Perancangan Sistem Konversi Nada Tunggal Biola Menjadi Not Balok.

ABSTRAK

Musik merupakan suatu sarana yang dapat membantu manusia dalam menyimpan dan mengapresiasi karyanya dan biasanya digambarkan dalam bentuk notasi balok dengan unsur-unsur paranada, garis birama, bar, tanda kunci, dan garis penutup. Manusia memiliki keterbatasan untuk mendeteksi nada secara alami, kecuali seseorang tersebut telah lama bermain musik dan dapat mengetahui nada-nada musik yang dihasilkan serta menuliskannya ke dalam bentuk not balok. Konversi instrumentasi nada biola ke dalam not balok merupakan suatu proses mengubah inputan yang berupa data file .wav hasil rekaman permainan biola menjadi nada-nada yang digambarkan dalam bentuk not balok. Program konversi yang dirancang harus dapat mendeteksi frekuensi dari nada yang dimainkan sehingga dapat diterjemahkan menjadi nada-nada dalam not balok. Program konversi dirancang dengan menggunakan algoritma Fast Fourier Transform (FFT). FFT mampu merubah sinyal dari domain waktu menjadi domain frekuensi, mengenal, dan mendeteksi suara yang diinput untuk dikonversi menjadi not balok. Pengujian dilakukan dengan berbagai kondisi dan tipe rekaman. Hasil pengujian yaitu didapatkan nilai akurasi sebesar 76.48%.

ABSTRACT

Music can help people to keep and appreciate they art that usually described in a music notation with elements of staves, the bar line, bar, clef, and bold double bar line. Humans have limitation for detecting the pitch naturally, unless a person has been a long time playing music and can identify musical pitch and described into the musical notation. Violin pitch instrument conversion into the music notation is a process of transform the input of violin recordings in data .wav into musical notation. The conversion program which is designed must be able to detect the frequency of the pitch that played so that it can be translated into musical notation. The conversion program is designed using Fast Fourier Transform (FFT) algorithms. FFT is able to transform the signal from the time domain into the frequency domain, identify, and detect sound input to be converted into musical notes. Program testing is done by variety of conditions and type of recording. The accuracy value obtanied from test result is 76.48%.

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ORISINALISTAS LAPORAN PENELITIAN ... i

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iii

PRAKATA ... iv

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR NOTASI/ LAMBANG ... xiv

DAFTAR ISTILAH ... xv

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Ruang Lingkup ... 3

1.4 Tujuan Pembahasan ... 3

1.5 Sumber Data ... 3

1.6 Sistematika Penyajian ... 4

BAB 2 KAJIAN TEORI ... 5

2.1 Musik ... 5

2.3.2 Filtering ... 11

2.3.3 Normalisasi ... 11

2.4 Transformasi Fourier ... 12

2.5 Onset Detection Function ... 15

2.6 Matlab ... 15

BAB 3 ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM ... 17

3.1 Analisis Sistem ... 17

3.1.1 Recording ... 19

3.1.2 Pre-processing ... 19

3.1.3 Onset Detection Function ... 20

3.1.4 Fast Fourier Transform dan Pengenalan Nada ... 20

3.1.5 Penggambaran Not Balok ... 21

3.2 Pemodelan ... 21

3.2.1 Use Case Diagram ... 22

3.2.2 Activity Diagram ... 22

BAB 4 IMPLEMENTASI ... 29

4.1 Hasil Tampilan ... 29

4.1.1 Tampilan Awal Aplikasi ... 29

4.1.2 Tampilan Not balok ... 30

4.2 Implementasi Aplikasi ... 30

4.2.1 Implementasi Fungsi Utama ... 30

4.2.2 Implementasi Pre-Processing ... 31

4.2.3 Implementasi Pendeteksi Onset ... 33

4.2.4 Implementasi Pencarian Frekuensi ... 34

4.2.5 Implementasi Frekuensi Menjadi Not Balok ... 36

4.3.1 Permasalahan... 37

4.3.2 Solusi Permasalahan ... 37

BAB 5 PENGUJIAN ... 39

5.1 Hasil Pengujian ... 39

5.1.1 Pengujian dengan Noise Maksimal ... 48

5.1.2 Pengujian Long Song ... 50

5.1.3 Hasil Perhitungan Presentase Keakuratan ... 51

5.2 Pembahasan ... 52

BAB 6 SIMPULAN DAN SARAN ... 54

6.1 Simpulan ... 54

6.2 Saran ... 54

DAFTAR PUSTAKA ... 56

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh Garis Paranada ... 7

Gambar 2.2 Tanda Kunci (Clef) G ... 7

Gambar 2.3 Tangga Nada C Sebanyak 1 Oktaf ... 8

Gambar 2.4 Diagram Blok Sistem Pengenalan Suara Secara Umum (online / offline) ... 9

Gambar 3.1 Proses Konversi Nada ... 18

Gambar 3.2 Use Case Diagram Sistem Konversi Nada ... 22

Gambar 3.3 Activity Diagram Konversi Nada Biola ... 23

Gambar 3.4 Activity Diagram Recording ... 24

Gambar 3.5 Activity Diagram Pre-processing ... 25

Gambar 3.6 Activity Diagram Onset Detection Function ... 26

Gambar 3.7 Actvity Diagram Proses Fast Fourier Transform dan Pengenalan Nada ... 27

