Digital
berarti 2 nilai saja,biasanya diwakili dengan angka 1 dan angka0, atau
benar (true) dansalah (false), atau HIGH dan LOW. Untukmanipulasi
besaran digital,hanya dikenal 3 operator dasar, yaitu AND,OR dan NOT.
Pada gambar 1.1tampak 3 gerbang (gate) digital yang dipakaiuntuk
mewakili rangkaiandigital. Sedangkan tabel 1.1 berisi variasinilai
INPUT dan OUTPUT terkait dengan Gerbang Digital pada gambar 1.1.
(a) (b) (c)
Gambar 1.1. Gerbang (Gate) digital. AND (a), OR (b) dan NOT (c)
Tabel 1.1. Variasi Nilai INPUT dan OUTPUT pada Gerbang Digital.
INPUT
|
OUTPUT
| |||
A
|
B
|
A AND B
atau
A.B
|
A OR B
atau
A+B
|
NOT A
atau
Ā
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
Gambar 1.2 memperlihatkan contoh sederhana untuklogika digital.INPUT-nya berupa saklar A dan B, sedangkan OUTPUT-nyaberupa lampu F.Saklar yang putus diwakili dengan nilai ‘0’, sedangkansaklar kontakdiwakili nilai ‘1’. Adapun lampu ON atau OFF diwakili olehnilai ‘1’dan ‘0’. Karena saklar A, saklar B dan lampu F disusunsedemikian rupa,maka logika digitalnya, 3 variabel tersebut, yaitu A, Bdan F, diwakilioleh gerbang logika seperti tampak pada gambar 1.1.a.Gambar 1.3memperlihatkan contoh sederhana penerapan logika digitalgerbang OR.
(a) (b) (c)
Gambar 1.2. Contoh sederhana penerapan logika digital AND.
(a) (b) (c)
Gambar 1.3. Contoh sederhana penerapan logika digital OR.
1.2. Contoh Peralatan Elektronika Digital.
Meskipunlogika
digital kelihatansederhana dan remeh, tetapi dalam penerapannya,logika
digital merambahhampir semua peralatan elektronik, mulai dariyang
sangat rumit, sampaiyang sangat sederhana. Berikut ini adalahbeberapa
contoh peralatanelektronik yang menerapkan logika atau besarandigital.
Contoh
pertama adalah Komputer Digital. Gambar 1.4memperlihatkansebuah laptop
beserta komponennya, antara lain LCD(Liquid CrystalDisplay),
Motherboard, Keyboard dan lain-lain.Motherboard berisibanyak komponen
digital, terutama microprocessor,memory dan beragamI/O device termasuk
Graphic Chip. LCD screen harusdilengkapi denganmicrocontroller
terprogram agar dapat berinteraksibaik denganmotherboard, begitu pula
dengan Keyboard. Baikmicroprocessor, memory,I/O device, maupun
microcontroller, merupakanimplementasi rangkaiandan logika digital.Seperti kita telahketahui, tergantung software yang digunakanKomputer Digital dapatmenggeser peran banyak peralatan lama sepertimesin tik, mesin hitungatau kalkulator, meja gambar, video game, protoboard, oscilloscope dll.Selain itu Komputer Digital juga dapatdigunakan untuk menyimpaninformasi dalam jumlah amat besar dalamHarddisk-nya. Komputer Digitaljuga dapat digunakan untuk transferinformasi kecepatan tinggi, baikberupa teks, gambar, audio, video danlain-lain.
Gambar 1.4. Laptop dan komponennya.
Contohkedua
adalah Kamera Digital. Gambar 1.5 memperlihatkan sebuahkameradigital
beserta komponennya, antara lain LCD, MicrocontrollerMainboard,External
Memory, Sensor Photon atau Cahaya, Battery, Lensadanlain-lain. Hampir
semua komponen yang disebutkan tadimerupakanpenerapan logika dan
rangkaian digital, termasuk rangkaiandetektoruntuk memantau sisa energi
pada battery. Karena beragamfiturnya,Kamera Digital ini telah menggeser
peran Kamera Analog.Beberapa jenisKamera Digital juga dapat berperan
ganda sebagai VideoRecorder. Bahkanalat ini dapat dipadukan dengan
Handphone, Laptop,Peluru Kendali,Kacamata, Ballpoint dll.
Gambar 1.5. Kamera digital dan komponennya.
