PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET

Gratis

3
53
83
2 years ago
Preview
Full text
PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET Oleh: Danu Setiawan ABSTRAK Teknik auskultasi adalah salah satu teknik lama yang digunakan oleh para dokter untuk menganalisis suara detak jantung menggunakan steteskope. Selain menggunakan teknik auskultasi, terdapat teknik lain yang digunakan untuk analisis suara jantung yaitu menggunakan phonocardiogram. Pada penilitian ini telah dilakukan perancangan sistem analisis suara jantung menggunakan phonocardiogram elektronik yang dilengkapi dengan ekstraksi ciri dekorlet dan energi sinyal dekomposisi wavelet, serta sistem jaringan syaraf tiruan sebagai klasifikasi sinyal. Proses analisis sinyal dimulai dari perekaman suara jantung manusia, pemilihan fungsi wavelet, filtering sinyal, ekstraksi ciri sinyal dan klasifikasi sinyal. Pemrosesan sinyal pada penelitian ini dilakukan dengan bantuan software Matlab 7.8. Dalam penelitia kali ini menggunakan jenis wavelet symlet orde 10 sebagai fungsi wavelet penganalisis yang digunakan untuk proses ekstraksi ciri dan filtering sinyal. Fungsi wavelet sym10 dipilih sebagai wavelet penganalis karena memiliki error rekonstruksi yang kecil dibandingkan dengan jenis wavelet yang telah diuji coba (doubechies dan coiflet). Filter digital menggunakan wavelet yang dibangun telah mampu menekan noise random pada hasil rekaman suara jantung dengan nilai SNR diatas 21 dB. Struktur JST yang dirancang terdiri dari 7 neuron input, 7 neuron tersembunyi dan 6 neuron output. JST mampu mengenali suara jantung Normal, Aortic stenosis, Mitral regurgitation, Aortic regurgitation, Mitral stenosis dan Patent ductus arteriosus dengan tingkat keberhasilan rata-rata mencapai 76% untuk metode energi sinyal dan 92 % untuk metode dekorlet. Kata kunci: phonocardiogram, energi sinyal, dekorlet i PHONOCARDIOGRAM WHICH EQUIPPED OF ARTIFICIAL NEURAL NETWORK WITH FEATURE EXTRACTION USE DECORLET AND ENERGY SIGNAL WAVELET DECOMPOSITION By: Danu Setiawan ABSTRACT Auscultation is one of the old method had been used by doctor to analyze heartbeat sound using stethoscope. Beside that, the other technic to analyze heartbeat sound is using phonocardiogram. In this study, planning system has been done to analyzed heartbeat sound using electronic phonocardiogram with feature extraction using decorlet method and energy signal wavelet decomposition and artificial neural network as classification signal. The process analysis signals was started with recording the human heartbeat sound, selection wavelet function, filtering signal, feature extraction signal and classification signal. The processing signals had been done with Matlab 7.8. In this study we used symlet wavelet order 10 as function wavelet analysts which used to feature extraction and filtering signal. Symlet wavelet (sym10) is selected as wavelet analyst because have small error reconstruction compared to other wavelet (doubechies and coiflet). Digital filtering wavelet has reduction capability the random noise with SNR value more than 21 dB. The structure of artificial neural network we have designed consists of 7 neurons input, 7 hidden neurons and 6 neurons output. Artificial neural network can identified Normal, Aortic stenosis, Mitral regurgitation, Aortic regurgitation, Mitral stenosis and Patent ductus arteriosus heartbeat sound with the average success rate is 76 % for method energy signals and 92 % for method decorlet. Key word : phonocardiogram, energy signal, decorlet ii RIWAYAT HIDUP Penulis bernama lengkap Danu Setiawan dilahirkan pada tanggal 11 Juni 1991 di Pekalongan Kabupaten Lampung Timur dan merupakan anak keempat dari empat bersaudara pasangan Bapak Triyono dan Ibu Saumi. Penulis memulai perjalanan kampusnya pada tahun 2010 sebagai mahasiswa Fisika FMIPA Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam berbagai organisasi. Penulis bergabung dalam organisasi kemahasiswaan Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) pada tahun 2010-2012 sebagai anggota bidang SAINTEK. Selain aktif dalam organisasi, penulis juga aktif dalam bidang akademik maupun non akademik. Dalam bidang akademik, pada tahun 2012 penulis pernah mengikuti lomba ON-MIPA PT 2012 dan masuk ke tahap final sebagai juara tingkat Regional II Sumatra Bagian Selatan. Dalam bidang non akademik, pada tahun 2012 dan 2013 penulis pernah mendapatkan hibah penelitian melalui Program Kreatifitas Mahasiswa (PKM) yang diselenggarakan oleh DIKTI. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di industri Telekomunikasi dengan judul “Analis Karakteristik Transmisi Fiber Optik dengan OTDR”. Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum dalam berbagai mata kuliah Instrumentasi. vi Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT, Aku persembahkan karya ini untuk orang-orang yang ku cintai dan ku sayangi karena Allah SWT Bapak dan Ibu Terima kasih atas semua DO’A dan pengorbanan yang telah diberikan Saya menyadari tak ada satupun hal yang mampu membalas semua pengorbanan orang tua kecuali melihat anaknya menjadi anak yang berguna bagi nusa dan bangsa Bapak-Ibu guru serta Bapak-Ibu dosen Terima kasih atas bekal ilmu pengetahuan dan budi pekerti yang telah membuka hati dan wawasanku Para sahabat dan teman-teman seperjuangan Terima kasih atas kebaikan kalian dan kebersamaan yang kita lalui dan Almamaterku Tercinta Universitas Lampung vii MOTO DO’A dan Kerja Keras adalah Kunci Keberhasilan Setiap Manusia Dan Keberhasilan Ditentukan Oleh Diri Kita Sendiri Jadi Jika Ingin Berhasil, Berdo’a dan Berusalah Karna Allah SWT viii SANWACANA Alhamdulillah, penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik berkat dorongan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Arif Surtono, M.Si., M.Eng. atas semua ilmu yang telah diberikan dan kesediaannya menjadi Pembimbing I. 2. Ibu Sri Wahyu Suciyati, M.Si. atas kesediaannya menjadi Pembimbing II. 3. Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si. atas kesediaannya sebagai Penguji. 4. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, M.T. selaku Pembimbing Akademik (PA). 5. Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si. selaku ketua Jurusan Fisika. 6. Bapak Prof. Suharso, Ph.D. selaku Dekan FMIPA. 7. Para sahabat: Defi, Siti,Wayan, Juli, Andry, Dede, Adi, Muji, Akhfi, Dapot dan seluruh angkatan 2010 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. 8. Seluruh adik-adik angkatan 2011, 2012 dan 2013 atas dukungannya. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, yang telah membantu penulis selama menyelesaikan Tugas Akhir. Semoga Allah SWT memberi balasan atas segala usaha yang telah dilakukan oleh berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat selesai dan bermanfaat. Bandar Lampung, 8 Agustus 2014 Penulis ix DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................ i ABSTRACT .............................................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iii MENGESAHKAN ................................................................................... iv PERNYATAAN ........................................................................................ v RIWAYAT HIDUP .................................................................................. vi HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................. vii MOTO ....................................................................................................... viii KATA PENGANTAR .............................................................................. ix SANWACANA ......................................................................................... x DAFTAR ISI ............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiv DAFTAR TABEL .................................................................................... xvi I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ........................................................................ 1 1.2. Rumusan Masalah ................................................................... 5 1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................... 5 1.4. Batasan Masalah ...................................................................... 6 1.5. Manfaat Penelitian ................................................................... 6 xi II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian Terdahulu ............................................................... 8 2.2. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya .............................. 9 2.3.Teori Dasar III. 2.3.1. Anatomi Jantung ........................................................... 10 2.3.2. Isyarat Suara Jantung .................................................... 11 2.3.3. Tinjauan Medis Tentang Suara Jantung ....................... 14 2.3.4. Tranduser Steteskop ..................................................... 18 2.3.5. Tranduser Mikrofone .................................................... 20 2.3.6. Akuisisi Data dengan Sound Card ............................... 23 2.3.7. Energi Sinyal ................................................................ 25 2.3.8. Transformasi Wavelet .................................................. 26 2.3.9. Dekomposisi dan Korelasi ............................................ 28 2.3.10. Power Spectral Density (PSD) Welch .......................... 29 2.3.11. Jenis Wavelet Doubechies ............................................ 32 2.3.12. Jaringan Syaraf Tiruan Balik (Backpropagation) ........ 34 2.3.13. Perangkat Lunak Matlab ............................................... 38 METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................. 41 3.2. Alat dan Bahan ........................................................................ 41 3.3. Metode Penelitian .................................................................... 42 3.3.1. Penguat Mikrofone ....................................................... 45 3.3.2. Perekaman Suara Jantung dengan Matlab .................... 47 3.3.3. Pemilihan Fungsi Wavelet ............................................ 48 3.3.4. Pemfilteran Sinyal dengan Wavelet ............................. 48 3.3.5. Ekstraksi Ciri Sinyal Suara Jantung ............................. 48 3.3.5.1. Metode Dekomposisi dan Korelasi (Dekorlet) ...... 52 3.3.5.2. Metode Transformasi Wavelet Diskrit dengan Energi Normalisasi Dekomposisi .......................... 54 3.3.6. Pemrosesan dengan Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan Perambatan Balik (Backpropagation) .............. xii 56 IV. 3.3.7. Pengujian Sistem Jaringan Syaraf Tiruan ..................... 59 3.4. Flowchat Penelitian ................................................................. 60 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perangkat Keras Phonocardiogram ........................................ 62 4.2. Pengolahan Sinyal Digital Suara Jantung ............................... 65 4.2.1. Perekaman Suara Jantung ............................................. 65 4.2.2. Pemilihan Fungsi Wavelet Berdasarkan Error Rekonstruksi Terkecil ................................................... 66 4.2.3. Pengujian Filter Wavelet Pada Sinyal Sinusoidal Buatan ........................................................................... 69 4.2.4. Pengujian Filter Wavelet Pada Hasil Rekaman Suara Jantung ................................................................ 73 4.2.5. Pengujian Ekstraksi Ciri Sinyal dengan Metode Dekorlet ........................................................................ 74 4.2.6. Pengujian Ekstraksi Ciri dengan Metode Energi Sinyal ............................................................................ 82 4.2.7. Pengujian Sistem Jaringan Syaraf Tiruan (JST) ........... 87 4.2.8. Penentuan Laju Pemahaman (α) dan Momentum (µ) .. 90 4.2.9. Perancangan GUI Matlab ............................................. 92 4.3. Hasil Klasifikasi Suara Jantung dengan Jaringan Syaraf Tiruan V. 94 KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan ............................................................................... 100 5.2. Saran ......................................................................................... 101 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii DAFTAR TABEL Tabel 1. Rentang frekuensi sub-band sinyal suara jantung 6 tingkat ......... 52 Tabel 2. Karakteristik Penguat Mikrofon .................................................. 64 Tabel 3. Diagram normalisis perhitungan PSD untuk beberapa contoh suara jantung ................................................................................ 80 Tabel 4. Diagram energi normalisasi sinyal untuk beberapa contoh suara jantung .......................................................................................... 84 Tabel 5. Perhitungan energi sinyal pada tiap-tiap sub-band untuk beberapa jenis suara jantung ........................................................ 88 Tabel 6. Perhitungan kros korelasi PSD pada tiap-tiap sub-band untuk beberapa jenis suara jantung ........................................................ 88 Tabel 7. Uji coba jaringan syaraf tiruan pada data latih dengan ekstraksi ciri menggunakan dekorlet …………………………… 94 Tabel 8. Uji coba jaringan syaraf tiruan pada data latih dengan ekstraksi ciri menggunakan energi sinyal …………………….… 95 Tabel 9. Respon jaringan syaraf tiruan dalam mengenali pola suara jantung dari beberapa pasien untuk metode dekorlet ……………………. 96 Tabel 10. Respon jaringan syaraf tiruan dalam mengenali pola suara jantung dari beberapa pasien untuk metode energi sinyal ………....……. 97 Tabel 11. Hasil klasifikasi suara jantung ................................................... xvi 98 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Anatomi katub jantung .......................................................... 10 Gambar 2.2.Sinkronisasi rekaman aktifitas jantung dengan EKG dengan suara jantung ............................................................. 11 Gambar 2.3. Ragam gelombang suara jantung normal dan abnormal ....... 12 Gambar 2.4. Contoh ragam gelombang suara jantung ............................... 13 Gambar 2.5. Bagian-bagian steteskop ........................................................ 19 Gambar 2.6. Kapasitor plat sejajar ............................................................. 20 Gambar 2.7. Bagian-bagian mikrofone kondensor .................................... 23 Gambar 2.8. Blok diagram prinsip dasar sound card ................................. 24 Gambar 2.9. Proses tapisan satu tingkat ..................................................... 27 Gambar 2.10. Pohon dekomposisi (setengah) wavelet .............................. 28 Gambar 2.11. Mesin korelasi ..................................................................... 28 Gambar 2.12. Spektrum daya dari suatu sinyal .......................................... 30 Gambar 2.13. Beberapa contoh fungsi penskalaan dan wavelet coiflet ..... 33 Gambar 2.14. Beberapa contoh fungsi penskalaan dan wavelet daubechies 33 Gambar 2.15. Skema jaringan syaraf tiruan balik (backpropagation) ....... 34 Gambar 2.16. Tampilan interfacing sound card secra real time ................ 39 Gambar 2.17. Tampilan GUI pada MATLAB ........................................... 40 Gambar 3.1. Blok diagram tahapan penelitian ........................................... 43 Gambar 3.2. Rangkaian penguat mikrofone dengan antarmuka sound card 46 Gambar 3.3. Diagram blok de-noising sinyal ............................................ 49 Gambar 3.4. Ilustrasi proses de-noising sinyal dengan wavelet ................ 50 Gambar 3.5. Dekomposisi 6 tingkat sinyal suara jantung .......................... 51 Gambar 3.6. Proses ekstraksi ciri suara jantung dengan metode dekorlet . 53 xiv Gambar 3.7. Proses ekstraksi ciri suara jantung dengan metode energi sinyal ..................................................................................... 55 Gambar 3.8. Arsitektur jaringan syaraf tirun untuk pengenalan pola suara jantung ......................................................................... 57 Gambar 3.9. Diagram blok pengolahan sinyal suara jantung .................... 58 Gambar 3.10. Flowchat pelatihan JST ....................................................... 60 Gambar 3.11. Flowchat simulasi JST ........................................................ 61 Gambar 4.1. Perangkat keras pre-amplifier ............................................... 62 Gambar 4.2. Perangkat keras phonocardiogram ........................................ 63 Gambar 4.3. Grafik tanggapan frekuensi penguat mikrofone .................... 65 Gambar 4.4. Error rekonstruksi fungsi wavelet pada sinyal suara jantung Normal (a) Fungsi wavelet symlet, (b) Fungsi wavelet doubechies dan (c) Coilet ........................................ 68 Gambar 4.5. Error rekonstruksi fungsi wavelet pada sinyal suara jantung Mitral Stenosis (a) Fungsi wavelet symlet, (b) Fungsi wavelet doubechies dan (c) Coilet ........................................ 69 Gambar 4.6. Dekomposisi sinyal sinusoidal dengan noise random ........... 71 Gambar 4.7. (a) Sinyal sinusoidal buatan, (b) Sinyal sinus soidal dengan Noise Gausian (c) Sinyal noise random dan (d) Hasil De-Noising dengan filtering Wavelet (SNR=20.1489 dB) ... 72 Gambar 4.8. (a) Sinyal Suara Asli dari File pen2, (b) Sinyal Hasil Filter (SNR=21.9) (c) Sinyal Noise ................................................ 74 Gambar 4.9. Grafik hasil perhitungan PSD dan korelasi pada sub-band A6 (a) Suara jantung normal dan (b) Suara jantung Aortic regurgitasi ............................................................................. 79 Gambar 4.10.(a) Epoch rata-rata pada variasi laju pembelajaran dan momentum tetap dan (b) Epoch rata-rata pada variasi momentum dan laju pembelajaran tetap .............................. 91 Gambar 4.11. Tampilan depan sistem kecerdasan buatan ......................... 93 Gambar 4.12. Tampilan akuisisi data suara jantung .................................. 93 Gambar 4.13. Tampilan pengenalan pola suara jantung ............................ 94 xv 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penyakit jantung (koroner) merupakan salah satu penyebab kematian terbesar di dunia dan di Indonesia. Penyakit jantung ini merupakan salah satu penyakit yang tidak menular dari sekian banyak penyakit tidak menular seperti hipertensi, asma, gagal ginjal, epilepsy dan lain sebagainya. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia WHO, kematian akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) diperkirakan akan terus meningkat di seluruh dunia, peningkatan terbesar akan terjadi di Negara-negara menengah dan miskin. Lebih dari dua per tiga (70%) dari populasi global akan meninggal akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) seperti kanker, penyakit jantung, stroke dan diabetes. Dalam jumlah total, pada tahun 2030 diprediksi akan ada 52 juta jiwa kematian per tahun karena penyakit tidak menular, naik 9 juta jiwa dari 38 juta jiwa pada saat ini. Menurut hasil Riset Kesehatan Dasar (Riskesdas) tahun 2007 angka kematian akibat Penyakit Tidak Menular (PTM) mengalami kenaikan sebesar 7,8% sedangkan untuk Penyakit Menular (PM) mengalami penurunan sebesar 16,1%. Tak terkecuali untuk penyakit jantung yang merupakan salah satu Penyakit Tidak Menular (PTM) dan jumlahnya terus meningkat dari tahun ketahun (Depkes, 2011). 