IMPLEMENTASI TRANSFORMASI WAVELET DISKRET HAAR PADA FPGA XILINX SPARTAN-3E

Sasmito Aji, Dr. Eng Ir. Risanuri Hidayat, M.Sc.

2014 | Tesis | S2 Mag.Teknik Instrumentasi

Saat ini ada banyak penelitian yang mengulas transformasi wavelet baik itu yang mengulas mengenai kegunaannya maupun yang mengulas mengenai proses implementasi transformasi wavelet baik itu pada perangkat lunak maupun perangkat keras. Salah satu media perangkat keras yang digunakan untuk implementasi transformasi wavelet adalah FPGA (Field Programmable Gate Array). Penelitian yang berfokus kepada FPGA tidak bisa lepas dari optimasi dan efisiensi penggunaan resources hal ini karena terbatasnya jumlah resources yang ada di FPGA. Efisiensi penggunaan resources FPGA untuk implementasi transformasi wavelet akan dipengaruhi oleh algoritma, struktur filter bank, format data serta struktur program. Penelitian ini mengimplementasikan transformasi wavelet diskret Haar yang efisien dan akurat dengan cara melakukan pemilihan struktur filter bank dan format data yang tepat. Ada tiga struktur filter bank dan tiga format data yang diteliti. Struktur filter bank yang diteliti meliputi struktur yaitu polifase, lattice1 dan lattice2 sedangkan untuk tipe format data terdiri dari satu floating point dan dua fixed point. Pada penelitian ini juga diteliti tentang pengaruh tingkat dekomposisi terhadap penggunaan resources FPGA. Penelitian dilakukan pada FPGA Xilinx Spartan 3-E (XC3S500E-4FG320) dan ditulis dengan menggunakan Verilog HDL. Implementasi transformasi wavelet ditujukan untuk pengolahan isyarat suarat dan terbatas pada isyarat 1-D. Hasil implementasi transformasi wavelet diskret Haar di FPGA menunjukan bahwa struktur filter bank lattice2 serta format data fixed point mampu memberikan efisiensi penggunaan resources dan akurasi hasil transformasi yang baik. Implementasi transformasi wavelet diskret Haar dengan struktur filter bank lattice, format data fixed point2 serta dengan tingkat dekomposisi ke-6 hanya memerlukan slice sebanyak 5% dan memiliki akurasi hasil sebesar 98,9%. Keywords : Transformasi Wavelet Diskret Haar, FPGA, Verilog, Filter bank, Format Data

Currently there are many papers that discuss about wavelet transform either about the usefulness as well as about the implementation process of the wavelet transform both in software and hardware. One of the hardware media used for the implementation of the wavelet transform is Field Programmable Gate Array (FPGA). The study that focuses on FPGA can’t be separated from the optimization to improve resources efficiency because the resources which available in the FPGA is limited. In the FPGA implementation of DWT, the resources efficiency will be influenced by algorithm, fiter bank structure, data format, and program structure. This paper implements an efficient and accurate of discrete Haar wavelet transform by selecting the best fit filter bank structure and data format. There are three filter bank structures and three data format that studied. The filter bank structure includes polyphase, lattice1 and lattice2 structure while for the type of data format consists of floating point and two types fixed point data format. In this paper also investigated the effect of the decomposition level to the using of FPGA resources. The study was conducted on FPGA Xilinx Spartan 3 - E (XC3S500E- 4FG320) and written using Verilog HDL. Implementation of wavelet transform is intended for processing of voice signal and limited to 1 - D. FPGA implementation of the discrete Haar wavelet transform on FPGA show that the lattice2 filter bank structure and fixed point data format is able to give an efficient and accurate implementation of wavelet transform. Implementation of discrete Haar wavelet transform filter banks with lattice2 structure, fixed point data formats and with 6th decomposition level requires only 5% slice and can give 98.9% accuracy. Keywords : Discrete Haar Wavelet Transform, FPGA, Verilog, Filter Bank, Data Format

Kata Kunci : Transformasi Wavelet Diskret Haar, FPGA, Verilog, Filter bank, Format Data