TUGAS AKHIR LAMPU PANGGUNG TERKENDALI MUSIK BERBASIS RASPBERRY PI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR

LAMPU PANGGUNG TERKENDALI MUSIK BERBASIS
RASPBERRY PI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro

Oleh :
YULIA MURWANI MULYANINGRATI
NIM : 095114014

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA
2014

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
FINAL PROJECT

STAGE LIGHTING CONTROLLED BY MUSIC BASED ON
RASPBERRY PI
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program

YULIA MURWANI MULYANINGRATI
NIM : 095114014

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

Meretas Keterbatasan dalam Kesederhanaan

Skripsi ini kupersembahkan untuk…
Tuhan Yesus Kristus Gembalaku
Keluargaku tercinta
Sahabatku tersayang
Seluruh teman-teman Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

INTISARI
Tata cahaya berupa lampu panggung dapat memberikan kesan visual yang menarik.
Lampu panggung dapat menambah penegasan ekspresi suatu pertunjukan seni. Musik
merupakan satu dari komponen pertunjukan seni yang dapat mempengaruhi emosi
penonton. Tata cahaya yang diselaraskan dengan musik dapat meningkatkan ekspresi suatu
pertunjukan seni. Penelitian ini memberikan inovasi dalam menyelaraskan penyalaan
lampu panggung dengan musik.
Lampu panggung terkendali musik menggunakan Raspberry Pi sebagai pusat
pengendalian sistem. File musik diberikan sebagai masukan Raspberry Pi. Raspberry Pi
mengolah masukan menggunakan pendeteksian nada dan pendeteksian tempo. Hasil
pendeteksian nada menentukan penyalaan beserta variasi warna lampu panggung. Hasil
pendeteksian tempo digunakan untuk menentukan terang redup lampu.
Sistem lampu panggung terkendali musik berbasis Raspberry Pi berhasil
memberikan variasi penyalaan lampu panggung sesuai musik. Sistem mampu membedakan
nada dan tempo yang diberikan. Lampu panggung dapat memberikan variasi warna sesuai
dengan variasi nada dan memberikan durasi penyalaan dengan rata-rata galat durasi
penyalaan sebesar 0,93%. Terang redup lampu dapat diatur sesuai tempo dengan rata–rata
galat sebesar 4,45%.

Kata kunci : Lampu panggung, Raspberry Pi, Deteksi nada, Deteksi tempo, Python

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRACT
Stage lighting as lighting system can give an attractive visual impression. Stage
lighting can affirm the expression of an art performance. Music is a part of art performance
that can give deep emotion for the audience. Harmony between lighting system and music
make improvement of art performance expression. This research is an innovation to make a
harmony between ignition of stage lighting and music.
Stage lighting controlled by music use Raspberry Pi as central of system control.
Music file is given as input of Raspberry Pi. Raspberry Pi process the input using pitch and

tempo detection method. The result of pitch detection establish the ignition and color
variety of stage lighting. The result of tempo detection establish the brightness of stage
lighting.
The system of stage lighting controlled by music based on Raspberry Pi has been
successful to give variation of lighting ignition appropriate to music. The system can
distinguish the pitch and tempo of music. Stage lighting can produce color variation
appropriate to pitch variation and produce duration of stage lighting ignition with average
error 0,93%. The brightness of stage lighting can be adjust based on tempo of music with
average error 4,45%.

Keywords : Stage lighting, Raspberry Pi, Pitch detection, Tempo detection, Python

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat serta
karunia-Nya sehingga penulis berhasil membuat tugas akhir berjudul “Lampu Panggung
Terkendali Musik Berbasis Raspberry Pi” dengan baik.
Selama pembuatan tugas akhir ini, penulis menyadari adanya bantuan dan dukungan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kaih kepada:
1. Bernadeta Wuri Harini, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang memberikan
bimbingan, pemikiran, ide, saran, dan kritik yang membangun dalam menyelesaikan
tugas akhir dan tulisan ini.
2. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang memberikan ide, ilmu dan pengetahuan
kepada penulis selama perkuliahan.
3. Mahasiswa Teknik Elektro yang membantu dan mendukung penulis dalam diskusi dan
pengembangan ide tugas akhir serta dalam proses perkuliahan.
Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih memiliki kekurangan dan jauh dari
sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun
sangat diharapkan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima
kasih.

Yogyakarta, 12 Mei 2014

Penulis

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................................

i

LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................................

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................................

v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ............................................

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ..................................................................... vii
INTISARI ....................................................................................................................... viii
ABSTRACT ...................................................................................................................

ix

KATA PENGANTAR ...................................................................................................

x

DAFTAR ISI ..................................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................................

1

1.1. Latar Belakang ..........................................................................................................

1

1.2. Tujuan dan Manfaat ..................................................................................................

3

1.3. Batasan Masalah .......................................................................................................

3

1.4. Metodologi Penelitian ...............................................................................................

4

BAB II DASAR TEORI ................................................................................................

6

2.1. Raspberry Pi .............................................................................................................

6

2.2. Bahasa Pemrograman Python ...................................................................................

7

2.3. Light Emitting Diode (LED) .....................................................................................

8

2.4. Driver LED ...............................................................................................................

9

2.4.1. Penyearah Satu Fasa Gelombang Penuh ........................................................

9

2.4.2. Regulator LM317 ........................................................................................... 11
2.4.3. Regulator Buck ............................................................................................... 12
2.5. MOSFET Gate Drive ................................................................................................ 13
2.6. Metode Pitch Detection (Metode Modified Autocorrelation Function) ................... 15

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.7. Metode Beat Tracking .............................................................................................. 17
2.7.1. Analisis Frekuensi .......................................................................................... 18
2.7.1.1. Fast Fourier Transform (FFT) ........................................................... 18
2.7.1.2. Penguraian Komponen-Komponen Onset ......................................... 18
2.7.1.3. Onset-time finders .............................................................................. 19
2.7.1.4. Onset-time Vectorizer ........................................................................ 20
2.7.2. Beat Prediction ............................................................................................... 20
2.7.2.1. Beat-predicting Agents ....................................................................... 22
2.7.2.2. Chord change checkers ...................................................................... 25
2.7.2.3. Hypothesis manager ........................................................................... 28
2.8. Teori Musik .............................................................................................................. 29
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ...................................................................... 30
3.1. Perancangan Sistem .................................................................................................. 30
3.2. Perancangan Mekanik ............................................................................................... 31
3.3. Pengambilan Perangkat Keras .................................................................................. 34
3.3.1. Konfigurasi LED ............................................................................................ 34
3.3.2. Regulator Tegangan ........................................................................................ 35
3.3.2.1. Regulator Linear ................................................................................ 36
3.3.2.2. Regulator Switching ........................................................................... 37
3.3.3. Gate Drive MOSFET ..................................................................................... 41
3.3.4. Penggunaan Port GPIO .................................................................................. 43
3.4. Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................. 44
3.4.1. Program Pitch Detection ................................................................................ 45
3.4.2. Program Beat Tracking ................................................................................... 46
3.4.2.1. Program Analisis Frekuensi ............................................................... 47
3.4.2.2. Program Beat Prediction .................................................................... 48
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 49
4.1. Perubahan Perancangan ............................................................................................ 49
4.1.1. Perubahan Perancangan Pendeteksian Tempo ............................................... 49
4.1.2. Perubahan Perancangan Driver LED ............................................................. 52
4.2. Hasil Implementasi ................................................................................................... 54
4.3. Analisa Keberhasilan Alat ........................................................................................ 58
4.4. Pembahasan Perangkat Keras (Driver LED) ............................................................ 64

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.4.1. Pembahasan Driver LED Warna Merah ......................................................... 64
4.4.2. Perubahan Perancangan Driver LED ............................................................. 66
4.4.3. Pembahasan Driver LED Warna Biru ............................................................ 68
4.4.4. Pembahasan Gate Drive MOSFET ................................................................ 71
4.5. Pembahasan Perangkat Lunak .................................................................................. 73
4.5.1. Pembahasan Perangkat Lunak Pendeteksian Nada ........................................ 78
4.5.2. Pembahasan Program Pendeteksian Tempo ................................................... 83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................................... 89
5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 89
5.2. Saran ......................................................................................................................... 90

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 91
LAMPIRAN ................................................................................................................... L1

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem ...................................................................................

3

Gambar 2.1. Konfigurasi pin pada port GPIO..................................................................

7

Gambar 2.2. High Power LED ........................................................................................

8

Gambar 2.3. LED terhubung seri......................................................................................

8

Gambar 2.4. Rangkaian penyearah satu fasa gelombang penuh .....................................

9

Gambar 2.5. Gelombang masukan dan keluaran penyearah ........................................... 10
Gambar 2.6. Gelombang keluaran penyearah terhubung filter ....................................... 10
Gambar 2.7. Rangkaian regulator IC LM317 ................................................................... 11
Gambar 2.8. Rangkaian converter buck............................................................................ 12
Gambar 2.9. Rangkaian totem pole .................................................................................. 14
Gambar 2.10. Rangkaian totem pole terisolasi optis ....................................................... 14
Gambar 2.11. Blok Diagram Metode Autocorrelation Pitch Detector ............................ 15
Gambar 2.12. Proses beat tracking .................................................................................. 17
Gambar 2.13. Penguraian komponen onset ..................................................................... 19
Gambar 2.14. Relasi onset-time vectorizer, agen-agen, dan chord change checkers....... 20
Gambar 2.15. Interaksi agen ............................................................................................. 21
Gambar 2.16. Proses memprediksi next beat ................................................................... 22
Gambar 3.1 Diagram blok sistem .................................................................................... 30
Gambar 3.2. Desain wadah lampu ................................................................................... 31
Gambar 3.3. Wadah lampu tampak depan ....................................................................... 32
Gambar 3.4. Wadah lampu tampak samping kanan ........................................................ 32
Gambar 3.5. Wadah lampu tampak samping kiri ............................................................ 33
Gambar 3.6. Wadah lampu tampak belakang .................................................................. 33
Gambar 3.7. Rangkaian LED warna merah ..................................................................... 34
Gambar 3.8. Rangkaian LED warna hijau ....................................................................... 35
Gambar 3.9. Rangkaian LED warna biru ........................................................................ 35
Gambar 3.10. Rangkaian penyearah tegangan ................................................................ 35
Gambar 3.11. Rangkaian regulator linear LED warna merah ......................................... 36
Gambar 3.12. Rangkaian regulator linear LED warna hijau dan biru ............................ 37

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.13. Rangkaian regulator switching untuk LED warna merah ......................... 38
Gambar 3.14. Rangkaian regulator switching untuk LED warna hijau dan biru ............. 39
Gambar 3.15. Gambar rangkaian Driver LED ................................................................ 39
Gambar 3.16. Rangkaian regulator linear sebagai sumber tegangan gate driver
MOSFET .................................................................................................. 42
Gambar 3.17. Rangkaian gate drive MOSFET ............................................................... 42
Gambar 3.18. Keseluruhan rangkaian gate drive MOSFET ............................................ 43
Gambar 3.19. Diagram alir utama ................................................................................... 44
Gambar 3.20. Diagram alir proses Pitch Detection ......................................................... 45
Gambar 3.21. Diagram alir proses beat tracking ............................................................. 46
Gambar 3.22. Diagram alir program Analisis Frekuensi.................................................. 47
Gambar 3.23. Diagram alir program Beat Prediction ...................................................... 48
Gambar 4.1. Diagram alir pendeteksian tempo ............................................................... 52
Gambar 4.2. Rangkaian perhitungan disipasi daya IC LM317 ........................................ 52
Gambar 4.3. Karakteristik IC LM317 .............................................................................. 54
Gambar 4.4. Karakteristik IC LM350 .............................................................................. 54
Gambar 4.5 Bentuk fisik driver LED .............................................................................. 55
Gambar 4.6 Bentuk fisik lampu panggung tampak depan ............................................... 55
Gambar 4.7 Bentuk fisik lampu panggung tampak belakang .......................................... 56
Gambar 4.8 Bentuk fisik lampu panggung tampak samping kanan ................................ 56
Gambar 4.9 Bentuk fisik lampu panggung tampak samping kiri .................................... 56
Gambar 4.10. Tampilan antarmuka awal.......................................................................... 57
Gambar 4.11. Tampilan antarmuka untuk memilih file ................................................... 57
Gambar 4.12. Tampilan antarmuka untuk memainkan musik dan menyalakan lampu .. 57
Gambar 4.13. Grafik hasil pengujian driver LED warna merah terhadap tempo ........... 62
Gambar 4.14. Grafik hasil pengujian driver LED warna hijau terhadap tempo ............. 63
Gambar 4.15. Grafik hasil pengujian driver LED warna biru terhadap tempo ............... 63
Gambar 4.16. Grafik galat hasil pengujian driver LED terhadap tempo ........................ 64
Gambar 4.17. Grafik hasil pengujian kapasitor filter driver LED ................................... 65
Gambar 4.18. Grafik galat hasil pengujian kapasitor filter driver LED .......................... 66
Gambar 4.19. Grafik hasil pengujian regulator linear LED warna merah ...................... 67
Gambar 4.20. Grafik hasil pengujian regulator linear LED warna hijau dan biru .......... 67
Gambar 4.21. Grafik galat hasil pengujian regulator linear ............................................ 68

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 4.22. Grafik hasil pengujian regulator switching untuk LED warna merah ...... 69
Gambar 4.23. Grafik hasil pengujian regulator switching untuk LED warna hijau ........ 69
Gambar 4.24. Grafik hasil pengujian regulator switching untuk LED warna biru .......... 70
Gambar 4.25. Grafik galat hasil pengujian regulator switching untuk LED .................... 70
Gambar 4.26 Grafik hasil pengujian kapasitor filter gate drive MOSFET ..................... 71
Gambar 4.27 Grafik hasil pengujian regulator linear gate drive MOSFET .................... 72
Gambar 4.28 Grafik galat hasil pengujian rangkaian gate drive MOSFET .................... 72
Gambar 4.29. Grafik hasil pendeteksian nada ................................................................. 81
Gambar 4.30. Grafik galat hasil pendeteksian nada ........................................................ 81
Gambar 4.31. Grafik hasil pengujian durasi nada ........................................................... 82
Gambar 4.32. Grafik galat hasil pengujian durasi nada .................................................. 82
Gambar 4.33. Grafik hasil pengujian pendeteksian tempo 61 bpm s.d. 75 bpm ............. 87
Gambar 4.34. Grafik hasil pengujian pendeteksian tempo 76 bpm s.d. 120 bpm ........... 87
Gambar 4.35. Grafik galat hasil pengujian pendeteksian tempo ..................................... 88

xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tabel inisialisasi parameter ............................................................................ 21
Tabel 2.2. Hubungan nada dengan frekuensi .................................................................. 29
Tabel 3.1. Perbandingan kebutuhan induktor .................................................................. 40
Tabel 3.2. Penggunaan port GPIO ................................................................................... 43
Tabel 3.3. Penentuan notasi dan nyala lampu ................................................................. 46
Tabel 3.4. Pengaturan variasi duty cycle ......................................................................... 47
Tabel 4.1. Rata-rata waktu tunggu ................................................................................... 57
Tabel 4.2. Hasil pengujian kondisi nyala lampu dengan masukan file Sample1.wav ..... 60
Tabel 4.3. Hasil pengujian kondisi nyala lampu dengan masukan file Sample2.wav ..... 61
Tabel 4.4. Hasil pengujian kondisi nyala lampu dengan masukan file Sample3.wav ..... 61

xvii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam sebuah pertunjukan seni, cara menyajikan pertunjukan menentukan menarik
tidaknya suatu pertunjukan seni. Penyajian suatu pertunjukan seni dalam suatu panggung
perlu diberi tambahan unsur seni lain. Penambahan unsur ini dibutuhkan agar penyampaian
ekspresi suatu seni dapat disuguhkan secara maksimal. Unsur–unsur tambahan ini dapat
berupa tata panggung, tata suara, dan tata cahaya. Masing–masing unsur mempunyai
keunikan sendiri dalam menghadirkan tambahan nilai estetika dalam pertunjukan.
Tata cahaya dapat memberi kesan visual yang menarik. Cahaya tidak hanya
menerangi pertunjukan, tetapi juga dapat memberikan penegasan ekspresi pada
pertunjukan seni. Tampilan warna yang tercipta dapat membuat pertunjukan tidak
membosankan. Warna-warni dan perubahan cahaya memberikan kesan yang segar
sebagaimana televisi berwarna yang lebih segar dan menarik daripada televisi hitam putih.
Efek terang redup dan kelap-kelip cahaya akan membawa suasana berbeda. Emosi
penonton pertunjukan menjadi terfokus mengikuti perubahan suasana yang dihasilkan.
Kesan visual ini tentu akan lebih bertambah jika dibuat dalam keselarasan dengan
unsur lain. Unsur yang dimaksud yaitu musik. Selain cahaya, musik juga mempunyai
keunikan dalam memberikan suasana tertentu yang mempengaruhi emosi penonton.
Perpaduan cahaya dan musik memberikan peningkatan estetika dan penyampaian ekspresi.
Perpaduan ini perlu diusahakan menjadi selaras, tidak menghasilkan kesan yang berbeda
dalam suatu waktu. Perbedaan kesan yang ditimbulkan bisa berakibat buruknya
pertunjukan inti yang dibuat.
Pada penelitian ini akan dibuat lampu panggung yang terkendali musik. Nyala
lampu akan mengikuti musik yang dimainkan. Ada beberapa unsur dari nyala lampu yang
akan diubah-ubah berdasarkan musik. Unsur tersebut antara lain warna lampu, terang
redup, dan lama nyala tiap warna. Dalam penelitian ini, unsur musik yang berupa frekuensi
(tinggi rendah nada) dan tempo digunakan sebagai masukan pengendalian nyala lampu.
Nilai frekuensi yang didapat digunakan untuk mengatur perubahan warna lampu dan lama
nyala tiap warna. Tempo digunakan untuk mengatur terang redup lampu.

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2
Masukan musik diberikan dengan cara memberikan masukan berupa file musik
pada sistem. File tersebut dimasukkan pada Raspberry Pi. Raspberry Pi mempunyai
kemampuan yang cukup untuk mendapat masukan dan menyimpan file musik. Raspberry
Pi juga dapat memainkan file musik tersebut [1]. Dalam sistem ini, file musik akan
dimainkan bersamaan dengan pengendalian lampu yang dilakukan.
Raspberry Pi tidak hanya digunakan untuk menerima masukan dan memainkan file
musik tersebut. Perangkat ini juga digunakan untuk mengolah sinyal masukan. Hasil dari
pengolahan sinyal berupa tingkatan-tingkatan frekuensi dan tempo. Tingkatan-tingkatan
yang diperoleh menjadi suatu perintah otomatis dalam menghasilkan perubahan nyala
lampu. Perubahan tersebut dicapai dengan memberikan tingkatan sinyal pada lampu.
Sinyal yang dimaksud berupa Pulse Width Modulation (PWM) yang dihasilkan Raspberry
Pi.
Sinyal PWM dengan tingkatan yang berubah-ubah akan menjadi masukan sebuah
driver LED. Driver LED mengubah-ubah tegangan pada LED sehingga terang redup LED
berubah [2]. Raspberry Pi juga mengatur hidup mati lampu. Pengaturan hidup mati lampu
yang dimaksud tidak hanya mengatur hidup mati warna lampu tertentu. Pengaturan hidup
mati lampu juga dimaksudkan dalam pengaturan seberapa lama suatu lampu hidup dan
seberapa lama lampu mati.
Aplikasi pengolahan musik menggunakan Raspberry Pi yang telah ada yaitu
aplikasi sinkronisasi musik dengan lampu menggunakan Musical Instrument Digital
Interface (MIDI) [3]. MIDI merupakan protokol komunikasi yang menghubungkan
instrumen-instrumen musik elektronik (digital) untuk saling berinteraksi dan berinteraksi
dengan komputer [4][5]. MIDI akan mengeluarkan informasi mengenai nada yang
dimainkan masukan [5]. Informasi tersebut diterima komputer atau instrumen lain
kemudian digunakan untuk menentukan keluaran (lampu). Berbeda dengan menggunakan
MIDI yang hanya menginformasikan nada yang dimainkan masukan untuk menentukan
keluaran, penelitian ini menggunakan metode untuk mendeteksi nada dan tempo dengan
pengolahan sinyal. Metode pendeteksian nada dan tempo yang digunakan dalam penelitian
ini belum pernah diaplikasikan menggunakan Raspberry Pi. Metode pendeteksian nada dan
tempo yang digunakan hanya diaplikasikan menggunakan komputer [6][7].

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

1.2. Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian ini yaitu menghasilkan lampu panggung yang berubah-ubah
warna, terang redup, dan lama nyala lampu menurut perubahan data file musik. Perubahan
nyala lampu diharapkan dapat selaras dengan perubahan musik yang dimainkan.
Manfaat dari penelitian ini:
a. Manfaat bagi masyarakat
Masyarakat dapat menikmati pertunjukan seni yang menampilkan keselarasan
antara musik dengan cahaya yang dihasilkan. Masyarakat tidak hanya menikmati sajian
tata cahaya yang menarik. Sajian tata cahaya yang selaras dengan musik akan memberikan
efek saling mendukung antara tata cahaya dan musik. Keselarasan ini akan membuat
perhatian penonton akan suatu pertunjukan terfokus. Ekspresi yang disampaikan pada
pertunjukan tidak menjadi terpecah antara tata cahaya dengan musik. Keselarasan ini
dicapai dengan teknologi baru yang sederhana dan lebih efisien dalam hal finansial dan
ruang.
b. Manfaat bagi ilmu pengetahuan
Penelitian ini akan menambah aplikasi penggunaan Raspberry Pi. Pada saat
penelitian ini dibuat, Raspberry Pi merupakan perangkat yang baru dikembangkan. Hasil
penelitian ini menambah terciptanya karya dalam bidang elektro yang dapat diaplikasikan
dalam pertunjukan seni.

1.3. Batasan Masalah
Perancangan lampu panggung terkendali musik berbasis Raspberry Pi ini
mencakup batasan-batasan sebagai berikut:
a.

Masukan berupa file musik berekstensi wav.

b.

Masukan musik berupa melodi dengan tempo 61 M.M. s.d. 120 M.M. (61 bpm s.d.
120 bpm) dan birama 4/4.

c.

Menggunakan Raspberry Pi sebagai perangkat penerima masukan, pemutar file musik,
pengolah sinyal, pembangkit sinyal Pulse Width Modulation (PWM).

d.

Menggunakan bahasa pemrograman Python.

e.

Pendeteksian nada menggunakan metode Modified Autocorrelation Function
sedangkan penentuan tempo menggunakan metode Beat Tracking.

f.

Menggunakan LED 3Watt warna merah, hijau, dan biru.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4
g.

Variasi warna nyala LED sebanyak 7 variasi yang merepresentasikan 7 nada (C4, D4,
E4, F4, G4, A4, dan B4).

h.

Nyala lampu panggung diubah-ubah menggunakan driver LED dengan masukan Pulse
Width Modulation (PWM) dari Raspberry Pi.

1.4. Metodologi Penelitian
a. Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan dengan pengumpulan informasi dari berbagai literatur.
Literatur tersebut antara lain berupa buku, jurnal, datasheet. Selain itu, informasi
dikumpulkan dari berbagai artikel di internet. Informasi yang dikumpulkan mencakup
informasi mengenai Raspberry Pi, bahasa pemrograman Python, pengolahan sinyal digital,
lampu LED 3Watt, dan driver LED.
b. Perancangan dan Pembuatan Alat

Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem
Perancangan dan pembuatan alat dimulai dari pembuatan hardware. Hardware
yang dibuat berupa rangkaian elektronik driver LED. Perancangan selanjutnya yaitu
perancangan program pengolahan sinyal musik. Penentuan nilai Pulse Width Modulation
(PWM) dilakukan berdasarkan pengolahan sinyal yang dilakukan.
c. Pengambilan data
Pengambilan data dilakukan dengan melihat keluaran Raspberry Pi berupa
informasi pendeteksian nada dan tempo (pengolahan sinyal) dan tegangan keluaran driver
LED. Informasi sinyal PWM yang diamati yaitu frekuensi dan duty cycle. Selain itu,

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5
dilakukan pengambilan data berupa informasi on-off port GPIO dan lama waktu keadaan
on pada port GPIO.
d. Pembuatan analisa dan kesimpulan
Analisa dan pengambilan kesimpulan dibuat atas data yang diperoleh. Data berupa
pengolahan sinyal dibandingkan dengan hasil pendeteksian nada menggunakan perangkat
lunak

Wavanal

[8]

dan

pendeteksian

tempo

menggunakan

perangkat

lunak

AudioRetoucher [9]. Analisa dan pengambilan kesimpulan mengacu pada kesesuaian
sistem yang dibuat dengan perancangan sistem yang diharapkan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI
2.1.Raspberry Pi
Raspberry Pi merupakan komputer dalam satu singleboard. Sistem dalam chip
Raspberry Pi yaitu BCM28351. Chip mengintegrasikan sebuah prosesor (CPU), graphics
processing unit (GPU), dan memori pada suatu unit tunggal [10]. Bagian-bagian Raspberry
Pi adalah sebagai berikut:
1. Prosesor
Presesor berupa chip 32 bit, 700 MHz System on a Chip, dengan arsitektur ARM [11].
Raspberry Pi Model B mempunyai RAM sebesar 512 MB sedangkan Raspberry Pi
Model A mempunyai RAM sebesar 256 MB [10].
2. Slot Secure Digital Card (SD Card)
Raspberry Pi mempunyai slot SD Card. SD Card dibutuhkan sebagai hard drive untuk
menyimpan seluruh data.
3. Port USB
Raspberry Pi Model B mempunyai 2 port USB sedangkan Raspberry Pi Model A
hanya mempunyai sebuah Port USB.
4. Port Ethernet
Raspberry Pi Model B mempunyai port Ethernet dengan standar RJ45.
5. Konektor HDMI
Port HDMI digunakan sebagai penyedia keluaran video dan audio digital. Sinyal
HDMI mampu dikonversi menjadi DVI sehingga dapat digunakan untuk berbagai
monitor.
6. Output Audio Analog
Port audio analog digunakan sebagai penyedia keluaran audio analog untuk speaker
dengan jack standar 3,5mm mini analog audio jack.
7. Keluaran Composite Video
Jack standar tipe RCA menyediakan keluaran untuk sinyal video NTSC dan PAL [12].
Selain itu terdapat port General Purpose Input/Output (GPIO) digunakan untuk
berhubungan dengan suatu hardware eksternal. Raspberry Pi mempunyai 26 pin GPIO.
Gambar 2.1. menunjukkan konfigurasi pin pada port GPIO.

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

Gambar 2.1. Konfigurasi pin pada port GPIO [10]

Pin 4, 9, 14, 17, 20, dan 25 tidak dapat digunakan karena masih dalam tahap
pengembangan [10].
Operating System (OS) pada Raspberry Pi yaitu Linux. Prosesor Broadcom [1][12]
mempunyai device driver dan kode yang tidak terdapat dalam standar Linux distribution.
Ukuran RAM Raspberry Pi berbeda dengan ukuran RAM komputer. Linux distribution
khusus untuk Raspberry Pi dikembangkan dalam mengatasi ketidaksesuaian Raspberry Pi
dengan standar Linux. Linux distribution yang dibuat di antaranya: Raspbian
(direkomendasikan secara resmi), Adafruit Raspberry Pi Educational Linux, Arch Linux,
Xbian, Qton Pi [12].

2.2.Bahasa Pemrograman Python
Python ditemukan oleh Guido van Rossum. Python merupakan bahasa
pemrograman aras tinggi. Program atau script Python dapat langsung dieksekusi, tidak
perlu proses compiling ke kode mesin. Dalam Python, pemrogram tidak perlu menegaskan
sebuah variabel berupa number, list, atau string [12][13]. Python merupakan open source
software. Bahasa pemrograman python masih dikembangkan dan diperbaiki [13].
1. Modul NumPy
NumPy merupakan modul Python untuk scientific computing. Modul mempunyai
kemampuan perhitungan N-dimensional arrays, operasi elemen-elemen, aljabar linier, dan
mampu mengerjakan kode C/C++/Fortran [14].
2. Modul SciPy
SciPy merupakan paket yang menggunakan array NumPy dan memanipulasi data
menggunakan permasalahan standar sains dan keteknikan seperti: integrasi, fungsi
maksimum atau minimum, pemrosesan sinyal dan image, matriks serta statistika [14].

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8
3. Modul RPi.GPIO
GPIO merupakan modul untuk mambaca dan mengendalikan port GPIO pada
Raspberry Pi [12][15].
4. Modul Pexpect
Pexpect merupakan modul Python untuk mengendalikan suatu aplikasi secara
otomatis [16].

2.3. Light Emitting Diode (LED)
Seperti dioda, arus pada LED akan mengalir dari muatan positif semikonduktor ke
muatan negatif. Sisi bermuatan positif disebut anoda dan sisi bermuatan negatif disebut
katoda [17]. Pada penelitian, LED yang digunakan berupa High Power LED berwarna
merah, hijau, dan biru dengan Forward Current sebesar 0,7 A. Forward Voltage ( ) untuk
LED warna merah sebesar 2,0 V s.d. 2,8 V. Forward Voltage untuk LED warna hijau dan
biru sebesar 3,0 V s.d. 3,8 V [18]. Gambar 2.2 menunjukkan gambar High Power LED.

Gambar 2.2. High Power LED [18]

Pada rangkaian yang terhubung secara seri, tegangan seluruh rangkaian adalah
penjumlahan dari masing-masing tegangan [19]. Gambar 2.3 menunjukkan beberapa LED
yang dirangkai secara seri.

Gambar 2.3. LED terhubung seri

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9
Tegangan total beberapa LED yang dirangkai seri dihitung:
(2.1)

Jika seluruh LED mempunyai besar tegangan yang sama, maka
(2.2)

Keterangan:
: Tegangan total rangkaian seri
: Forward Voltage LED
: Jumlah LED

2.4.Driver LED
2.4.1.Penyearah Satu Fasa Gelombang Penuh
Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat diperoleh dengan merangkai
transformator dan 4 buah dioda [20]. Rangkaian penyearah satu fasa gelombang penuh
ditunjukkan oleh Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Rangkaian penyearah satu fasa gelombang penuh [21]

Daya disuplai ke dioda
dan

dan

untuk mendapatkan setengah siklus positif. Dioda

digunakan untuk memperoleh siklus negatif. Gambar 2.5 menggambarkan

gelombang masukan dan gelombang keluaran penyearah [20].

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

Gambar 2.5. Gelombang masukan dan keluaran penyearah [20]

Untuk memperoleh tegangan keluaran yang berupa gelombang dc, keluaran
penyearah dihubungkan dengan suatu filter. Filter berupa kapasitor. Kapasitor akan
mengecilkan ripple pada gelombang keluaran [22]. Gambar 2.6 menunjukkan gelombang
keluaran penyearah setelah dihubungkan dengan filter.

Gambar 2.6. Gelombang keluaran penyearah terhubung filter [23]

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11
Nilai ripple kapasitor filter dapat dihitung sebagai berikut [23]:
(2.3)

Dimana:
: Ripple kapasitor filter
: Tegangan ripple (rms)
: Tegangan keluaran dc (V)
: Arus beban dalam miliamper
: Nilai kapasitor filter dalam mikrofarad

2.4.2.Regulator LM317
Untuk menghasilkan nilai tegangan tertentu, keluaran IC LM317 dihubungkan
dengan resistor pembagi tegangan. IC LM317 membutuhkan pengoperasian dengan
diberikannya beda tegangan antara masukan dengan keluaran. Beda tegangan dipengaruhi
arus yang melewati regulator (semakin besar arus yang dibutuhkan, beda tegangan yang
dibutuhkan juga semakin besar) [23]. Rangkaian regulator IC LM317 ditunjukkan oleh
Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Rangkaian regulator IC LM317 [23]

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12
Tegangan keluaran regulator dapat dihitung menggunakan [23]:
(
dengan

)

(2.4)

dan

Keterangan:
: Tegangan keluaran regulator (V)
: Tegangan referensi (V)
: Arus terminal adjustment (A)
: Resistor pembagi tegangan (Ω)
: Resistor pembagi tegangan (Ω)

2.4.3.Regulator Buck
Regulator Buck adalah regulator yang berfungsi menghasilkan tegangan keluaran
yang lebih rendah dari tegangan masukan. Dalam rangkaian konverter buck, sebuah
MOSFET daya digunakan sebagai saklar tegangan masukan yang melewati induktor dan
LED. MOSFET dihubungkan secara seri dengan induktor dan LED. Induktor digunakan
untuk menyimpan energi ketika MOSFET dalam kondisi on. Energi digunakan untuk
menyediakan arus saat MOSFET dalam kondisi off. Konverter buck menghasilkan arus
yang konstan dalam efisiensi yang tinggi. Konverter buck dapat dirancang dengan efisiensi
di atas 90% [24]. Gambar 2.8 menunjukkan rangkaian konverter buck sebagai driver LED.

Gambar 2.8. Rangkaian converter buck [24]

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13
Nilai kritis induktor [20]:

LC  L 

1 k R
2f

(2.5)

Nilai kritis kapasitor [20]:

CC  C 

1  k 
16 Lf 2

(2.6)

Dengan
(2.7)
(2.8)

Dimana:
: Nilai kritis induktor
: Nilai kritis kapasitor
: Frekuensi penyaklaran
: Duty cycle sinyal penyaklaran
: Hambatan beban
: Tegangan keluaran
: Tegangan masukan
: Arus keluaran

2.5.MOSFET Gate Drive
Rangkaian gate drive digunakan untuk meminimumkan rugi pensaklaran pada
suatu konverter. Rangkaian gate drive dirancang agar menghasilkan transisi pensaklaran
yang cepat. MOSFET merupakan komponen terkontrol tegangan. Pengaturan kondisi on
dan off suatu MOSFET relatif mudah. Kondisi on dapat dicapai jika tegangan gate ke
source melebihi tegangan threshold. Biasanya, tegangan gate ke source MOSFET untuk
mencapai kondisi on yaitu antara 10 V dan 20 V.
Salah satu jenis rangkaian gate drive MOSFET yaitu double emitter-follower atau
totem pole. Rangkaian totem pole terdiri dari sepasang transistor bipolar NPN dan PNP

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14
yang cocok. Gambar 2.9 menunjukkan gambar rangkaian totem pole. Ketika masukan
rangkaian totem pole dalam kondisi high,

akan on dan

akan off, sehingga MOSFET

dalam kondisi on. Ketika masukan rangkaian totem pole dalam kondisi low,
dan

akan off

akan on, sehingga MOSFET dalam kondisi off [22].

Gambar 2.9. Rangkaian totem pole [22]

Pada umumnya, titik referensi ground untuk sinyal masukan dan gate drive tidak
sama [25]. Perlu adanya isolasi antara masukan gate drive yang berupa gelombang pulsa
dengan rangkaian gate drive. Isolasi sinyal masukan dengan rangkaian gate drive dapat
berupa optocoupler. Optocoupler merupakan kombinasi antara infrared light emitting
diode (ILED) dengan sebuah silicon phototransistor. Sinyal input diberikan pada ILED
dan akan didapatkan keluaran pada phototransistor [20]. Gambar 2.10 menunjukkan
rangkaian totem pole terisolasi optis.

Gambar 2.10. Rangkaian totem pole terisolasi optis [22]

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

2.6.Metode Pitch Detection (Metode Modified Autocorrelation Function)
Modified autocorrelation pitch detector bekerja berdasarkan metode centerclipping. Gambar 2.11 menunjukkan blok diagram algoritma pendeteksian pitch. Metode
membutuhkan low pass filter 0 s.d. 900 Hz menggunakan tapis digital Finite Impulse
Response (FIR). Sinyal suara yang telah ditapis kemudian didigitalkan pada sampling rate
( ) 10 kHz dan dibagi menjadi 30ms bagian (300 sampel) [26][27].

Gambar 2.11. Blok Diagram Metode Autocorrelation Pitch Detector [27]

Bagian pertama pemrosesan yaitu komputasi clipping level ( ) untuk 30ms bagian
dari sinyal suara. Clipping level diatur 64% lebih kecil dari nilai peak absolute sample
pada awal dan akhir 10ms. Kemudian, proses center clipping dan infinite peak clipping
dilakukan pada 30ms bagian dari sinyal suara. Hasil proses center clipping dan infinite
peak clipping diasumsikan dalam 3 level : +1 jika sampel melebihi level clipping positif, -1
jika sampel di bawah level clipping negatif, dan 0 untuk keadaan lain [27][28].

[

]

{

Keterangan :
: sinyal keluaran proses center clipping
: sinyal masukan
: level clipping

|

|

(2.9)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16
Setelah proses clipping, proses selanjutnya melakukan perhitungan menggunakan
fungsi autocorrelation 30ms bagian dari sinyal dengan jangkauan lag dari 20 sampel
sampai dengan 200 sampel (periode 2ms sampai dengan 200ms) [27]. Fungsi
autocorrelation adalah sebagai berikut [28]:
∑

(2.10)

Keterangan:
: fungsi autocorrelation
: lag
: sinyal masukan
: panjang sequence yang teranalisis
: jumlah poin autocorrelation yang dihitung

Pada prakteknya, sinyal yang digunakan merupakan sinyal short speech segment.
Hal ini menyebabkan pemrosesan berbasis metode autocorrelation menggunakan fungsi
short-time autocorrelation [28]:

∑

(2.11)

Proses dilanjutkan dengan mencari nilai maksimum dari fungsi autocorrelation.
Jika nilai maksimum melebihi 0,3, bagian maksimum dikategorikan sebagai voiced dan
lokasi bagian maksimum ini merupakan periode pitch. Bagian dengan nilai maksimum
lainnya dikategorikan sebagai unvoiced [26][27]. Frekuensi fundamental (frekuensi pitch)
dapat dihitung [7]:
(2.12)

dengan
(2.13)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17
Keterangan:
: frekuensi fundamental (frekuensi pitch)
: periode pitch
: lag
: periode sampling
: sampling rate

Sebelum melakukan proses autocorrelation, sinyal dites menggunakan Silence
Detector. Tes ini menentukan amplitudo puncak sinyal cukup besar atau tidak. Threshold
terpilih pada ⁄

dari nilai puncak sinyal absolut. Jika puncak sinyal di atas threshold,

bagian sinyal dianggap sebagai sinyal speech, proses komputasi Pitch Detection dilakukan.

Jika puncak sinyal di bawah threshold, bagian sinyal dianggap sebagai unvoiced (silence)
dan tidak dilakukan komputasi [26][27].

2.7.Metode Beat Tracking
Gambaran sistem beat tracking ditunjukkan pada Gambar 2.12. Pada metode beat
tracking yang digunakan, ada tiga keluaran dari hasil sistem yaitu beat time, beat type, dan
current tempo. Keluaran ini disebut beat information (BI) [6].

Gambar 2.12. Proses beat tracking [6]

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18
Mula-mula sinyal masukan yang berupa sinyal analog diubah menjadi sinyal digital
dalam bagian A/D Conversion. Pada bagian analisis frekuensi, onset-time finders
mendeteksi onset time pada jangkauan spektrum frekuensi yang berbeda, hasilnya
ditransformasikan oleh onset-time vectorizers dalam bentuk vektor dan disebut onset-time
vector. Pada bagian beat prediction, sistem mengatur agen-agen yang membuat hipotesis
paralel berdasarkan onset time vector. Masing–masing agen menghitung inter-beat interval
dan memprediksi beat time berikutnya. Agen-agen dan chord change checker menentukan
beat type. Hypothesis manager mengumpulkan seluruh hipotesis dan menentukan keluaran
akhir [6].

2.7.1.Analisis Frekuensi
Pada bagian analisis frekuensi, spektrum frekuensi dan onset time vectors
diperoleh. Pita frekuensi penuh dipecah menjadi beberapa jangkauan frekuensi [6].

2.7.1.1.Fast Fourier Transform (FFT)
Spektrum frekuensi dihitung dengan FFT menggunakan Hanning window. Dalam
implementasi ini, sinyal input didigitalkan menjadi 16 bit/22,05 kHz. FFT digunakan untuk
mendapatkan komponen-komponen onset pada bagian analisis frekuensi. FFT dihitung
dengan window size 1024 sampel, dan window digeser 256 sampel, resolusi frekuensi
21,53Hz dan discrete time step 11,61 ms (1 frame-time). FFT juga digunakan untuk
menentukan perubahan chord pada bagian beat predicton. FFT dihitung dalam audio down
sampled 16 bit/11,025 kHz dengan window size 1024 sampel, dan window digeser 128
sampel, resolusi frekuensi 10,77 Hz dan time step 1 frame-time [6].

2.7.1.2.Penguraian Komponen-Komponen Onset
Komponen–komponen frekuensi diuraikan sebagai komponen onset. Komponenkomponen frekuensi merupakan komponen frekuensi pada saat daya meningkat secara
cepat. Gambar 2.13 menunjukkan penguraian komponen onset [6][29].

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

Gambar 2.13. Penguraian komponen onset [29]

Komponen frekuensi

diuraikan menjadi komponen onset dengan derajat

onset [6][28]:

dengan kondisi

(

{
(

)
)

(

(2.14)

(2.15)
)

(2.16)

Keterangan:
: komponen frekuensi
: waktu
: frekuensi
: daya sebelumnya

2.7.1.3.Onset-time finders
Langkah perrtama dalam pengolahan sinyal audio yaitu penguraian sinyal untuk
menghasilkan onset time. Sinyal diuraikan menjadi beberapa tingkatan frekuensi.
Frekuensi diuraikan menjadi tujuh jangkauan frekuensi (0–125 Hz, 125–250 Hz, 250–500
Hz, 0.5–1 kHz, 1–2kHz, 2–4kHz, and 4–11kHz). Setiap onset time diperoleh dengan
menemukan peak time menggunakan peak picking [6].
∑

(2.17)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

2.7.1.4.Onset-time Vectorizer
Setiap onset-time vectorizer mentransformasi hasil dari seluruh onset-time finders
menjadi sebuah sequence of onset-time vector. Vektor tersebut merupakan gabungan onset
time yang sama dalam seluruh jangkauan frekuensi. Dalam sistem ini, tiga buah vectorizers
mentransformasikan onset times dari tujuh finders menjadi tiga sequence of sevendimensional onset-time vector dengan bobot frekuensi yang berbeda-beda (pada seluruh
jangkauan frekuensi, jangkauan frekuensi rendah dan jangkauan frekuensi menengah).
Hasil dari proses onset-time vectorizer dikirim ke bagian beat prediction [6].

2.7.2.Beat Prediction
Dalam proses beat prediction terdapat agen-agen yang mengolah sequence of
onset-time vector berdasarkan strategi yang berbeda-beda dan mempertahankan hipotesis
masing-masing. Setiap hipotesis terdiri dari sebuah predicted next-beat time, masingmasing beat type (tipe half-note-level, tipe measure level) dan current inter-beat interval.
Relasi antara onset-time vectorizer, agen-agen, dan chord change checker pada proses beat
prediction ditunjukkan oleh Gambar 2.14. Hipotesis-hipotesis ini digabungkan oleh
hypothesis manager. Hipotesis yang paling handal dianggap sebagai keluaran sistem [6].

Gambar 2.14. Relasi onset-time vectorizer, agen-agen, dan chord change checkers [6]

Seluruh agen dijadikan berpasangan. Dua agen yang berpasangan memeriksa interbeat interval dan memprediksi next-beat time. Prediksi dari kedua agen akan selalu
berbeda sebesar setengah inter-beat interval. Satu agen berinteraksi dengan agen lain pada
prediction field, yang merupakan expectancy curve yang merepresentasikan next-beat time

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21
yang diharapkan. Gambar 2.15 menunjukkan interaksi dua agen yang berpasangan. Tinggi
masing-masing puncak lokal pada prediction field dapat ditafsirkan sebagai kemungkinan
posisi next-beat. Dua agen beriteraksi satu sama lain dengan menghambat (inhibit) masingmasing prediction field [6].

Gambar 2.15. Interaksi agen [6]

Ada empat parameter yang digunakan untuk menentukan strategi dalam membuat
hipotesis oleh setiap agen [6]. Parameter yang digunakan terdaftar dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Tabel inisialisasi parameter [6]

Keterangan:
1. Parame