Okay, kini kita akan mempelajari mengenai analog dan digital. Get ready

Digital Lawan Analog

Bayangkan ada sebuah kamar dengan dua lampu, satu lampu ada di langit-langit dan yang lainnya di atas meja. Lampu langit-langit dikendalikan oleh saklar dimmer yang bisa diubah-ubah di dinding. Ketika tombol kenop ini diputar searah jarum jam, cahaya itu menjadi lebih cerah. Ketika tombol diputar berlawanan arah jarum jam, cahaya itu menjadi lebih redup. Lampu di atas meja juga memiliki tombol kenopnya, tapi ketika kenop itu diputar, kenop tersebut menunjukkan pada posisi yang berbeda. Jika lampu mati, memutar kenop searah jarum jam sedikit saja akan membuat cahaya redup, memutarnya lagi membuat cahaya sedang, memutar lagi membuatnya sepenuhnya terang, dan kemudian memutarnya sekali lagi membuat lampu mati lagi.

Lampu meja memiliki empat posisi yang berbeda dan dapat dengan mudah dibayangkan dalam biner. Namun, jumlah posisi untuk lampu langit-langit adalah ada banyak, mengingat sakelar dimmer tidak memiliki langkah yang benar-benar berbeda. Dengan kata lain, lampu meja tidak memiliki pilihan di antara mati-redup, sedang-terang dan sepenuhnya terang, sementara lampu langit-langit memiliki banyak kemungkinan antara dua tingkat kecerahan tersebut.

Data dengan nilai-nilai yang berbeda (seperti dalam kasus lampu meja) disebut data diskrit. Data dengan nilai kontinyu (seperti lampu langit-langit) disebut data analog. Data diskrit yang disimpan dalam bentuk biner dinamakan dengan data digital. Tukar saja kata “digital” dengan “angka” dan dengan demikian “data digital” menjadi “data yang disimpan sebagai angka.” Data digital disimpan dalam komputer sebagai pola biner yang tertentu, tapi dari cara kita melihatnya, kita melihatnya sebagai pola angka biasa saja. Dengan nilai-nilai yang berbeda tersebut, sebuah pengkodean biner dapat dengan mudah diasosiasikan untuk tiap satu nilai yang lainnya. Namun demikian, saat bekerja dengan data analog, data tersebut harus diubah menjadi terlebih dahulu menjadi data diskrit.

Proses ini akan lebih mudah untuk dipahami saat hanya ada satu nilai. Bayangkan kita memiliki sebuah termometer air raksa yang biasa. Untuk membaca suhu, kita membandingkan titik air raksa ke skala yang dicetak pada bagian luar kaca. Hasil bacaan ini adalah pengukuran secara analog. Panjang garis air raksa bisa sepanjang apapun dan sering tidak tepat dengan tanda yang ada pada skala suhu.

Sekarang lihat perbedaannya dengan termometer yang memiliki tampilan numerik seperti kalkulator. Untuk menampilkan suhu sebagai angka, termometer itu harus mengubah suhu dari beberapa jenis pengukuran analog ke yang diskrit. Nah, proses konversi pengukuran analog ke angka diskret seperti ini disebut kuantisasi (quantization).

Tentu dengan proses ini kita akan kehilangan beberapa data asli. Misalnya kita memiliki termometer ruangan dengan tampilan digital tergantung di dinding. Dan termometer tersebut menunjukkan 27 derajat, tapi semenit kemudian berubah menjadi 28 derajat. Kita lantas tidak berpikir bahwa suhu ruangan itu berubah satu derajat dalam satu menit. Tapi, kita akan berpikir, pasti suhu kamar itu perlahan-lahan meningkat, dan pada suatu titik ketika suhu ruangan menjadi lebih dekat ke 28 derajat daripada 27 derajat, layar pun akan berubah.

Namun, data analog memiliki kisaran nilai-nilai kontinyu. Ketika nilai-nilai tersebut diganti oleh himpunan angka yang berhingga, beberapa proses pembulatan harus terjadi–baik itu adalah pembulatan ke atas maupun pembulatan ke bawah. Perbedaan antara data analog dan apa yang disajikan secara diskrit disebut sebagai kesalahan kuantisasi (quantization error). Jadi, jika suhu sebenarnya 27,423 dan layar membacanya sebagai 27, nilai yang 0,423 merupakan kesalahan kuantisasi. Kesalahan kuantisasi ini dapat dikurangi dengan memiliki lebih banyak nilai digital yang mungkin. Misalkan suhu ruangan ditampilkan sebagai 27,4, maka kesalahan kuantisasi hanya akan 0,023.

Saat sebuah sinyal berubah-ubah nilainya seiring dengan waktu, maka akan lebih banyak lagi pengorbanan yang harus dilakukan untuk membuat versi digital dari hal tersebut. Hal ini terjadi pada sesuatu yang disebut dengan audio digital–suara yang sudah dibentuk dalam bentuk digital. Saat musik dimainkan melalui speaker, speaker tersebut akan bergerak sesuai dengan aliran arus yang datang dari kabel yang mengantarkan sinyal suara tersebut. Saat kita hendak mengetahui seberapa kuatkah arus yang dialirkan seiring dengan waktu dengan menggunakan alat dan membuat grafiknya, maka yang akan kita dapatkan adalah sebuah garis yang kontinyu, meskipun bentuknya ada yang berundak-undak.

Contoh dalam musik memang lebih rumit daripada contoh suhu termometer. Hal ini dikarenakan arus sinyal tidak hanya memiliki nilai kontinyu saja seperti halnya suhu, tapi juga memiliki nilai yang berubah-ubah dan perubahannya cenderung cepat. Nah, untuk mengubah jenis sinyal seperti ini menjadi sebuah bentuk diskretnya, maka kita harus melakukan sebuah proses yang dinamakan dengan sampling. Dalam ilmu statistika, sampling digunakan saat seluruh populasi yang ada tidak dapat ditanyai satu per satu. Sebagai contoh, kita menanyakan 800 santri dari 4000 santri mengenai mengapa mereka masuk pondok pesantren, maka 800 santri tersebut sudah dianggap mewakili pondok pesantren tersebut–itu dalam ilmu statistika.

Dalam ilmu komputer, proses sampling berarti mengambil ukuran-ukuran analog dalam interval-intervalnya dan kemudian melakukan kuantisasi terhadap setiap ukuran tersebut. Dengan menggunakan contoh musik di atas, daripada mengambil seluruh sinyal dari suara musik, maka suara akan diambil sampelnya beberapa kali dalam sedetik, dan apapun kekuatan sinyal yang dicatat pada saat itu akan diubah menjadi angka. Prosesnya bisa dilihat pada gambar di samping.

Seperti juga proses kuantisasi, sinyal asli direproduksi ulang dengan lebih baik saat lebih banyak sampel yang diambil per detiknya. Saat kita lihat audio digital, kita bisa melihat dua nilai di sana, yakni sampling rate, yang merujuk pada jumlah sampel yang diambil per detik–dinyatakan dalam Hertz, dan yang kedua adalah bit rate, yang merujuk pada berapa besar jangkauan yang diberikan pada nilai hasil kuantisasinya–dinyatakan dalam bit per detik. Nah, bila dua nilai ini tinggi, maka reproduksi suara pun menjadi lebih akurat, namun, data digitalnya pun mengambil lebih banyak ruangan.

Lalu, apakah digital lebih baik daripada analog?

Banyak iklan memang mempromosikan bahwa digital lebih baik daripada analog. Saluran televisi digital, sebagai contoh, menawarkan kualitas gambar yang baik–lebih baik daripada saluran televisi analog yang banyak “semut”-nya. Namanya juga iklan! Pada kenyataannya, digital tidak selalu lebih baik daripada analog. Salah satu keunggulan sinyal digital daripada sinyal analog adalah reproduksi sempurna–tidak ada sinyal yang hilang saat proses reproduksi sinyal. Kelemahannya, jelas hanya dapat diproses oleh perangkat digital saja. Karena segala sesuatu disimpan sebagai sebuah bit, maka sekumpulan bit yang sama tersebut dapat direproduksi di mana pun juga dengan membuat salinan yang sempurna dari data yang asli. Sebagai contoh, salinan kaset audio tape, yang bersifat analog, akan cenderung lebih buruk dari yang asli ke yang berikutnya. Sementara, salinan DVD yang bersifat digital, akan cenderung sama dengan aslinya.

Lebih dari itu, digital tidak lebih baik dari analog. Rekaman film dalam DVD cenderung menggunakan sampling rate yang tinggi dibarengi dengan bit rate yang tinggi pula, dan karena itulah akan cenderung terlihat lebih baik daripada Beta/VHS untuk film yang sama. Namun, sebuah DVD yang menggunakan sampling rate yang rendah, seperti DVD film yang dipaksakan untuk memuat beberapa film dalam satu keping, akan cenderung lebih buruk daripada Beta/VHS, mengingat DVD tersebut menggunakan sampling rate/bit rate yang rendah. Begitu pula dengan CD digital audio (CD-DA), saat pertama kali diperkenalkan kepada pasar, di mana banyak perusahaan rekaman menggunakan kaset tape untuk membuat versi digital dari musik mereka tanpa mengetahui proses reproduksinya, cenderung membuat rekaman CD Digital Audio lebih buruk daripada kaset tape analog, mengingat beberapa suara yang tidak diinginkan (seperti noise, feedback dan beberapa jenis gangguan lainnya) terdengar pada versi digital, meski tidak terdengar pada versi analognya. Akhirnya CD Digital hasil reproduksinya pun sangat buruk.

Dengan demikian, sebaiknya kita tidak berpikir bahwa setiap yang bersifat digital memiliki kualitas yang baik. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan agar tetap memiliki kualitas baik.