perancangan sistem konversi nada tunggal gitar ke dalam not balok

Tugas Akhir - 2011
PERANCANGAN SISTEM KONVERSI NADA TUNGGAL GITAR KE DALAM NOT
BALOK MENGGUNAKAN FAST FOURIER TRANSFORM (FFT)
Rianda Chaerun¹, Jangkung Raharjo², Bambang Hidayat³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Konversi instrumentasi alat musik gitar ke dalam not balok merupakan suatu proses merubah
inputan yang berupa data wav hasil rekaman permainan gitar menjadi nada-nada yang
digambarkan dalam not balok. Program konversi yang dirancang harus dapat mendeteksi
frekuensi dari nada yang dimainkan sehingga dapat diterjemahkan menjadi nada-nada dalam not
balok. Selain itu program juga harus dapat mendeteksi tempo yang dimainkankarena akan
berpengaruh pada nilai ketukan not.
Pada tugas akhir ini, program konversi dibangun dengan memanfaatkan algoritma Fast Fourier
Transform (FFT). FFT mampu merubah sinyal dari domain waktu menjadi domain frekuensi.Dan
FFT dapat mengenal dan mendeteksi suara inputan dan merubah ke dalam not Balok. Data yang
digunakan sebagai inputan adalah data berformat *.wav hasil rekaman permainan gitar.
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa kualitas dan keakuratan not balok yang didapatkan
dipengaruhi oleh ketepatan bermain gitar (kualitas inputan), jumlah titik FFT, lebar frame dan
overlap.Pada program konversi ini digunakan nilai parameter skala lebar frame1024 dan
overlap512 sebagai salah satu nilai yang mewakili dalam pendeteksian onset. Sedangkan titik FFT
yang mewakili dalam konversi adalah 44100. Selain itu ketepatan dan ketelitian cara bermain
gitar juga berpengaruh terhadap kualitas data inputan.
Kata Kunci : Conversion Program of Musical Instruments Guitar Into The Musical Notes, Fast
Fourier Transform, FFT Algorithm
Abstract
Conversion Program of Musical Instruments Guitar Into The MusicalNotes is aprogram to
changethe form ofdatainputwavrecordingguitarintotonesthatare describedinmusical notes. The
conversionprogrammust bedesignedtodetect thefrequencyof thetonesthat are recorded so that it
canbe translatedintothe tonesofmusical notes.
In this final project, the application alsomust be able todetect thetempo ofthewav inputbecause it
willaffectthevalue ofnotesbeats. The conversion programis builtby using
theFastFourierTransform(FFT) algorithm. FFTis ableto change thesignalfromtime domainintothe
frequency domain. The datausedasinputdataformatisrecordingguitar in wav file.
The test resultsshowedthatthe qualityandaccuracy ofmusical notesis affectedby
theaccuracyobtainedguitar playing(quality input), FFT point,wide frameandoverlap. In this
conversion program used wide frame 1024 and overlap 512 as one of the values that represent the
onset detection.Beside that, this conversion also take 44100 as FFT point. In addition,the
accuracyandprecision ofhowto playguitar, also affected the quality ofinput data.
Keywords : Conversion Program of Musical Instruments Guitar Into The Musical Notes, Fast
Fourier Transform,FFT Algorithm
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
1. Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang
Musik merupakan sarana untuk menyimpan hasil karya seseorang. Dan
hampir semua notasi musik dituliskan ke dalam not balok. Not balok adalah
susunan nada yang ditulis dalam paranada, dan dibagi dalam beberapa birama.
Setiap nada memiliki frekuensi yang berbeda, sehingga menyebabkan penempatan
posisi not pada garis paranada dilakukan berdasarkan tinggi-rendahnya nada
tersebut.Dengan keterbatasan pendengaran manusia yang tidak bisa mendeteksi
nada secara alami, serta paradigma yang ada dalam masyarakat bahwa hanya
orang yang sudah lamabermainmusik saja yang yang dapat mengetahuinada-nada
pada alat musik dan menciptakan musik sendiri untuk dituliskan ke dalam not
balok, maka permasalahan yang timbul adalah bagaimana cara mengkonversi
instrumentasi yang dimainkan oleh manusia lewat alat musik ke dalam not balok.
Gitar merupakan alat musik yang sering kita jumpai dalam kehidupan
sehari hari. Cara memainkan gitar yaitu dengan memetik dawai yang ada pada
badan gitar. Saat ini hampir semua kalangan dapat memainkan alat musik ini
karena gitar merupakan salah satu alat musik yang mudah dipelajari, tetapi tidak
semua orang yang baru mempelajari gitar dapat mengetahui nada-nada yang
dimainkan, hanya dengan mendengarnya. Oleh karena itu penulisan not balok
juga sangat membantu bagi orang-orang yang baru mempelajari gitar, untuk lebih
menguasai cara memetik gitar, serta memahami nada-nada dan posisi nada-nada
tersebut pada gitar. Penulisan not balok juga dapat membantu bagi mereka yang
sudah memahami nada dan cara bermain gitar, mereka dapat mengetahui cara
menekan senar gitar lebih baik lagi dengan melihat hasil penulisan not balok dari
nada yang sudah dimainkan.
Proses
konversi
membutuhkan
suatu
algoritma
yaitu
FFT.
FastFourierTransform (FFT) adalah suatu algoritma yang efisien untuk
menghitung Transformasi Fourier diskrit (DFT) dan inversenya.Pemilihan
algoritma FastFourierTransform juga dikarenakan algoritma tersebut dapat
mengubah sinyal digital dari domain waktu ke domain frekuensi.Perananalgoritma
1
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
FFT disini adalah mendeteksi dan menganalisa frekuensi dari suatu sinyal musik,
lalu frekuensi tersebut disesuaikan dengan frekuensi referensi sehingga
didapatkan nada terdeteksi.
Dari masalah yang ada di atas, maka dipilihlah topik konversi suara alat
musik gitar ke dalam not balok. Adapun maksud dari penulisan tugas akhir ini
yaitu untuk menuliskan hasil pengenalan nada dalam bentuk not balok. Perlunya
dilakukan konversi adalah untuk menganalisa ketepatan nada yang dimainkan dan
memudahkan manusia untuk membuat not balok. Selain itu dilakukannya
konversi adalah untuk mengubah bentuk signal analog yang berasal dari alat
musik gitar menjadi signal digital sehingga dapat diproses oleh komputer yang
kemudian dituliskan ke dalam not balok. Konversi juga diperlukan
untuk
mengetahui masing-masing frekuensi dari setiap nada yang dimainkan melalui
proses perubahan signal digital dari domain waktu ke domain frekuensi dengan
fourier transform. Dari latar belakang inilah, maka diambil tujuan dari Tugas
Akhir ini adalah untuk menganalisa dan membangun program pengkonversian file
suara alat musik gitar ke not balok.
1.2.
Perumusan Masalah
Permasalahan yang dijadikan objek penelitian dalam Tugas Akhir ini
adalah :
1. Bagaimana mengubah format file wav ke dalam data frekuensi yang
kemudian dikonversi ke not balok.
2. Kebutuhan akan suatu algoritma, yaitu FFT, yang dapat mendeteksi
frekuensi nada yang dihasilkan oleh alat musik gitar yang dimainkan.
3. Mengukur ketepatan nada dari alat musik gitar yang dimainkan.
4. Bagaimana melakukan segmentasi suara untuk mendapatkan posisi onset.
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah:
1. File format raw yang digunakan dalam Tugas Akhir ini diperoleh dengan
memainkan alat musik gitar secara klasik.
2
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
2. File format raw hasil rekaman gitar yang akan diproses adalah musik yang
telah disimpan sebelumnya dalam format raw PCM (salah satu bentuk file
suara .wav), beresolusi 16-bit, dengan frekuensi antara 22.050 Hz sampai
44.100 kHz.
3. Nada yang dimainkan adalah nada asli, yang artinya bukan nada yang
dinaikkan ½ (#) dan bukan nada yang diturunkan ½ (b).