2 Seperti yang sudah kita ketahui, penyakit jantung merupakan penyakit pembunuh nomor satu di dunia yang didominasi pada kalangan dewasa dan orang tua. Hal itu disebabkan karena serangan jantung datang secara tiba-tiba. Untuk mengatasi serangan jantung yang datang secara tiba-tiba, pasien penyakit jantung akan melakukan rekaman aktifitas jantung secara rutin baik menggunakan Electrokardiogram (EKG) maupun menggunakan Phonocardiogram (PCG). Dewasa ini telah banyak ditemukan teknik pemerikasaan jantung. Salah satunya adalah teknik auskultasi, yaitu teknik yang digunakan untuk mendiagnosa penyakit jantung dengan cara mendengarkan suara jantung menggunakan stetoskop yang dipasangkan secara manual di telinga dokter (Saptaji dkk, 2006). Kemudian ditambah dengan keahlian dokter spesialis jantung, maka dokter dapat menduga bahwa pasien mengalami kelainan pada jantung dari hasil pendengaran dengan menggunakan stetoskop. Teknik ini kadang kurang akurat karena terdapat banyak beberapa faktor penentu keberhasilan dari diagnosis ini seperti noise lingkungan berupa suara selain suara detak jantung, kepekaan telinga, frekuensi dan amplitudo yang rendah serta pola suara yang relatif sama. Selain itu proses penentuan jenis suara yang terjadi cenderung mengandalkan penilaian subyektif dari dokter (Rizal dkk, 2007). Untuk itu perlu adanya teknik lain selain teknik auskultasi untuk mendeteksi kelainan penyakit jantung, dari hasil rekaman suara detak jantung dengan menggunakan teknik pengolahan sinyal. Untuk mengatasi permasalahan itu saat ini pemrosesan sinyal digital dalam dunia kedokteran telah menjadi hal penting dan sangat membantu para dokter dalam menganalisis suara detak jantung. Dalam perkembangan teknologi saat ini, 3 termasuk di dunia medik telah ditemukan suatu alat yang digunakan untuk merekam dan menampilkan data sinyal detak jantung (suara jantung) pada sebuah osiloskop, yang dikenal dengan nama Phonocardiogram (PCG) atau dikenal juga sebagai stetoskop elektrik (Rizal dkk, 2007). Selain alat Phonocardiogram (PCG) yang telah ada, pada saat ini para peneliti khususnya dibidang pengolahan sinyal biomedis terus menerus mencari metode atau pendekatan yang terbaik. Salah satu metode yang terbaik untuk menganalisis sinyal biomedis adalah dengan transformasi wavelet. Transformasi wavelet ini dipilih karena mampu menganalis sinyal-sinyal stasioner maupun non-stasioner yang memiliki frekuensi yang berubah-ubah terhadap waktu dalam hal ini adalah suara detak jantung. Sinyal non-stasioner banyak terjadi pada sinyal biomedis seperti Phonocardiogram (PCG), Electrokardiogram (EKG), EEG, EMG dan lain-lain. Pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan Edy (2011) menggunakan Transformasi Wavelet Diskrit (TWD), untuk mendapatkan ekstraksi ciri dari sinyal suara jantung yang dihasilkan dari stetoskop elektronik. Transformasi Wavelet Diskrit (TWD) yang dilakukan sebanyak 5 tingkat. Berdasarkan hasil penelitian menggunakan metode TWD didapatkan hasil ekstraksi ciri suara jantung memiliki tingkat keberhasilan mencapai 80%. Berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Edy, penelitian yang dilakukan oleh Irmalia (2009) hanya melakukan pengenalan pola suara jantung dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan balik (backpropogation) tanpa melakukan sebuah ekstraksi ciri dengan tingkat keberhasilan pengenalan pola sebasar 80%. Selain itu penelitian tentang analisis suara jantung ini juga pernah dilakukan oleh Rizal (2007), dengan menggunakan metode ekstraksi ciri yang berbeda-beda. Metode ekstraksi ciri 4 yang digunakan meliputi Dekomposisi Paket Wavelet (DPW), Root Mean Squere (RMS), Shanon dan Linear Prediction Code (LPC), serta menggunakan sistem jaringan syraf tiruan balik (backpropogation) dalam mengenali pola suara jantung. Pada hasil penelitiannya diperoleh bahwa metode yang baik untuk ekstraksi ciri suara jantung adalah metode Dekomposisi Paket Wavelet (DPW). Pada penelitian kali ini yang dilakukan adalah membuat sistem akuisisi data suara jantung melalui jalur sound card sebagai sistem interfacing ke komputer. Sedangkan metode ekstraksi ciri sinyal detak jantung (suara jantung) menggunakan wavelet dan metode dekorlet, serta menggunakan jaringan sayraf tiruan balik (backpropogation) dalam pengenalan pola sinyal detak jantung (suara jantung). Pemilihan metode dekorlet yang digunakan pada penelitian ini didasari oleh sifat korelasi sinyal yang dapat menggambarkan kemiripan suatu sinyal dengan sinyal lainnya. Sedangkan pemilihan metode energi sinyal dipilih karena berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Surtono (2012) bahwasanya ekstraksi ciri sinyal dengan metode energi sinyal mampu mengelompokkan domain frekuensi pada tiap-tiap sub-band dekomposisi untuk analisis sinyal EKG. Sehingga pada penelitian ini akan dicoba metode energi sinyal dekomposisi wavelet untuk ekstraksi ciri sinyal suara jantung. Oleh karena itu pada penelitian ini dapat dibandingkan keunggulan ekstraksi ciri suara jantung dengan kedua metode tersebut. 5 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang tersebut dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang sebuah sistem akuisisi data untuk menganalisis detak jantung dengan menggunakan sound card. 2. Bagaimana mendesaian sebuah steteskop serta mikrofone sebagai tranduser untuk suara jantung, yang semuanya terintegrasi dengan komputer. 3. Bagaimana membuat sistem komputasi untuk analisis detak jantung menggunakan dekomposisi wavelet dan dekorlet sebagai metode untuk ekstraksi ciri sinyal suara jantung. 4. Bagaimana membuat Jaringan Syaraf Tiruan (JST) untuk mengetahui kelainan jantung berdasarkan ekstraksi ciri suara jantung. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Merancang sebuah alat untuk analisis detak jantung yang dapat digunakan secara luas khususnya dibidang kesehatan. 2. Merancang sebuah sistem akuisisi data untuk menganalisis detak jantung dengan menggunakan sound card sebagai gerbang akuisisi sinyal suara jantung pada komputer. 