FPGA pada dLive

Allen & Heath baru saja merilis dLive. Mixer ini bisa dibilang sebagai mixer yang pengembangannya tanpa batas. Kenapa bisa berkembang tanpa batas? Rahasia nya terletak pada chipset FPGA yang dipakai sebagai processing unit yang sebelumnya menggunakan DSP pada seri iLive.

Apakah FPGA itu?

Field Programmable Gate Array adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang isinya bisa didesain sesuai keperluan desainernya. Sebagai analogi sederhana, bila seorang chef memiliki berbagai bahan2 seperti  lada, garam, kemiri, kayu manis, pala, cabai dll, maka dengan mencampur bahan-bahan tersebut seorang chef dapat membuat bumbu untuk masakan apa saja. Misalnya bumbu saos padang sampai dengan cap cay. Hmmm puasa-puasa gini ngomongin makanan... yummyy!

Kembali ke FPGA...Bahasa untuk mem-program FPGA adalah HDL (bukan HDL 20a nya RCF yak), kependekan dari Hardware Description Language. Berbeda dengan DSP yang merupakan IC yang fixed. Bila dianalogikan dengan bumbu masakan, maka DSP adalah bumbu saos padang instant dalam sachet sehingga chef tidak bisa membuat masakan selain “kepiting saos padang”atau “sate saos padang”.

FPGA (Field Programmable Gate Array)

Struktur FPGA

Sebuah semi konduktor yang terdiri dari matriks CLB (configurable Logic Blocks) terhubung dengan programmable interconnect. Desainer dapat memprogram kapan saja termasuk pada saat produk telah selesai. Karena inilah dikatakan bahwa dLive dapat berkembang tanpa batas tergantung kecerdasan penulisan program dan kapasitas terpakai FPGA tersebut. 

Dari gambar dibawah maka dapat dilihat kapasitas I/O yang begitu buanyak sehingga 128 input dan 64 output bagi dLive adalah perkara kecil! Kabar baiknya I/O masih dapat berkembang sesuai keinginan pabrikan bila jumlah yang lebih dari itu dibutuhkan.

Kecepatan FPGA

Nah sekarang kita ganti contoh analogi dari bumbu masak ke pembantu rumah tangga. Idealnya kita membutuhkan pembantu untuk tugas-tugas berikut : 

1. Nyapu, 
2. Ngepel, 
3. Ngantar anak sekolah, 
4. Ke pasar,
5. Masak,
6. Cuci baju.

Ada 2 opsi untuk menyelesaikan tugas-tugas tersebut:

Opsi #1: Mempekerjakan seorang pembantu yang pintar/cekatan/rajin/kuat untuk mengerjakan ke 6 pekerjaan tsb. Namun dia harus mengerjakan secara beurutan dan akan memakan waktu (baca: kecepatan) yang lama menyelesaikannya.

Opsi #2 : Mempekerjakan 6 orang pembantu biasa-biasa saja (yang penting cantik) per tugas yang ada. Namun karena pembantu biasa-biasa saja ini saya harus menjabarkan tugas masing dengan detil dan tidak boleh salah. Tapi hasilnya mereka dapat melakukan tugas jauh lebih cepat dari 1 pembantu yang cekatan dan kuat tadi.

Opsi 1 mewakili DSP dan opsi 2 mewakili FPGA

Keuntungan dan kelemahan FPGA pada mixer digital

Latency Misalnya kita mau mixing 48 channel audio, berarti ada minimum 48 stream data input. Kalau kita menggunakan DSP maka data input tsb harus dikerjakan satu persatu alias NGANTRI (padahal budaya ngantri tuh bagus). Jika latency yang diijinkan hanya 2,5 milisecond maka processing per sample tidak boleh lebih : 2,5ms : 48 data in = 0,05 ms atau 50 microsecond. Lha itu baru 48 channel input gimana kalo 128 input dan 64 output ??... 

Ujung2 nya kita perlu beberapa DSP super cepat agar latency bisa dibawah 2,5 ms. Pada Digico D5 tugas ini dibagikan ke sekitar 8 SHARK DSP. Pada Allen Heath iLive tugas ini dibagikan pada 10 free scale DSP. 

Untuk tugas tsb diatas, pihak pabrik menggabungkan beberapa DSP dengan fixed architecture. Inilah juga menjadi kelemahan DSP karena fixed architecture maka pengembangan akan sangat terbatas.Pada FPGA 48 channel input dibagi ke 48 CLB dan di proses secara pararel sehingga pada saat yang bersamaan data out bisa selesai bareng, tidak heran kalau pada dLive latency-nya bisa dibawah 0,5 ms!

Ingat 6 pembantu yang kita pakai untuk menyelesaikan pekerjaan rumah tangga tadi? Kita HARUS menjabarkan tugas secara detil dan jelas. CLB seperti pembantu yang biasa-biasa saja yang harus dijabarkan dengan software apa yang harus dilakukan, bagusnya tiap CLB dapat di program sesuai kemauan penulis software (dalam hal ini Allen & Heath). Contoh nya suatu saat saya bisa menjabarkan tugas lain pada pembantu yang biasa nyuci baju menjadi tukang masak kepiting saos padang. 

Jadi kalau CLB yang tersedia sangat banyak dan belum terpakai maka kita dapat mencadangkan CLB tsb untuk keperluan pengembangan .... sama aja kalo kita punya stok pembantu cukup banyak maka kita dapat mem-program pembantu yang lain untuk jadi office girl di kantor. 

Kesimpulan

FPGA memiliki kecepatan yang fantastis dan berkembang tanpa batas. Namun karena dia biasa-biasa saja, maka waktu restart program tadi harus diulang sehingga kelemahannya waktu diperlukan pada saat restart menjadi lebih lama.

Karena processing power FPGA sangat cepat dan powerful maka signal dengan data besar seperti 96 Khz menjadi mudah diproses dengan latency yang sangat rendah. Latency yang rendah dan processing power akan sangat berpengaruh dengan mutu suara.


Dengan FPGA sebuah mixer digital mampu melakukan AI (Artificial Intelligence) yang tidak mungkin dilakukan DSP.

Mau tau tentang AI dalam digital mixer ???

by Pratama Budiman