4. Suara inputan jernih, tidak ada noise.
5. Nada dasar Gitar G=do. Nada dasar tidak dapat dinaikkan atau diturunkan.
6. Not yang digunakan adalah not penuh (4 ketuk) sampai not seperdelapan
(½ ketuk).
7. Oktaf yang digunakan hanya 2 oktaf.
1.4.
Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Mentransformasikan file wav hasil rekaman gitar ke dalam not balok
dengan mengkonversinya.
2. Penggunaan FFT sebagai algoritma untuk mendeteksi dan menganalisa
nada yang dimainkan.
3. Menganalisa ketepatan nada dan frekuensi nada.
4. Mendeteksi onset dengan melakukan analisa fourier secara short-time dan
melakukan penjumlahan power spektrum-nya.
1.5.
Metodologi Penyelesaian Masalah
Metodologi yang digunakan dalam memecahkan masalah di atas adalah
dengan menggunakan langkah-langkah berikut:
a. Studi Literatur :
Studi literatur bertujuan mempelajari dasar teori dan literatur mengenai
program konversi yang akan dibangun, algoritma yang dipakai yaitu FFT
dan penerapannya, serta kebutuhan dalam menganalisa dan merancang
Program Konversi Nada Alat Musik Gitar ke dalam not balok.
3
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
b. Pengumpulan Data:
Pada tahap ini, dilakukan pengumpulan data wav dari alat musik gitar
yang dimainkan, sebagai data inputan sementara. Data lain yang
dikumpulkan adalah data frekuensi standar nada tiap interval. Data ini
akan digunakan untuk mencocokkan frekuensi nada yang dimainkan
dengan nada referensi.
c. Analisis dan Desain :
Tahap analisis meliputi analisa kebutuhan, analisa data yang diperoleh,
analisa ketepatan nada dan frekuensi nada serta analisa kecepatan waktu
konversi.
Tahap design sistem meliputi :
Perancangan Interface
Merancang interface yang user friendly agar mudah digunakan.
Implementasidesign yang telah dirancang, seperti program perekam
sederhana suara gitar, penerapan algoritma FFT dalam pendeteksian nada,
serta pengkonversian ke dalam not balok dibangun dengan bahasa
pemrograman Matlab.
d. Testing dan analisis hasil.
Dalam tahap testing ini akan diadakan pengujian mengenai Tugas Akhir
yang dibuat dan sekaligus melakukan analisa terhadap hasil perangkat
lunak. Analisa mencakup analisa ketepatan nada dan frekuensi. Selain itu
juga dilakukan analisis apakah hipotesis awal yang dibuat dapat diterima
atau ditolak.
e. Penyusunan laporan
Pengambilan kesimpulan dari hasil analisis yang telah dilakukan pada
tahap sebelumnya untuk kemudian disusun laporan terhadap analisis yang
telah dilakukan.
4
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
1.6.
Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini terdiri dari beberapa bagian yaitu:
BAB I
PENDAHULUAN
Berisilatar
belakang,perumusanmasalah,batasanmasalah,tujuan,
metodologi penyelesaian masalah dan sistematika
penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI
Berisi penjelasan singkat mengenai konsep-konsep
yang mendukung dibuatnya sistem ini. Konsep yang
digunakan untuk sistem ini adalah FastFourier
Transform (FFT).
BAB III
DESAIN DAN IMPLEMENTASI
Berisi
rincian mengenai
desain sistem
serta
implementasi yang dibuat.
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Berisi
rincian
mengenai
mengenai
pengujian
terhadap sistem yang disertai dengan analisa hasil
pengujian.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan yang diambil berdasarkan sistem
yang telah dibuat disertai dengan kesimpulan.
5
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada program konversi
Instrumentasi Alat Musik Gitar ke dalam Not Balok dengan Penerapan Algoritma
Fast Fourier Transform (FFT), dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai
berikut:
1. Semakin besar titik yang digunakan dalam perhitungan algoritma FFT, maka
data yang dihasilkan akan menunjukkan hasil yang semakin baik. Nilai titik
FFT yang mewakili dalam program konversi ini adalah 44100.
