2/18/10

Spesifikasi sampling rate dan bit depth pada sound card


Dua spesifikasi ADC/DAC sound card yang harus dipertimbangkan pada saat memilih dan menentukan peripheral tersebut adalah spesifikasi sampling rate dan bit depth. Berikut penjelasan kedua spesifikasi tersebut:

Spesifikasi sampling rate


Pada saat merekam suara, sirkuit ADC (analog to digital converter) yang terdapat di sound card akan mengukur dan menangkap sinyal elektrik yang dikirim secara terus menerus . Frekuensi dari sinyal elektrik yang dapat ditangkap oleh sirkuit tersebut kemudian disimpan sebagai data biner yang disebut dengan data sample. Jumlah data sample yang dapat diambil setiap 1 detik disebut dengan sampling rate.
Berdasarkan teori Nyquist, pada saat rekaman kemampuan sampling rate dari sebuah ADC sound card harus berjumlah minimal dua kali lipat dari frekuensi sinyal yang akan dibuat sample. Sebagai contoh: jika anda mengetahui bahwa sinyal yang akan dibuat sample memiliki frekuensi maksimal 4 kHz, maka anda dapat membuat sample dengan ADC sound card yang memiliki 8 kHz sampling rate, jika anda merekam frekuensi suara yang memiliki maksimum 5 kHz maka ADC sound card anda harus memiliki sampling rate sebesar 10 kHz, dst.

Dikarenakan batas tertinggi frekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia adalah 20 kHz, maka untuk dapat menghasilkan suara yang memiliki overtones sekitar 20 kHz, ADC harus memiliki sampling rate minimal 40 kHz. Hal ini yang menjelaskan mengapa standar sampling rate bagi CD audio adalah 44,1 kHz ( penambahan 4,1 kHz berfungsi sebagai headroom dengan tujuan agar ADC memiliki sedikit keleluasaan pada saat membuat sample ).

Lalu bagaimana dengan ADC-ADC saat ini yang memiliki sampling rate 96 kHz?. Jika telinga manusia tidak dapat mendengar frekuensi diatas 20 kHz, apakah keuntungan yang didapatkan dari sampling rate sebesar 96 kHz, yang secara teoritis dapat merekam frekuensi sampai dengan 48 kHz?
Penjelasannya adalah sebagai berikut:
Untuk menghindari sebuah artifak digital yang biasa disebut sebagai aliasing, sebuah ADC harus dilengkapi dengan filter analog yang disebut dengan lowpass-filter (atau biasa juga disebut dengan brick wall filter). Brick wall filter ini memiliki bentuk yang sangat tegas, sesuai fungsinya, yaitu membiarkan frekuensi dibawah 20 kHz melewati ADC tanpa mengalami pengurangan level sinyal sambil menutup frekuensi diatas 22 kHz agar tidak ikut terekam. Dengan bentuk yang tegas tersebut, maka terkadang brick-wall filter mengalami sedikit error yang berakibat pada terjadinya perubahan suara hasil sample, khususnya untuk suara yang yang memiliki frekuensi tinggi.

Dengan didesainnya ADC sound card yang mempunyai sampling rate 96 kHz (nyquist frequency = 48 kHz), produsen dapat membuat sebuah analog filter dengan karakteristik yang lebih halus dari brick-wall filter agar dapat membuat suara yang memiliki frekuensi tinggi tidak mengalami perubahan suara.

Spesifikasi bit depth

Pada dasarnya, kemampuan bit depth yang dimiliki ADC akan menentukan seberapa besar dynamic range dari sebuah suara yang dapat dibuat sample oleh alat tersebut. Dynamic range adalah kekuatan minimum dan maksimum sinyal atau volume suara yang dapat terekam. Pada aturannya, setiap penambahan bit yang dimiliki oleh bit depth di ADC, membuat dynamic range ADC tersebut bertambah sekitar 6 dB. Dengan ketentuan itu, ADC yang memiliki resolusi 8 bit depth, akan memiliki dynamic range sekitar 48 dB, sementara ADC dengan 16 bit memiliki 96 dB dynamic range, dan ADC 24 bit akan memiliki 144 dB dynamic range.
Telinga manusia mampu mendengar sebuah suara yang memiliki dynamic range sekitar 130 dB (sedikit diatas dari itu bagi para rocker :), dan dibawah itu bagi para manula).

Andrian Roult

Artikel terkait