## PEMROSESAN SINYAL ANALOG AUDIO VIDEO UNTUK TRACKING ANTENNA SYSTEM PADA SET TOP BOX DVB-T2

## Herti Miawarni
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Bhayangkara Surabaya Email: herti_mia@ubhara.ac.id
Dwi Edi Setyawan Fakultas Teknik Elektro, Program Studi Teknik Komputer Institut Teknologi Telkom Surabaya Email: ediset@ittelkom-sby.ac.id
Eko Setijadi
Fakultas Teknologi Elektro, Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Email: ekoset@ee.its.ac.id

## ABSTRAK
Penelitian  ini  membahas  tentang tracking  antenna  system dengan  kemampuan auto-tracking yang didesain  untuk  Set  Top  Box  DVB-T2. Tracking  antenna  system membutuhkan  parameter  input  yang harus  didapat  secara  plug  and  play.  Sinyal  analog  video  dan  audio  diusulkan  untuk  dapat  digunakan sebagai  parameter  input  bagi tracking  antenna  system .  Sinyal  analog  audio  dan  video  kemudian  diolah agar  dapat  mendeskripsikan  dan  membedakan  kondisi freeze maupun  kondisi  normal.  Uji  coba karakteristik  sinyal  analog  audio  dan  video  dilakukan  untuk  memastikan  kelayakan  sebagai  parameter input bagi tracking antenna system . Penelitian ini meliputi desain sistem, realisasi dan uji coba. Hasil uji coba  menunjukan  bahwa  sinyal  analog  audio  dan  video  layak  digunakan  sebagai  parameter  input  bagi tracking  antenna  system .  Hal  ini  dibuktikan  dari  uji  coba  karakteristik  dan  uji  coba  pada  blok  analog signal  processing  yang  menunjukan  adanya  perbedaan  nilai  ADC  secara  signifikan  baik  saat  kondisi freeze maupun kondisi normal.
Kata kunci: tracking antenna system ; DVB-T2; set top box; pemrosesan sinyal analog; audio video.

## ABSTRACT
This  study  discusses  the  tracking  antenna  system  with  auto-tracking  capabilities  that  designed  for DVB-T2  Set  Top  Boxes.  Tracking  antenna  system  requires  input  parameters  that  must  be  obtained  by plug and play. Video and audio analog signals are proposed to be used as input parameters for system antenna  tracking.  Audio  and  video  analog  signals  are  then  processed  so  that  they  can  describe  and distinguish  between  freeze  conditions  and normal  conditions.  characteristics  trials  of  analog  audio and video signals to ensure the feasibility of being an input parameter for system antenna tracking. This study includes system design, realization, and trial. The results of the trial show that analog audio and video signals are suitable to be used as input parameters for system antenna tracking. This is evidenced by the characteristic trials and trials on analog signal processing blocks which show a significant difference in ADC values both during freeze and normal conditions.
Keywords: tracking antenna system; DVB-T2; set top box; analog signal processing; audio video.

## 1. PENDAHULUAN
Teknologi siaran TV di Indonesia  mulai berpindah  menuju teknologi digital. Umumnya,  perangkat TV  yang  ada  di  masyarakat  belum  support  untuk  berpindah  ke  teknologi  DVB-T2 (Digital  Video Broadcasting-Second Generation Terrestrial). Untuk dapat menerima siaran TV digital, masyarakat harus menggunakan DVB-T2 STB ( Set Top Box ) yang banyak dijual di pasaran. Dalam penggunaan DVB-T2 STB, ketepatan arah antena adalah salah satu faktor yang berpengaruh besar terhadap kualitas video pada layar TV. Ketidaktepatan arah antena dapat menimbulkan loss signal dan freeze pada layar TV.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah,  untuk  membangun tracking  antenna  system yang  memiliki kemampuan  auto  tracking.  Dalam  hal  ini,  sistem  memungkinkan  antena  untuk  berputar  arah  secara
otomatis hingga mencapai arah antena yang tepat. Sementara fokus pada penelitian ini membahas tentang usulan,  desain  dan  realisasi  metode  pemrosesan  sinyal  analog  audio  &  video  agar  dapat  digunakan sebagai parameter input yang handal.
Tracking antenna system tentu saja membutuhkan parameter input. Dalam penelitian ini, parameter input diambil dari sinyal analog audio dan video yang didapat dari panel utilitas perangkat STB. Adapun alasan  untuk  menggunakan  parameter  ini  adalah,  sinyal  audio  dan  video  selalu  tersedia  pada  setiap produk  STB  yang  ada  dipasaran.  Sehingga  diharapkan tracking  antenna  system yang  dibangun  dapat bersifat plug  and  play dengan  berbagai  merk  atau  produk  perangkat  STB.  [1].  CIR  diimplementasikan dalam  proses  pemantauan  kualitas  penerimaan  saluran  kanal  DVB-T2  [2],  [3].  Analisa  sederhana Bit Error  Rate (BER)  juga  pernah  diusulkan  pada  antena  khususnya Mobile  Digital  Television [4].  Dua metode tersebut akan sangat sulit diimplementasikan jika tracking antenna system yang dibangun dituntut dapat plug and play dengan perangkat STB. Tracking antenna system berbasis pemrosesan sinyal analog video  CVBS  (Composite  Video  Baseband  Signal)  pernah  diusulkan  pada  perangkat  STB  DVB-T2  [5]. Metode yang diusulkan pada penelitian tersebut bersifat semi plug and play karena menggunakan signal indicator sebagai  parameter  tambahan,  sehingga  perlu  melakukan  modifikasi  minor  pada  utilitas  STB. Dengan  mengadopsi  metode  tersebut,  maka  pada  penelitian  ini,  parameter  yang  dipilih  adalah  sinyal analog video yang memiliki format sinyal CVBS. Adapun parameter input tambahan adalah sinyal analog audio sebagai pengganti signal indicator . Sehingga pada penelitian ini, parameter input tracking antenna system yang dapat digunakan adalah sinyal analog audio dan video.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk merealisasikan fokus penelitian, metodologi penelitian dilakukan melalui 3 tahap seperti pada Gambar 1. Tahap pertama adalah berkaitan dengan desain sistem. Tahap kedua adalah berkaitan dengan realisasi dalam prototype. Tahap ketiga adalah berkaitan dengan uji coba, hasil dan pembahasan.
Gambar 1. Metodologi Penelitian

## 2.1 Skenario Aplikasi dan Desain Sistem
Skenario  aplikasi  mendeskripsikan  pengunaan tracking  antenna  system pada  lingkungan  yang sebenarnya.  Pembahasan  yang  ada  pada  paper  ini  mengacu  pada  konfigurasi  peralatan  yang  ditunjukan oleh  Gambar  2.  Koneksi  audio  video  terhubung  oleh  AV-in  pada  perangkat  televisi  konvensional  dan terhubung juga ke tracking antenna sistem yang dibangun. Antenna  yang digunakan pada sistem adalah jenis  antena indoor, sehingga  batasan  pembahasan  hanya  pada  penerimaan  siaran  TV  pada  lingkungan indoor. Antena pada sistem terhubung  ke RF-in pada DVB-T2 STB. Dengan demikian,  antara DVB-T2 STB dengan sistem membentuk hubungan close loop .

## Gambar 2. Skenario Aplikasi
Desain sistem mendeskripsikan struktur diagram blok pada tracking antenna system yang dibangun dari  beberapa  bagian.  Antara  lain  adalah:  Pemrosesan  sinyal  analog  audio  dan  video, freeze  detector , decision maker , servo motor, servo motor driver dan antenna indoor . Secara detail, desain system seperti yang  terlihat  pada  Gambar  3.  Sementara,  fokus  pembahasan  pada  paper  ini  dibatasi  hanya  pemrosesan sinyal analog audio dan video.

## Gambar 3. Desain Sistem

## 2.2 Pemrosesan Sinyal Analog Audio dan Video
Secara  umum,  pemrosesan  sinyal  analog  audio  dan  video  pada  AV-Out  bertujuan  untuk mendapatkan  parameter  input  bagi tracking  antenna  system .  Secara  khusus,  system  membutuhkan informasi terjadinya freeze . Informasi ini dapat diketahui dari sinyal video dan audio pada AV-Out DVB- T2 STB. Untuk menghemat komputasi, pengolahan kedua sinyal dilakukan secara analog. Pada  sinyal  video,  fenomena freeze ditandai  dengan  terjadinya  still  atau  video  tak  bergerak. Sementara pada sinyal audio, fenomena freeze ditandai dengan suara yang konstan atau bahkan bisu. Pada saat terjadi freeze, koneksi  AV-Out (Video-Out) akan mengeluarkan sinyal CVBS dengan level luminan dan  krominan  yang  konstan  hingga  freeze  berhenti.  Sementara  koneksi  AV-Out (Audio-Out) akan mengeluarkan sinyal  audio dengan level  yang relatif  konstan pula. Dengan demikian, level sinyal audio dan video menjadi fokus utama proses pengolahan sinyal.
Pada  penelitian  ini,  pemrosesan  sinyal  analog  audio  dan  video  dibangun  dari  gabungan  antara rangkaian amplifier sebagai pengkondisi sinyal dan ADC (Analog to Digital Converter). Level audio dan video  diukur  oleh  blok  level  meter  dan  kemudian  dikonversi  menjadi  data  digital  oleh  ADC  agar  bisa diolah oleh microcontroller . Dalam realisasi, desain system menggunakan 3 channel ADC.  ADC 0 dan ADC  1  digunakan  untuk  sinyal  audio left dan right .  Sementara  ADC  2  digunakan  untuk  sinyal  video. Secara fisik, ketiga channel ADC telah terintegrasi pada microcontroller AT-Mega 32 A.

## Gambar 4. Diagram Blok Pemrosesan Sinyal Analog Audio dan Video
Gambar  4  menunjukan  diagram  blok  pemrosesan  sinyal.  Rangkaian sync  separator,  differential amplifier dan  ADC  2  digunakan  untuk  mengolah  sinyal  video.  Dalam  hal  ini,  ADC  berfungsi mengkonversikan  sinyal luminance dan chrominance menjadi  data  digital.  Sementara  amplifier,  ADC  0 dan ADC 1 berfungsi untuk menguatkan sinyal audio dan kemudian mengubahnya menjadi data digital.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Karakteristik Sinyal CVBS
Tujuan  dari  uji  coba  ini  adalah  untuk  mengetahui  karakteristik  sinyal  CVBS  pada  kondisi  normal dan  kondisi freeze .  Uji  coba dilakukan  dengan  cara  melakukan  pengamatan  menggunakan oscilloscope . Gambar  5  menunjukan  metode  uji  coba.    Dalam  metode  uji  coba,  Antena indoor dihubungkan  dengan koneksi RF-input pada DVB-T2 STB. Output video pada DVB-T2 STB dihubungkan ke koneksi AV-In pada panel belakang televisi. Sementara  AV-Out dihubungkan dengan probe oscilloscope . Arah antenna diubah  secara  manual  untuk  mensimulasikan  kondisi  normal  dan  kondisi freeze .  Gambar  6  menunjukan realisasi dan proses uji coba, sementara hasil uji coba ditunjukan pada Tabel 1.
Sinyal analog CVBS terdiri dari beberapa sinyal antara lain adalah, luminance signal, chrominance signal,  synchronization  pulse  dan  burst  signal. Pada  penerima  TV  analog,  karakteristik  seluruh  sinyal tersebut  dapat  dipengaruhi  oleh  kejernihan  atau  kualitas  video.  Namun  pada  penerima  TV  digital,  hal tersebut  tidak  terjadi.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  hasil  uji  coba  pengamatan  menggunakan oscilloscope . Dalam hal ini, tidak ada perbedaan karakteristik antara kondisi video saat freeze maupun normal.
Gambar 5. Metode Uji Coba                 Gambar 6. Realisasi dan Proses Uji Coba
Tabel 1. Hasil uji coba karakteristik sinyal CVBS Sinyal CVBS Secara Keseluruhan Pulsa Sinkronisasi dan Burst Sinyal CVBS saat kondisi freeze maupun normal Pulsa Sinkronisasi dan Burst saat kondisi freeze maupun normal

## 3.2 Karakteristik Sinyal Audio
Tujuan dari uji coba ini adalah untuk mengetahui karakteristik sinyal audio pada kondisi normal dan kondisi freeze .  Seperti  pada  uji  coba  sebelumnya,  Uji  coba  ini  dilakukan  dengan  cara  melakukan pengamatan menggunakan oscilloscope . Gambar 7 menunjukan metode uji coba, Dalam metode uji coba, Antena indoor dihubungkan dengan  koneksi  RF-input pada DVB-T2 STB. 2 output audio LR ( Left and Right ) pada AV-Out DVB-T2 STB dihubungkan ke audio input LR pada panel belakang  televisi melalui koneksi  AV-input.  Sementara  audio  output  LR  pada  AV-Out  televisi  dihubungkan  dengan  probe oscilloscope .  Arah  antenna  diubah  secara  manual  untuk  mensimulasikan  kondisi  normal  dan  kondisi freeze . Gambar 8 menunjukan proses uji coba, sementara hasil uji coba ditunjukan pada Tabel 2.
Hasil  uji  coba  menunjukan  bahwa  pada  saat  kondisi freeze ,  level  audio  pada  kedua channel LR dalam kondisi flat. Sementara pada kondisi normal, level audio berubah sesuai dengan konten informasi. Hal  ini  menunjukan  bahwa  sinyal  audio  LR  pada  AV-Out  DVB-T2  STB  layak  digunakan  sebagai parameter tracking antenna system .

## Tabel 2. Hasil uji coba karakteristik sinyal audio

## Pengamatan Menggunakan Oscilloscope
Sinyal Audio Saat Kondisi Normal
Sinyal Audio Saat Kondisi Freeze
Right Channel Left Channel Right Channel Left Channel

## 3.3 Uji Kinerja Pemrosesan Sinyal
Tujuan  dari  uji  coba  ini  adalah  untuk  mengetahui  karakteristik  data  pada  blok  pemrosesan  sinyal analog  audio  dan  video  baik  pada  kondisi  normal  maupun  kondisi freeze .  Perbedaan  karakteristik  data saat  kondisi freeze maupun  normal  digunakan  sebagai  acuan  dalam  menyusun  algoritma  pengambilan keputusan. Uji coba dilakukan dengan cara mengamati data pada 3 channel ADC. Gambar 9 menunjukan grafik hasil uji coba 3 channel ADC pada saat kondisi normal. Sementara Gambar 10 menunjukan grafik hasil uji coba 3 channel ADC pada saat kondisi freeze . Sumbu vertikal pada grafik adalah nilai kuantisasi ADC sementara sumbu horizontal adalah jumlah sampling. Sampling dilakukan sebanyak 20 kali dengan durasi antar sampling selama 1 detik.
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nilai ADC Sampling Nilai ADC Pada Kondisi Normal ADC 0 ( Audio Channel R ) ADC 1 ( Audio Channel L )
ADC 2 ( Video Channel )
Gambar 9. Uji Coba Saat Kondisi Normal
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nilai ADC Sampling Nilai ADC Pada Kondisi Freeze ADC 0 ( Audio Channel R ) ADC 1 ( Audio Channel L )
ADC 2 ( Video Channel )

## Gambar 10. Uji Coba Saat Kondisi Freeze
Jika kedua hasil uji coba dilakukan komparasi,  maka dapat disimpulkan menjadi dua point penting. Hal  pertama  adalah,  pada  saat  kondisi freeze ,  nilai  ADC  2  ( Video Channel )  cenderung  lebih  flat. Sementara pada kondisi normal, nilai ADC 2 lebih berfariatif. Meskipun demikian, tidak ada perbedaan signifikan  antara  nilai  ADC  2  ( Video Channel )  pada  saat  kondisi  normal  maupun freeze .  Pada  kedua kondisi,  nilai  ADC  berkisar  antara  88  hingga  98  pada  skala  kuantisasi  ADC  (0  hingga  255).  Hal  kedua adalah,  saat  kondisi freeze ,  nilai  ADC  0  ( Audio  Channel  R )  dan  ADC  1  ( Audio  Channel  L )  cenderung lebih  flat.  Sementara  pada  kondisi  normal,  nilai  ADC  0  dan  ADC  1  lebih  berfariatif.  namun  ada perbedaan signifikan antara nilai ADC 2 ( Video Channel ) pada saat kondisi normal maupun freeze . Pada kondisi  normal,  nilai  ADC  berkisar  antara  58  hingga  80.  Sementara  pada  kondisi freeze ,  nilai  ADC berkisar antara  40 hingga 44 pada skala kuantisasi ADC (0 hingga 255).
Dalam  hal  ini,  berapapun  nilai  ADC  bukanlah  suatu  hal  yang  penting  karena  hal  itu  dipengaruhi oleh tegangan offset pada hardware  yang ada didalam blok audio video signal processing . Namun  yang lebih dianggap penting adalah perbedaan nilai ADC saat kondisi normal maupun freeze . Dari uji coba ini, baik  sinyal  audio  maupun  sinyal  video  pada  AV-Out  DVB-T2  STB  layak  digunakan  sebagai  parameter input bagi tracking antenna system . Hal ini dapat dilihat dari perbedaan nilai ADC pada sinyal audio dan kestabilan nilai ADC pada sinyal video yang telah diukur dan dianalisa pada saat kondisi normal maupun freeze .

## 4. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini,  sinyal  audio  dan  video  pada  AV-Out  STB  digunakan  sebagai  parameter  input bagi tracking  antenna  system .  Sinyal  audio  dan  video  dikonversi  menjadi  data  digital  melalui  ADC (Analog  to  Digital  Converter). Pada  pengolahan  sinyal  analog  untuk  audio,  perbedaan  nilai  ADC  pada kondisi  normal  maupun freeze menunjukan  bahwa  sinyal  audio  pada  AV-Out  DVB-T2  STB  layak digunakan  sebagai  parameter  bagi tracking  antenna  system .  Begitu  pula  sebaliknya,  pada  pengolahan sinyal analog untuk video, variasi nilai ADC seiring perubahan waktu pada kondisi normal maupun freeze menunjukan  bahwa  sinyal  video  pada  AV-Out  DVB-T2  STB  juga  layak  digunakan  sebagai  parameter input bagi tracking antenna system .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  penulis  sampaikan  kepada  Direktorat  Riset  dan  Pengabdian  Masyarakat (DRPM),  Direktorat  Jenderal  Penguatan  Riset  dan  Pengembangan,  Kementerian  Riset,  Teknologi,  dan Pendidikan  Tinggi  Republik  Indonesia  (KEMENRISTEK  DIKTI)  atas  dukungan  Pendanaan  Penelitian Tahun  Anggaran  2018  pada  Skema  Penelitian  Kerjasama  Antar  Perguruan  Tinggi  (PEKERTI)  yang dilaksanakan  oleh  Universitas  Bhayangkara  Surabaya  (UBHARA)  dengan  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya, dengan  nomor kontrak penelitian: 009/SP2H/LT/K7/KM/2018, pada tanggal 26 Februari 2018. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Pusat TIK dan Robotika ITS, dan Laboratorium Teknik Elektro UBHARA Surabaya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  H.  Asjadi,  “Smart  antenna-aided  indoor  reception  of  digital  terrestrial  TV:  Test  &  development platform,” IEEE Int. Symp. Broadband Multimed. Syst. Broadcast. BMSB , vol. 2014, no. 0, pp. 1–6, 2014.
[2]  C. C. Wang, G.  N. Sung, J. Y. Liao, J. Chang, and R. Hu, “Handheld DVB-T Digital  TV with an automatic  antenna  selection  method  for  mobile  reception,” Dig.  Tech.  Pap.  -  IEEE  Int.  Conf. Consum. Electron. , pp. 24–25, 2007.
[3]  A.  A.  A.  El-Banna,  M.  El-Sabrouty,  and  A.  Abdelrahman,  “VHDL  implementation  of  adaptive control  unit  in  CIR-based  adaptive  K-best  sphere  decoder  for  DVB-T2,” 2013  IEEE  Faibl.  Tens. Faibl. Consomm. FTFC 2013 , no. Ml, pp. 0–3, 2013.
[4]  A. A. A. El-banna and M. El-sabrouty, “CIR-based Adaptive K-Best Sphere Decoder for,” pp. 615– 618, 2013.
[5]  H.  Miawarni  and  E.  Setijadi,  “Antenna  tracking  system  based  on  pulse  of  synchronization  CVBS: Design System and Analyze,” Proc. - 2016 Int. Electron. Symp. IES 2016 , pp. 228–233, 2017.