3. Mengembangkan teknik pengolahan sinyal digital untuk ekstraksi ciri sinyal phonocardiogram dengan metode dekorlet dan energi sinyal dekomposisi wavelet. 6 4. Mengaplikasiskan Jaringan Syaraf Tiruan (JST) untuk klasifikasi suara jantung. 1.4. Batasan Masalah Sesuai dengan rumusan masalah di atas, batasan masalah untuk penelitian ini meliputi: 1. Metode ekstraksi ciri detak jantung yang digunakan adalah metode dekorlet dengan jaringan syaraf tiruan yang digunakan untuk mengenali jenis suara jantung normal dan abnormal. 2. Sinyal yang akan dianalisis adalah sinyal biomedis yaitu sinyal suara dari detak jantung. 3. Tranduser yang digunakan untuk analisis suara jantung adalah jenis tranduser steteskop. 4. Proses penggambilan sampel data dilakukan di ruangan tertutup dengan kondisi lingkungan jauh dari kebisingan. 5. Pengambilan sampel data dilakukan pada saat kondisi pasien berada pada keadaan rileks. 6. Alat bantu software yang digunakan adalah Matlab 7.8. 1.5. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Tersedinya suatu alat phonocardiogram berbasis komputer. 2. Tersedianya suatu alat yang dapat membantu dokter dalam menganalisis suara 7 detak jantung, agar menggurangi kesalahan dokter dalam mendiagnosis kondisi jantung. 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian Terdahulu Penelitian tentang analisis biosinyal khususnya sinyal detak jantung ini sudah pernah dilakukan oleh berbagai peneliti. Satah satunya yang pernah dilakukan oleh Rizal dkk (2007) yaitu menganalisis sinyal suara jantung dan paru-paru dengan menggunakan berbagai metode teknik pengolahan sinyal digtal. Teknik pengolahan sinyal yang digunakan yaitu Dekomposisi Paket Wavelet (DPW), Root Mean Squere (RMS), Shanon dan Linear Prediction Code (LPC) dengan memakai data sekunder yang diambil dari database physionet. Berdasarkan hasil penelitiannya menunjukan bahwa metode ekstraksi ciri sinyal suara jantung yang baik digunakan adalah metode Dekomposisi Paket Wavelet (DPW). Penelitian yang serupa juga pernah dilakukan oleh Edy (2011) dengan menggunakan metode Transformasi Wavelet Diskrit (TWD) 5 level untuk mengekstraksi sinyal suara jantung. Pengelompokan sinyal dilakukan dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan (JST) balik, dalam mengenali sinyal suara jantung berdasarkan jenisnya. Fokus penelitian yang dilakukan adalah perancangan sistem jaringan syaraf tiruan. Berdasarkan hasil penelitiannya, keberhasilan JST mencapai 80% dalam mengenali pola sinyal suara jantung. 9 Penelitian sejenis juga pernah dilakukan oleh Puspitasari (2012) dengan menggunakan metode yang berbeda-beda. Metode yang digunakan untuk ekstraksi ciri memakai Short Time Fourier Transform (STFT), Continous Wavelet Transform (CWT) dan Discrete Wavelet Transform (DWT). Pada penelitian ini juga digunakan metode windowing untuk mengurangi noise dari sinyal detak jantung (suara jantung) yang dianalisis. Window yang digunakan pada penelitian ini adalah Hamming window, dengan lebar window adalah 100 point. Berdasarkan hasil penelitiannya diperoleh perbandingan bahwa penggunaan STFT belum bisa memberikan hasil yang akurat, karena masih terlihat over lapping sinyal, sehingga komponen penyusun belum terlihat jelas. Sedangkan dengan menggunakan Wavelet Transform dapat memberikan informasi waktu dan magnitudo dari komponen suara jantung. 2.2. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya Pada penelitian ini penulis mencoba merancang sebuah alat yang dapat digunakan untuk analisis sinyal suara jantung mulai dari proses akuisisi data sampai analisis data dengan menggunakan Wavelet dan metode Dekorlet (Dekomposisi dan Korelasi) dalam menganalisis sinyal suara jantung. Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan hasil analisis sinyal suara jantung yang memiliki tingkat akurasi tinggi dari kedua metode ekstraksi ciri yang digunakan. Hasil analisis ini nantinya akan digunakan untuk klasifikasi sinyal suara jantung dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan (JST). 10 2.3. Teori Dasar 2.3.1. Anatomi Jantung Jantung merupakan organ muscular berlubang yang berfungsi sebagai pompa ganda sistem kardiovaskular (jantung dan pembulu darah). Sisi kanan jantung memompa darah ke paru sedangkan sisi kiri jantung memompa darah keseluruh tubuh. Secara harfiah jantung manusia terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian kiri dan bagian kanan (Atwood, 1996). Kedua bagian jantung ini dipisahkan oleh septum. Masingmasing bagian dibagi lagi menjadi dua ruangan yaitu serambi jantung (atria) yang terletak disebelah atas dan bilik jantung (ventricle) yang terletak disebelah bawah. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1 berikut. Tricuspid Valve Mitral Valve Gambar 2.1. Anatomi katub jantung Pada Gambar 2.1 di atas, jantung mempunyai empat katup utama yang terbuat dari jaringan endokardium. Katup merupakan bangunan yang mirip penutup yang membuka dan menutup sebagai respon terhadap pemompaan jantung dengan membuka dan menutup katup memungkinkan darah bergerak keseluruh jantung, paru dan mencegah aliran darah kembali. Kemudian dari proses membuka dan menutupnya katup jantung akan menghasilkan suara detak jantung. 11 2.3.2. Isyarat Suara Jantung Suara dekat jantung yang didengar oleh dokter sebenarnya merupakan proses terjadinya pembukaan dan penutupan katup jantung. Detak jantung menghasilkan dua suara yang berbeda yang dapat didengarkan pada stetoskop yang sering dinyatakan dengan lub-dub. Pada umumnya suara jantung yang dihasilkan dari aktifitas jantung akan sinkron dengan rekaman EKG seperti ditunjukan pada Gambar 2.2 berikut. Gambar 2.2. Sinkronisasi rekaman aktifitas jantung dengan EKG dengan suara jantung. Suara lub disebabkan oleh penutupan katup tricuspid dan mitral (atrioventrikular) yang memungkinkan aliran darah dari serambi jantung (atria) ke bilik jantung (ventricle) dan mencegah aliran darah membalik. Umumnya suara jantung pertama (S1), yang terjadi hampir bersamaan dengan timbulnya QRS dari elektrokardiogram dan terjadi sebelum periode jantung berkontraksi (systole). Suara dub disebut suara jantung ke-dua (S2) dan disebabkan oleh penutupan katup semilunar (aortic dan pulmonary) yang membebaskan darah ke sistem sirkulasi paru-paru dan sistemik. Katup ini tertutup pada akhir systole dan sebelum katup 12 atrioventikular membuka kembali. Suara S2 ini terjadi hampir bersamaan dengan akhir gelombang T dari EKG, suara jantung ke-tiga (S3) sesuai dengan berhentinya pengisian atrioventikular, sedangkan suara jantung ke-empat (S4) memiliki korelasi dengan kontraksi atria (Antonisfia, 2008). Pada jantung abnormal terdapat suara tambahan yang disebut murmur. Murmur disebabkan oleh pembukaan katub yang tidak sempurna atau stenotic (yang memaksa darah melewati bukaan sempit), atau regurgitasi yang disebabkan oleh penutupan katub yang tidak sempurna dan mengakibatkan aliran balik darah. Dalam masing-masing kasus suara yang timbul adalah akibat aliran darah dengan kecepatan tinggi yang melewati bukaan sempit. Selain itu penyebab terjadinya murmur adalah kebocoran septum yang memisahkan bagian jantung sebelah kiri dan kanan, sehingga darah mengalir dari ventrikel kiri ke ventrikel kanan yang mana proses ini menyimpangkan sirkulasi sistemik (Widodo, 2012). Gambar 2.3 berikut merupakan contoh gelombang suara jantung normal dan abnormal. Gambar 2.3. Ragam gelombang suara jantung normal dan abnormal (Wikipedia, 2013) 13 Pada Gambar 2.3 ditunjukan rekaman suara jantung normal dan abnormal dengan beberapa jenis murmur. Suara jantung normal memiliki rentang frekuensi antara 20 hingga 100 Hz, sedangkan suara murmur mempunyai rentang frekuensi hingga 1000 Hz. Suara jantung S1 terdiri atas energi dalam rentang frekuensi 30 hingga 45 Hz, yang sebagian besar berada dibagian bawah ambang batas pendengaran manusia. Suara jantung S2 biasanya memiliki nada yang lebih tinggi dengan energi maksimum yang berada dalam rentang 50 hingga 70 Hz. Suara jantung S3 merupakan vibrasi yang sangat lemah dengan hampir semua energinya dibawah 30 Hz. Salah satu jenis regurgitasi yang menyebabkan murmur dalam rentang frekuensi antara 100 hingga 600 Hz dan bahkan untuk jenis murmur tertentu hingga 1000 Hz (Cromwell, 1980). Untuk contoh ragam gelombang suara jantung dapat dilihat pada Gambar 2.4 berikut. Gambar 2.4. Contoh ragam gelombang suara jantung (Stethographics, 2007) 14 1.3.3. Tinjauan Medis Tentang Suara Jantung Secara umum suara jantung terbagi atas beberapa jenis suara, yang menggambarkan kondisi aktifitas pembukaan dan penutupan katup jantung. Suara jantung sendiri dapat dikelompokan dalam beberapa kategori yaitu kelompok jantung normal, murmur sistolik, murmur diastolik serta kontinu murmur. Masing-masing dari kelompok suara jantung ini dalam dunia medis memiliki dampak tersendiri yang ditimbulkan oleh aktifitas pembukaan dan penutupan katup jantung. Berikut ini merupakan tinjauan medis dari suara jantung normal dan suara jantung abnormal yang digunakan untuk penelitian. 1. Suara Jantung Normal Suara jantung normal memiliki komponen S1, S2, S3 dan S4 yang mempunyai pola teratur. Suara jantung pertama (S1) menyatakan mulainya penutupan katup mitral dan tricuspid yang berlangsung selama 0.10 detik. Komponen utama S1 memiliki frekuensi tinggi yang dapat terdengar pada awal pemeriksaan, walaupun suara S1 tidak semudah komponen bunyi jantung kedua (S2). Komponen suara jantung pertama (S1) tetap sinkron dengan penutupan katup mitral dan komponen suara jantung kedua sinkron dengan penutupan katup trikuspid. Komponen suara jantung ketiga (S3) disebabkan oleh vibrasi dinding ventrikel ketika terjadi peralihan pengisian diastolik yang cepat ke distensi pasif. S3 merupakan bunyi yang lembut dengan frekuensi rendah sehingga untuk dapat mendengarkan S3 diperlukan usaha khusus. S4 disebabkan oleh fibrasi yang terjadi dalam ventrikel ketika mengembang pada fase kedua pengisian diastolik yang cepat ketika atria berkontraksi. Sehingga 15 S4 terjadi setelah kontraksi atrium dan sebelum bunyi jantung pertama (Tilkian et. all, 1987). 2. Mitral Stenosis Mitral Stenosis adalah suatu penyakit jantung, dimana katup atau pintu yang menghubungkan ruang atrium (serambi) dan ventrikel (bilik) jantung bagian kiri mengalami penyempitan, sehingga tidak bisa membuka dengan sempurna. Secara normal pembukaan katub mitral adalah selebar tiga jari. Pada kasus stenosis berat terjadi penyempitan lumen sampai selebar pensil. Ventrikel kiri tidak terpengaruh, namun atrium kiri mengalami kesulitan dalam mengosongkan darah melalui lumen yang sempit ke ventrikel kiri. Akibatnya atrium akan melebar dan mengalami hipertrofi. Karena tidak ada katub yang melindungi vena pulmonal terhadap aliran balik dari atrium, maka sirkulasi pulmonal mengalai kongesti shingga ventrikel kanan harus menanggung beban tekanan arteri pulmunal yang tinggi dan mengalami peregangan berlebihan yang berakhir dengan gagal jantung. (Brunner dan Suddarth, 2001). Murmur akibat stenosis mitral mempunyai frekuensi rendah berupa rumble mid diastolik. Biasanya mengikuti opening snap dan disertai dengan S1 yang keras. Murmur ini timbul akibat darah mengalir melalui lubang mitral yang sempit dengan kecepatan lebih tinggi dari normal dan mungkin terdapat pada fibrasi atrium dan irama sinus normal. Kecepatan aliran darah dari atria ke ventrikel relative rendah (gradien tekanan yang rendah melintasi katup mitral), yang menimbulkan murmur dengan frekuensi rendah disertai nada rendah yang diberi istilah rumble. Penyebab tersering dari stenosis mitral adalah demam reumatik dengan akibat fusi subvalvular, fusi komisure dan imobilitas daun 16 katup dengan pembentukan parut yang padat atau kalsifikasi. Pada stenosis mitral lanjut dengan kalsifikasi daun katup yang hebat sering mengakibatkan hipertensi pulmonal untuk penderita penyakit jantung ini (Tilkian et. all, 1987). 3. Aortic Stenosis Stenosis katup aorta (Aortic Stenosis) adalah penyempitan pada lubang katup aorta, yang menyebabkan meningkatnya tahanan terhadap aliran darah dari ventrikel kiri ke aorta. Jenis suara jantung ini masuk dalam kategori suara jantung dengan murmur sistolik. Murmur ini terjadi selama sistole ventrikel yang disebabkan oleh turbulensi aliran darah yang melintasi inflow tract, outflow tract atau dari ventrikel ke ventrikel seperti pada defek septum ventrikel. Defek septum ventrikel yang sangat kecil akan menimbulkan aliran darah turbulensi dari ventrikel ke ventrikel setelah katup AV menutup dan berkurangnya ejection berlanjut sehingga akan timbul istilah murmur awal sistolik. Murmur ini terjadi setelah bunyi jantung pertama. Penyakit yang ditimbulkan oleh Aortic Stenosis sering mengakibatkan demam reumatik atau penyakit katub aorta kongential (Tilkian et. all, 1987). 