Contohketiga
adalah Neon Digital. Gambar 1.6 memperlihatkan sebuahneon denganballast
elektronik. Ballast adalah benda yang digunakanuntukmembangkitkan
tegangan amat tinggi, sekitar 500V, agar gas padatabungterionisasi dan
berpendar memancarkan cahaya. Awalnya ballastdiperankanoleh sebuah
trafo, kemudian diganti menjadi ballastelektronik yangmemiliki banyak
kelebihan dibanding pendahulunya,termasuk penguranganberat fisik,
penghilangan kedipan dan penghematanenergi. Meskipunballast elektronik
analog sudah jauh lebih baik dariballast trafo,kualitas ballast ini
masih kalah jika dibandingkandengan ballastdigital.
Gambar 1.6. Ballast elektronik analog (a) dan digital (b).
(a) (b)
Gambar 1.7. LED Bulb (a) dan switching power supply mc33374 (b).
1.3. Representasi Biner.
Untukmenerapkan logika dan komponen digital pada beragam alatelektronik,diperlukan representasi yang memadai. Berikut ini adalahbeberapa contohrepresentasi digital untuk informasi berupa tulisan,bilangan, gambardan sinyal.1.3.1. Representasi Tulisan.
Untuk mewakilitulisan, baik angka, huruf maupun lambang-lambangtertentu termasukalfabet Yunani, telah dibuat standar kode ASCIIseperti tampak padagambar 1.8. Setiap lambang dapat diwakili dengan8-bit info biner,misalnya lambang ‘Ω’ diwakili oleh bilangan biner11110100. Tulisanberupa angka ‘5’ akan diwakili dengan bilangan biner00110101. Danseterusnya.
Gambar 1.8. Daftar Kode ASCII.
1.3.2. Representasi Bilangan.
Untukinformasi berupa bilangan, telah disediakan standar untukmewakiliberagam ukuran atau skala presisi bilangan seperti tampak padaTabel 1.2dan Table 1.3. Misalnya, bilangan bulat antara – 2 milyarsampai + 2milyar dapat diwakili dengan 4-bytes atau 32-bits bilanganbiner.Sedangkan untuk bilangan dengan digit desimal terlampau banyak,baikkarena bilangan tersebut teramat besar maupun bilangan yangteramathalus , harus diwakili dengan menganggapnya sebagai bilanganriil dengankonsekwensi bilangan yang diwakili belum tentu persis samadengan hasilkonversi bilangan biner yang mewakilinya, di mana presisiatau error-nyasesuai dengan ukuran bilangan biner yang mewakilinya.Misalnya bilangan π yang diwakili single (32-bit) akan berupa 3.1415927410125732421875, dengan presisi hanya sampai 7-digit angka desimal. Sedangkan jika diwakili dengan double (64-bit) menjadi 3.1415926535897932384626433832795…, dengan presisi melampaui 32-digit angka desimal. Setiap penghematan bit akan berakibat pengurangan presisi.
Tabel 1.2. Representasi Bilangan Bulat
Name
|
Size (Bits)
|
Range
|
Decimal
digits
|
| nibble |
4
| − 8 to 7 |
1
|
| 0 to 15 |
2
| ||
| byte |
8
| -128 to 127 |
3
|
| 0 to 255 |
3
| ||
| word |
16
| − 32,768 to 32,767 |
5
|
| 0 to 65,535 |
5
| ||
| int |
32
| − 2,147,483,648 to 2,147,483,647 |
10
|
| 0 to 4,294,967,295 |
10
| ||
| int64 |
64
| − (263) to (263 − 1) |
19
|
| 0 to (264 − 1) |
20
| ||
| octaword |
128
| − (2127) to (2127 − 1) |
39
|
Tabel 1.3. Representasi Bilangan Riil
Type
|
Total
bits
|
Sign
bit
|
Exponent
bits
|
Significant
bits
|
Exponent
bias
|
Bits
precision
|
| Half |
16
|
1
|
5
|
10
|
15
|
11
|
| Single |
32
|
1
|
8
|
23
|
127
|
24
|
| Double |
64
|
1
|
11
|
52
|
1023
|
53
|
| Quad |
128
|
1
|
15
|
112
|
16383
|
113
|
1.3.3. Representasi Gambar.
Dalampenerapan teknik digital, gambar dianggap kumpulan titik yangsetiaptitiknya diwakili dengan 1 atau sejumlah bit bilangan biner.Untukgambar hitam putih, setiap titik gambar atau pixel (pictureelement)cukup diwakili dengan 1-bit info biner. Untuk gambar skalaabu-abu(grayscale) setiap titik harus diwakili dengan 8-bit infobiner.Sedangkan untuk gambar dengan kualitas warna true color (lebihdari 4milyar warna), setiap pixel diwakili oleh 32-bit info biner.Sepertitampak pada gambar 1.9. Pas foto hitam putih yang biasa kitalihat bukanhanya terdiri dari titik hitam dan putih saja, tetapiberagam intensitasabu-abu antara hitam dan putih.
Selain kehalusan warna, kualitasgambar yang diwakili info binerjuga dipengaruhi jumlah pixel padagambar tersebut. Gambar 1.10memperlihatkan 2 gambar dengan resolusiatau jumlah pixel berbeda.
(a) (b) (c)
Gambar 1.9. Foto dengan 3 macam presisi warna, true color (a), grayscale (b) dan
hitam putih (c)
Gambar 1.10. Foto dengan resolusi berbeda, (320×400) pixel (a) dan (80×100) (b).
Ringkasnya,setiap
gambar dapat diwakili dengan info biner sesuaidengan resolusi(jumlah
pixel) dan kualitas warna (jumlah variasiwarna). Gambar
1.11memperlihatkan setting kualitas gambar pada layar,dengan
resolusi(1280×1024) pixels dan kulitas warna (32-bit) atau 4milyar
lebihvariasi warna. Gambar dengan kualitas tinggi memerlukanlebih
banyakinfo biner untuk mewakilinya dibandingkan dengan gambarkualitas
rendah.Untuk mengurangi besarnya ukuran file gambar,
biasanyadilakukankompresi, yaitu mengurangi ukuran file gambar tanpa
harusmengurangikualitasnya atau hanya sedikit mengurangi kualitasnya.
Gambar 1.11. Utility yang disediakan WinXP untuk setting resolusi dan kualitas warna.
Untukmewakili
gambar dengan info biner dapat digunakan beberapamacamperalatan, antara
lain scanner dan kamera. Berikut ini adalahprosedurmenghasilkan gambar
digital menggunakan kamera digital.
Gambar1.12. Sensor pada Kamera Digital. (a) IR-Blocking Filter,(b) ColorFilters, (c) Color blind sensors, (d) Millions of lightsensors.
Setelah tiba di sensorcahaya yang jumlahnya jutaan, setiap photonatau kuanta energi cahayadiubah menjadi besaran tegangan danseterusnya sampai menjadi filegambar yang sudah dikompres.
1.3.4. Representasi Sinyal.
Dalampenerapan teknik digital, semua sinyal analog harus diubahmenjadisinyal digital sebelum disimpan dalam media digital,dimanipulasi secaradigital, atau dikirim melalui media transmisidigital. Gambar 1.14memperlihatkan proses kuantisasi sinyal analogmenjadi pulsa digital.Ada2 hal penting yang terkait dengan kuantisasi ini, yaitu periodesamplingdan resolusi kuantisasi. Makin pendek periode atau intervalsampling,maka kualitas representasi makin tinggi. Untuk sinyal analogyangmemiliki frekuensi f Hz, periode sampling harus sama atau lebih pendek dari 1/f.Sedangkanresolusi kuantisasi mempengaruhi kehalusan sinyal hasilkuantisasi,seandainya hanya digunakan 1-bit untuk setiap potongansinyal hasilproses sampling, maka level sinyal yang dikuantisasi hanya2, terlalukasar. Tetapi jika digunakan 8-bit kuantisasi, maka levelsinyal yangdiwakilinya cukup halus, yaitu 256 level. Bayangkan jikasinyal tersebutberasal dari sensor suhu LM35 yang menghasilkantegangan antara 0 sampai5 volt untuk suhu antara 0 °C sampai 100 °C.Berarti untuk menghasilkanresolusi 1 °C diperlukan setidaknya 100level sinyal atau 7-bit infobiner untuk setiap sampel.
Gambar 1.14. Proses kuantisasi sinyal analog menjadi deretan pulsa digital.
(a) Signal sampling. (b) Quantization. (c) Binary pulse coding.
1.4. Manfaat Format Digital.
Palingtidak ada 3 hal penting terkait dengan representasi digital,yaitumanipulasi informasi, peyimpanan informasi dan transferinformasi.Bayangkan jika kita ingin mengirim foto dari Jakarta keJayapura.Seandainya informasi tersebut dalam bentuk kertas foto,apalagi jikaukurannya cukup besar, misalnya ukuran A0, maka kita perluusaha ekstrauntuk menyimpan atau membawanya. Kita juga perlu biayaekstra untukmengirimkannya ke Papua. Selain itu, untukmemanipulasinya, kita haruspandai menggunakan alat-alat gambar sepertispidol, rapido atau kuas.Jikafoto tersebut dikonversi ke format digital, maka 3 hal tadimenjadilebih mudah dilakukan. Edit atau manipulasi foto dapatdilakukan dengansoftware seperti PhotoShop. Menyimpannya dalam flash disk. Danmengirimkannya melalui email atau internet.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar