Mengapa Digital, bukan Analog?

Sebelum mengulas bersama tentang sistem digital, pengertian mengenai sistem analog dan digital penting untuk dimengerti. Berhubung saya bukan ilmuwan ilmu pasti, dan tidak mahir dengan formula Matematika, penjelasan ini lebih mengacu pada contoh dan aplikasi.

Sejak SMP, kita belajar tentang gelombang. Saya akan mengambil contoh: gelombang suara. Gelombang suara adalah contoh sumber sinyal analog. Kontinu. Tidak terputus-putus.  Gambar di bawah ini adalah ilustrasi sinyal suara yang direkam atau ditangkap oleh osiloskop.

Source: pixabay (and edited)

Kalau kita tambahkan sumbu y (vertikal) sebagai amplituda atau nilai sinyal suara (biasanya dalam satuan miliVolt) dan sumbu x (horizontal) sebagai waktu, pengertian kontinu adalah: setiap titik waktu, punya nilai amplituda. Titik waktu ini kalau kita perbesar atau zoom-out bisa tidak terbatas, bukan lagi 1 detik, tapi 0.0000000000001 detik, dan seterusnya! Bayangkan betapa repot dan besarnya data jika kita mau menyimpan satu audio dalam bentuk analog. Data yang harus kita simpan jumlahnya tak hingga. Bukan hanya masalah waktu yang kontinu. Besaran amplituda (arah sumbu-y) juga kontinu.

Dari analog, muncul terminologi digital. Mengacu pada arti kata dari Oxford dictionary: expressed as series of the digits 0 and 1, typically represented by values of a physical quantity such as voltage or magnetic polarization. Kata kunci: menggunakan 0 dan 1 untuk menyatakan sebuah nilai. untuk mengkonversi nilai amplituda analog ke digital, saya rasa saya membutuhkan tempat di artikel selanjutnya (janji saya kepada diri sendiri). Di sini kita akan sama-sama terlebih dahulu memahami sistem digital secara umum.

Berbicara tentang digital, kita juga akan sering mendengar tentang discrete. Berdasarkan Oxford dictionary: individually separate and distinct.

Langkah selanjutnya adalah mentransformasikan sinyal analog menjadi sinyal digital. Transformasi dilakukan oleh Analog-Digital Converter. Penjelasan lebih lanjut, bisa dilihat dari link Wikipedia berikut ini.

Mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital dibutuhkan satu variabel: frekuensi sampling. Artinya, kita tidak lagi mengambil atau mengamati setiap titik amplituda di variabel waktu yang tidak terhingga. Tapi mengambil sample setiap rentang periode sampling (T). Jika T = 1 detik, maka frekuensi sampling adalah fsampling = 1/T = 1/1 detik = 1 Hertz.

Contoh standard untuk sampling sinyal audio ditujukan untuk pengolahan audio dalam sistem komunikasi: algoritma kompresi GSM. Algoritma kompresi GSM membutuhkan frekuensi sampling 8000 Hertz, atau 8000 data per detik. 

Apakah semua 8000 data ini disimpan? Tidak. Dengan kehebatan dan kejeniusan para ilmuwan, mereka mempelajari karakteristik suara manusia, dan akhirnya dengan perhitungan luar biasa, mereka mengambil 200 nilai dari hasil pengolahan 8000 data. 200 data ini akan dikirim dari telepon sumber suara, ke telepon penerima. . Telepon penerima akan mengurai kembali 200 data menjadi 8000 data per detik. Pengurai ini disebut algoritma dekompresi. Tentunya data tidak lagi 100% sama. Dari data tak hingga, kita mengambil hanya 8000 data per detik. Berarti ada data yang hilang. TAPI, dengan perhitungan canggih tadi, telinga manusia masih bisa mengenali karakter suara, dan pesan yang ada di dalamnya.

Mengapa harus sedikit? Kompresi dibutuhkan agar transmisi suara untuk telefon lebih efisien dan cepat. Bisa dibayangkan kalau suara yang kita kirim lewat telefon tidak dikompresi, dibutuhkan waktu sangat lama, sehingga akan ada selalu jeda untuk menunggu suara kita sampai di tujuan, dan menerima suara balasan kembali.

Baiklah... saya harap tulisan ini bisa memberikan gambaran mengapa dunia digital besar jasanya untuk kehidupan manusia di jaman sekarang ini. Banyak topik yang tidak bisa dijelaskan langsung di artikel ini: menentukan frekuensi sampling, ADC, sistem kompresi, sistem dekompresi… Doakan semoga semangat saya terus ada untuk mencantumkan pengalaman saya dengan hal-hal tersebut di artikel selanjutnya.

Semoga bermanfaat!