4. Mitral Regurgitasi Mitral regurgitasi merupakan salah satu jenis murmur sistolik yang terjadi pada saat jantung berkontraksi. Murmur ini terjadi pada saat sistole dan terus berlanjut selama tekanan ventrikel kiri melebihi tekanan atrium kiri. Maka murmur ini mulai terjadi dari S1 dan meluas sampai S2. Murmur ini biasanya baik didengar menggunakan diafregma steteskope pada apeks dan mungkin hanya akan terdengar pada bagian tersebut. Mitral regurgitasi timbul karena akibat terjadinya malfungsi salah satu struktur tersebut. Bila murmur 17 bertambah keras, maka transmisi (penyebaran) akan bertambah pula. Murmur yang keras mungkin akan menyebar ke bagian aksila (Tilkian et. all, 1987). Penyebab yang sering terjadi meliputi: a. Penyakit jantung reumatik b. Disfungsi otot papilaris c. Prolaps katup mitral d. Kalsifikasi annulus mitral e. Dilatasi ventrikel kiri disertai gagal jantung kiri 5. Aortic Regurgitasi Aortic Regurgitasi merupakan salah satu jenis murmur diastolik yang terjadi pada saat jantung melakukan relaksasi. Murmur aortic regurgitasi terjadi pada akhir diastolik yang disebabkan oleh obstruksi aliran masuk ventrikel kanan atau kiri. Murmur ini bernada tinggi, lembut, bertiup, yang dimulai dengan komponen aorta S2 bila tekanan ventrikel kiri turun di bawah tekanan pangkal aorta. Murmur ini sulit untuk didengar dan dibutuhkan perhatian khusus serta posisi tubuh pasien yang tepat agar dapat mendengarkan jenis murmur ini. Untuk Aourtic regurgitasi berat akut, pada kasus ini tekanan aorta mencapai tekanan ventrikel kiri secara dini. Penyebab Aourtic regurgitasi seringkali disebabkan karena penyakit jantung reumatik, kongential atau kalsifikasi katup menyebabkan insufisiensi katup aorta. Penyakit lain yang ditimbulkan oleh aortic regurgitasi adalah endocarditis, aneurisma aorta asenden, diseksi pangkal aorta, sindrom marfan, lues (sifilis) dan juga hipertensi (Tilkian et. all, 1987). 18 6. Patent Ductus Arteriosus Patent Ductus Arteriosus merupakan salah satu jenis suara jantung abnormal yang masuk dalam kotegori Continuosus Murmur. Murmur ini timbul akibat hubungan abnormal dua bagian sistem sirkulasi sehingga membentuk gradien tekanan antara dua sistem pada waktu sistole dan diastole. Sehingga continuosus murmur merupakan murmur tunggal, tidak terputus pada transisi dari sistole ke diastole dan meluas melewati S2 ke dalam seluruh bagian diastole. Continuosus murmur dihasilkan oleh kelainan hemodinamika seperti pada Patent Ductus Arteriosus (PDA). Pada umumnya terdapat tiga mekanisme yang merupakan penyebab dari continuosus murmur. a. Aliran darah yang cepat b. Shunting tekanan tinggi ke tekanan rendah c. Obstruksi arteri lokal Penyakit yang disebabkan oleh Patent Ductus Arteriosus (PDA) akan mengakibatkan penderitanya sering menggalami hipertensi dikarenakan aliran darah pada saat sistole dan diastole memiliki kelajuan yang cepat dari keadaan normal (Tilkian et. all, 1987). 2.3.4. Tranduser Steteskop Stetoskop adalah sebuah alat medis akustik untuk memeriksa suara dalam tubuh. Alat ini banyak digunakan untuk mendengar suara jantung dan pernafasan serta untuk mendengar intestine dan aliran darah dalam arteri dan vena. Alat ini juga digunakan oleh mekanik untuk mengisolasi suara tertentu dari mesin untuk diagnosa. Stetoskop ini paling banyak digunakan dimana alat ini beroperasi dengan 19 menyalurkan suara dari bagian dada, melalui tabung kosong berisi-udara, ke telinga pendengar. Gambar 2.5 berikut merupakan bagian-bagian dari steteskop. Gambar 2.5. Bagian-bagian steteskop Bagian chestpiece biasanya terdiri dari dua sisi yang dapat diletakkan di badan pasien untuk memperjelas suara, yaitu sebuah diafragma (disk plastik) atau bell (mangkok kosong). Bila diafragma diletakkan pada pasien, suara tubuh akan menggetarkan diafragma, menciptakan tekanan gelombang akustik yang berjalan sampai ke tube dan berakhir ditelinga pendengar. Bila bell diletakkan di tubuh pasien, getaran kulit secara langsung memproduksi gelombang tekanan akustik yang berjalan ke telinga pendengar. Bell menyalurkan suara frekuensi rendah, sedangkan diafragma menyalurkan frekuensi suara yang lebih tinggi (Oktivasari, 2010). Bagian bell dari steteskop terdiri dari dua bagian yaitu bell tertutup dan bell terbuka. Pada dasarnya kulit manusia memiliki frekuensi resonansi alami yang efektif untuk menghantarkan bunyi jantung. Kulit pasien yang bersentuhan dengan bell terbuka maka akan berfungsi seperti diafragma. Frekuensi resonansi ditentukan oleh diameter bell dan tekanan bell pada kulit. Semakin kencang kulit tertarik atau 20 semakin kecil diameter bell, maka akan semakin tinggi frekuensi resonansinya. Murmur jantung yang frekuensinya rendah tidak akan terdengar apabila bell stetoskop terlalu kencang ditekan ke kulit. Pada bell tertutup digunakan untuk menapis suara-suara berfrekuensi rendah. Stetoskop pada bagian bell tertutup digunakan khususnya untuk mendengarkan suara paru yang frekuensinya lebih tinggi dari pada suara jantung. Untuk kemudian suara jantung atau paru-paru akan dilewatkan melalui selang steteskop dan Ear Tips sehingga suara jantung atau paruparu yang dideteksi dapat terdengar dengan jelas oleh telinga kita. Fungsi dari stetoskop ini adalah sebagai penangkap getaran bunyi jantung yang dirambatkan hingga ke dada dan menuju telingga. 2.3.5. Tranduser Mikrofone Mikrofone adalah suatu jenis transduser yang mengubah energi-energi akustik (gelombang suara) menjadi sinyal listrik. Salah satu jenis mikrofone yang sering digunakan untuk merekam suara adalah mikrofone jenis kondensor. Mikrofone ini memiliki sensitivitas (kepekaan) yang baik terhadap gelombang suara. Mikrofone jenis kondensor ini bekerja berdasarkan prinsip kapasitansi kapasitor plat sejajar seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.6 berikut Gambar 2.6. Kapasitor plat sejajar 21 Berdasarkan gambar diatas terdapat dua buah plat kapasitor yang terpisah sejauh d dengan muatan yang berbeda-beda yaitu muatan positif (+) dan muatan negative (-). Perbedaan muatan ini pada suatu titik tertentu menyebabkan terjadinya medan listrik yang sebanding dengan perubahan jarak pemisah kedua plat. Secara matematis medan listrik yang terjadi dapat dirumuskan pada persamaan berikut. = (1) 4��0 � 2 Selanjutnya dari perubahan medan listrik tersebut akan menghasilkan beda potensial yang sebanding dengan perubahan jarak antara kedua plat. Dalam prinsip sebuah kapasitor nilai kapasitansi berubah terhadap jarak antara dua plat. Persamaan matematis yang menunjukan hubungan antara dua plat kapasitor ditunjukan pada persamaan berikut. �=� � (2) Dari persamaan diatas besar kapasitansi kapasitor ditentukan oleh luas plat, jenis dielektrik, dan jarak antar plat. Selanjutnya hubungan antara kapasitansi kapasitor dengan tegangan keluaran dari perubahan kapasitansi dapat dirumuskan dengan persamaan matematis sebagai berikut. �= � (3) Dengan mensubtitusikan persamaan 2 ke persamaan 3 diperoleh persaman tegangan microfone: dengan: �= C = kapasitansi kapasitor � = permitifitas ruang hampa (udara) ��0 (4) 22 A = luas penampang plat d = jarak antara dua plat kapasitor Q = jumlah muatan V = beda potensial Saat kapasitansi kapasitor dinaikkan akan menyebabkan kapasitor terisi muatan dan arus listrik akan mengalir melalui rangkaian sementara proses pengisian muatan berlangsung. Jika dikurangi kapasitansnya, kapasitor tidak lagi mampu menjaga muatannya dan ini akan menyebabkan kapasitor terlucuti (discharge). Sementara kapasitor terlucuti, arus akan mengalir lagi ke rangkaian. Pada mikrofone kapasitor, peristiwa pengisian dan pelucutan kapasitor memang terjadi. Satu plat kapasitor terbuat dari bahan yang sangat mengkilap yang merupakan diafragma mikrofone. Salah satu platnya difungsikan sebagai membran, dan plat satunya dibuat tetap. Prinsip kerja dari mikrofone condenser menggunakan prinsip pelucutan muatan dalam sebuah kapasitor. Dua lempeng konduktor yang dipakai diberi polaritas yang berbeda sehingga berfungsi sebagai kapasitor dengan bahan dielektrik berupa udara yang nilainya 1,00059. Secara prinsip dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.7 berikut. Gambar 2.7. Bagian-bagian mikrofone kondensor 23 Pada Gambar 2.7 diatas gelombang suara mengenai diafragma (satu plat) dan mengakibatkan terjadi getaran yang tergantung pada gelombang suara. Gerakan diafragma menyebabkan perubahan kapasitans. Saat diafragma bergerak masuk, kapasitans akan naik dan terjadi pengisisan muatan. Saat diafragma bergerak keluar, kapasitansi turun dan terjadi pelucutan muatan. Karena gerakan diafragma dan kapasitansi tergantung pada gelombang suara, pengisian dan pelucutan muatan ini merepresentasikan gelombang suara (Cahyono, 2008). 2.3.6. Akuisisi Data dengan Sound Card Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Mode akuisisi data merupakan tata cara pengiriman data dari suatu perangkat ke perangkat lainnya (Stallingus, 2001). Terdapat dua cara dalam mode akuisisi data, yaitu dengan sinkron dan asinkron. Akuisisi sinkron adalah jenis akuisisi dimana kedua belah pihak, pengirim atau penerima berada pada waktu yang sinkron, contohnya pemancar radio dengan perangkat penerima radio. Akuisisi asinkron merupakan akuisisi data dimana kedua belah pihak baik pengirim maupun penerima tidak perlu berada pada waktu yang sinkron, seperti internet dengan server (Ariyus dan Rumandri, 2008). Sistem akuisisi data dapat dilakukan dengan berbagai peralatan salah satunya adalah menggunakan Sound Card. Sound card (Kartu Suara) adalah suatu perangkat keras komputer yang digunakan untuk mengeluarkan suara dan merekam suara. Sound card pada dasamya merupakan sistem akuisisi data untuk sinyal suara dan telah dipakai oleh beberapa perangkat lunak untuk mensimuulasikan osiloskop 24 dalam mode AC, di antaranya adalah Softscope dan BIP Electronics Lab Oscilloscope. Penelitian yang menggunakan sound card untuk berbagai macam pengukuran telah dilakukan oleh berbagai peneliti diantaranya untuk menguji transmission loss akustik bahan sekat (Sumawas, 2004), getaran jembatan (Khotimatr, 2004), dan kepekaan telinga (Kardianto,2004). Pada semua penelitian tersebut, sound card digunakan untuk mengukur sinyal-sinyal yang rentang frekuensinya memang dapat ditangkap oleh sound card (Murod, 2005). Komponen utama sound card adalah ADC (Analogao-Digital Converter) dan DAC (Digital-to-Analog Converter). Dengan prinsip dasar dijelaskan pada gambar berikut; Gambar 2.8. Blok diagram prinsip dasar sound card (Engdahl, 2009) Berdasarkan gambar diatas input sound card dapat berupa sinyal suara yang dihasilkanoleh microfone melalui jalur input. Kemudian sinyal input akan masuk kesebuah mixer chip yang berguna untuk mengatur input (menguatkan, memodulasi dan mengolah) sinyal dari sinyal analog menjadi digital . Setelah itu sinyal digital dari mixer chip akan diproses lebih lanjut di dalam komputer melalui proses DSP 25 (Digital Singal Prosessing). Hasil akhir dari pemrosesan sinyal ini akan dikeluarkan lagi menjadi sinyal analog melalui speker pada jalur output. 2.3.7. Energi Sinyal Pada dasarnya sebagian besar srnyal (sinyal l

Dokumen baru

Download (83 Halaman)
Gratis

Dokumen yang terkait

ESTIMASI POSISI AKHIR DEPOSISI PARTIKEL DENGAN ALGORITMA JARINGAN SYARAF TIRUAN
0
5
14
JARINGAN PEMBELAJARAN TIRUAN YANG DITURUNKAN DARI SISTEM SYARAF BIOLOGIS DENGAN MENGGUNAKAN MODEL HOPFIELD (BAGIAN-1)
0
3
1
PENGENALAN DAN PEMERIKSAAN TANDA TANGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
0
10
1
PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET
3
53
83
JUDUL BAHASA INDONESIAN : PHONOCARDIOGRAM YANG DILENGKAPI JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN EKSTRAKSI CIRI MENGGUNAKAN DEKORLET DAN ENERGI SINYAL DEKOMPOSISI WAVELET JUDUL BAHASA INGGRIS : PHONOCARDIOGRAM WHICH EQUIPPED OF ARTIFICIAL NEURAL NETWORK WITH FEATU
0
19
83
JARINGAN SYARAF TIRUAN UNTUK MEMPREDIKSI KINERJA SATPAM
0
0
6
JARINGAN SYARAF TIRUAN MENGGUNAKAN METODE PERCEPTRON UNTUK PENGENALAN GEJALA PENYAKIT KAKI GAJAH (FILARIASIS)
0
0
10
PREDIKSI CURAH HUJAN BULANAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN BEBERAPA FUNGSI PELATIHAN BACKPROPAGATION
0
1
10
PEMODELAN DETEKSI PENYAKIT SIROSIS HATI DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
0
0
10
PENGENALAN POLA PLAT NOMOR KENDARAAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN BACKPROPAGATION
0
0
10
PREDIKSI INDEKS HARGA SAHAM DENGAN METODE GABUNGAN GENETIC FUZZY SYSTEM DAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
0
0
9
PERAMALAN NILAI TUKAR RUPIAH TERHADAP DOLAR AMERIKA MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN (p,d,q)
0
0
7
PEMBELAJARAN JARINGAN SYARAF TIRUAN PROBABILISTIK BASIS RADIAL DENGAN MENGGUNAKAN ANALISIS SENSITIVITAS
0
0
11
JARINGAN SYARAF TIRUAN (JST)
0
0
110
PROTOTYPE PENGATURAN LAMPU RUANG DENGAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
0
0
9
Show more