2. Semakin baik cara memetik gitar seseorang, dalam arti ketepatan dan
penekanan senar gitar bagus, semakin akurat data wav yang dihasilkan
sehingga proses konversi dan penggambaran not balok akan semakin akurat.
3. Kualitas penentuan onset dan segmentasi ditentukan oleh besarnya nilai
parameter lebar frame dan overlap. Lebar frame dan overlapyang mewakili
dalam program konversi ini adalah 1024 dan 512(50% dari lebar frame).
4. Kemampuan algoritma FFT untuk mentransformasikan sinyal dari domain
waktu ke domain frekuensi membuat algoritma ini dapat digunakan dalam
program konversi data wav ke dalam not balok.
5.2. Saran
Dari hasil evaluasi dan analisis pada sistem konversi Instrumentasi Alat
Musik Gitar ke dalam Not Balok dengan Penerapan Algoritma Fast Fourier
Transform (FFT) menunjukkan bahwa program konversi ini masih dapat
dikembangkan menjadi lebih baik lagi.
Pengembangan yang dapat dilakukan dalam program konversi ini adalah
pada penelitian selanjutnya sebaiknya variasi nada yang dimainkan dapat
ditambah. Sehingga bukan hanya nada asli yang diinputkan, tetapi juga nada yang
dinaikkan ½ (#) dan bukan nada yang diturunkan ½ (b). Selain itu, pada penelitian
selanjutnya
not
yang
digunakan
diharapkan
tidak
hanya
sampai
not
62
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
seperdelapan(½ ketuk), tetapi juga not seperenambelas(1/4 ketuk) dan not
sepertigapuluhdua (1/8 ketuk).
63
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2011
Daftar pustaka
[1]
Analisis of a wav
line.http://www.ymec.com/hp/signal2/gitar1.htmdidownloadpad
a 26 November 2010 pukul 11.08 WIB
[2]
Andrew DeBellis, Mark. 1995. Musik and Conceptualization. United
States : Cambridge press
[3]
Audio Filter.FFT. Filtering. Framming. HFC. Normalization. Root of
Unity. Signal. Window Function.Http://en.wikipedia.org/
[4]
Beauchamp, James. 2006. Analysis, Synthesis, and Perception of
Musical Sound. New York: Springer
[5]
Brigham, E. Organ. 1988. The Fast Fourier Transform And Its
Application. Singapore : Prentice Hall, Inc
[6]
John G Proakis dan Dimitri G. Monoakis, Digital Signal Processing :
Principles,Algorithms, & Applications, Prentice Hall, Inc,
Englewood Cliff-New Jersey, 1996.
[7]
Hunt, Brian R., Ronald L. Lipsman, dan Jonathan M. Rosenberg. 2001.
“A Guide to Matlab for Beginners and Experienced Users”. New
York: Cambridge University Press.
[8]
Kinnunen, Tomi. 2003. Spectral Features for Automatic TextIndependent Speaker Recognition. Finland
Lindsay, Ken. 2006. Optimization Strategies For FFT Use In Musical
Audio Analysis. Oregon USA : Ashland
[9]
[10]
Loren D. Enochson and Robert K. Otnes (1968). Programming and
Analysis for Digital Time Series Data. U.S. Dept. of Defense,
Shock and Vibration Info. Center. pp. 142.
[11]
Manipulated wav files.
http://aldiena.qweinhorn.co.cc/2010/11/mengenal-berbagaijenis-format-file.htmldidownload pada 26 november 2010 pukul
11.50 WIB
[12]
Maragos,Petros . 2008. Multimodal pocessing and interaction : audio,
video, text. New York: Spinger Science.
Masri, P.; A. Bateman. 1995. "Identification of nonstationary audio
signals using the FFT, with application to analysis-based
synthesis of sound" in IEE Colloquium on AudioEngineering.
[13]
[14]
Marion Mason, Robert. 1985. Modern methods of musik analysis using
computers. United States : Schoolhouse Press.
[15]
Register, Andi H. 2007. “A Guide To Matlab Object Oriented
Programming”. New York : Scitech Publishing.
Schilling, Robert. 2006. Fundamentals of Digital Signal Processing
Using MATLAB. New York: Cengange Learning.
[16]
64
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi