meresap berbagai domain, termasuk pemrosesan sinyal untuk audio dan pidato, sistem sonar dan radar, rangkaian sensor, dan analisis spektral. Ini lebih jauh meluaskan cakupannya ke pemrosesan data statistik, peningkatan gambar, telekomunikasi, kendali sistem, dan bahkan bidang biomedis untuk interpretasi sinyal.

Selain itu, pengolahan sinyal digital dengan pemrograman Python memungkinkan penggunaan perpustakaan dan paket yang kuat dalam Python untuk menganalisis, memanipulasi, dan mentransformasi sinyal digital. Keterbacaan, kesederhanaan, dan berbagai perpustakaan komputasi ilmiah dalam Python menjadikannya pilihan yang disukai di kalangan para profesional dan peneliti.

C. Penerapan dari Sistem Digital Signal Processing (DSP)

Pengenalan dan Pelacak Kendaraan (Vehicle Recognition and Tracker) menggunakan Perangkat IoT dan AI

Sebuah sistem DSP adalah perangkat atau pengaturan yang melakukan operasi DSP. Misalnya, ini dapat melibatkan perangkat lunak seperti algoritma yang berjalan pada komputer atau perangkat keras seperti rangkaian atau chip khusus. Ini juga dapat menjadi kombinasi dari keduanya.

Sistem DSP digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti berikut :

• Pemrosesan Audio dan pidato untuk meningkatkan kualitas suara, pengenalan pidato, dan sintesis digital.
• Pemrosesan Gambar dan Video, termasuk peningkatan dan restorasi gambar, pengenalan gambar, dan siaran video digital.
• Radar dan Sonar, yang menggunakan teknik DSP untuk penginderaan jarak jauh dan untuk mengekstrak informasi berguna dari sinyal.
• Sistem Telekomunikasi, yang menggunakan DSP untuk kompresi dan dekompresi data, deteksi dan koreksi kesalahan, dan modulasi dan demodulasi.
• Sistem Teknik Biomedis, termasuk pemrosesan citra medis, dan pemrosesan sinyal untuk elektrokardiogram dan elektroensefalogram.
• Perangkat Seismologi, yang menggunakan DSP untuk memproses data dari instrumen seismik untuk menginterpretasikan status interior Bumi.

D. Kelebihan dan Kekurangan Sistem Digital Signal Processing (DSP)

Berikut ini adalah Kelebihan dan Kekurangan dalam Penggunaan Digital Signal Processor.

1. Kelebihan DSP

• Sebuah sistem digital yang sudah diprogram memiliki kemampuan fleksibilitas dalam merancang ulang pengolahan sinyal digital. Cara ini melibatkan perubahan data pada program yang bersangkutan. Sementara dalam perancangan ulang sinyal analog, diperlukan perangkat keras, uji coba, dan verifikasi untuk memastikan kinerja yang diinginkan.
• Akurasi atau ketepatan juga berperan penting dalam menentukan karakteristik pengolahan sinyal. Toleransi yang ada dalam komponen rangkaian analog sering kali menjadi tantangan bagi perancang dalam mencapai akurasi yang diinginkan. Namun, sistem digital cenderung menghasilkan akurasi yang lebih baik.

2. Kekurangan DSP

• Semakin berkembangnya sistem pengolahan sinyal analog menjadi digital, dibutuhkan alat tambahan sebelum atau sesudah proses pengolahan, seperti konverter A/D atau D/A, filter, dan rangkaian digital lainnya.
• Sistem digital menggunakan komponen aktif yang membutuhkan daya listrik. Di sisi lain, algoritma dalam pengolahan sinyal analog diimplementasikan dengan menggunakan rangkaian pasif. Dalam hal ini, komponen aktif sering kali kurang dipercaya karena potensial mempengaruhi sinyal lainnya.

Untuk melihat Materi tentang Analog-Digital Converter (ADC), silakan lihat di sini.

Itulah Penjelasan tentang Digital Signal Processing (DSP). Mohon maaf apabila ada kesalahan sedikitpun.

Terima Kasih 😄😘👌👍 :)

Wassalamu‘alaikum wr. wb.