Gambar 3.8 Activity Diagram Penggambaran Not Balok ... 28

Gambar 4.1 Tampilan Awal Aplikasi ... 29

Gambar 4.2 Tampilan Not Balok ... 30

Gambar 4.3 Implementasi Fungsi Utama ... 31

Gambar 4.4 Implementasi Pre-Processing ... 31

Gambar 4.5 Grafik Frekuensi Sebelum Difilter ... 32

Gambar 4.6 Grafik Frekuensi Sesudah Difilter... 32

Gambar 4.7 Implementasi Fungsi Pendeteksi Onset ... 33

Gambar 4.8 Implementasi Pencarian Frekuensi ... 34

Gambar 4.9 Implementasi Penggambaran Not Balok ... 36

Gambar 5.1 Contoh Frekuensi Permainan Biola (Gesek) ... 39

Gambar 5.2 Contoh Frekuensi Permainan Biola (Petik) ... 40

Gambar 5.3 Hasil Output Single Note C Tanpa Noise ... 47

Gambar 5.4 Hasil Output C Scale Tanpa Noise ... 47

Gambar 5.5 Hasil Output Short Song (Twinkle) Pizzicato Tanpa Noise ... 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Frekuensi Nada Oktaf 4 ... 6

Tabel 2.2 Harga Not dan Tanda Istirahat ... 7

Tabel 2.3 Contoh Nilai Diskrit ... 13

Tabel 2.4 Contoh Perhitungan DFT Sinyal Suara ... 14

Tabel 5.1 Tabel Hasil Pengujian Aplikasi Scovio ... 41

Tabel 5.2 Tabel Hasil Perhitungan Nilai Error Pada Pengujian dengan Pemutaran MP3 ... 49

DAFTAR NOTASI/ LAMBANG

Final State Kondisi akhir ketika objek

berhenti memberikan respon

State Kondisi sebuah entitas

Transition

Notasi/ Lambang Use Case dari UML Distilled [1]

DAFTAR ISTILAH

Feeling Perasaan yang tepat dalam bermain biola untuk mendapatkan nada yang akurat, karena biola tidak memiliki fret (batasan tiap senar).

Pitch Tinggi rendahnya nada dalam suatu bunyi.

Fretless Tidak memiliki fret (batasan tiap senar).

Kromatis Nada yang dinaikkan ½ nada (#) atau nada yang diturunkan ½ nada (♭).

Noise s_{inyal-sinyal yang tidak diinginkan yang selalu ada}

dalam suatu sistem transmisi.

Oktaf Sebuah interval (jarak antara nada satu ke nada yang lainnya) antara sebuah not dengan not yang sama, namun dengan frekuensi lebih tinggi.

Vibrato Usaha untuk memperindah sebuah lagu dengan cara memberi gelombang/suara yang bergetar teratur, biasanya di terapkan di setiap akhir sebuah kalimat lagu.

Onset Sebuah frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada frekuensi lainnya pada suatu sampel suara.

Threshold Ambang batas pada tepian atas/bawah suatu frekuensi.

Single Note Satu buah nada yang dimainkan.

Scale Suatu susunan berjenjang dari nada-nada pokok suatu sistem nada (tangga nada), mulai dari salah satu nada dasar sampai dengan nada oktafnya, misalnya do, re, mi, fa, so, la, si, do. (C, D, E, F, G, A, B, C’)

Arco Teknin bermain biola dengan cara digesek.

Pizzicato Teknin bermain biola dengan cara dipetik dengan jari tangan kanan.

False Nada yang sumbang, biasanya frekuensinya berada dibawah frekuensi seharusnya.

Tempo Istilah musik untuk menentukan cepat atau

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Musik merupakan sebuah sarana untuk menyalurkan hasil karya atau apresiasi seseorang. Sebuah hasil karya musik biasanya disimpan dengan beberapa cara penulisan notasi musik, diantaranya yaitu not balok. Not balok adalah sistem penulisan lagu atau karya musik yang dituangkan dalam bentuk gambar dengan unsur-unsur paranada, garis birama, bar, tanda kunci, dan garis penutup. Not balok digambarkan sesuai tinggi rendahnya nada musik. Setiap nada musik yang dihasilkan memiliki frekuensi yang berbeda [3]. Manusia memiliki keterbatasan untuk mendeteksi nada secara alami, kecuali seseorang tersebut telah lama bermain musik dan dapat mengetahui nada-nada musik yang dihasilkan serta menuliskannya ke dalam bentuk not balok [4]. Selain itu, memainkan musik dan menuliskan not balok secara bergantian menimbulkan kesulitan dalam menciptakan suatu karya musik. Dari keterbatasan ini, maka timbul sebuah masalah yaitu konversi nada yang dihasilkan alat musik menjadi not balok.

Biola merupakan alat musik berdawai yang dimainkan dengan cara digesek. Biola memiliki empat jumlah senar yaitu G, D, A, dan E. Alat musik ini merupakan alat musik yang paling banyak digunakan dalam suatu komposisi

orchestra [5]. Tidak banyak orang yang bisa memainkan biola karena instrumen

2

mengambil sampel rekaman gelombang suara pada rata-rata tertentu [7]. Pada penelitian tugas akhir ini, jenis suara yang akan lebih difokuskan yaitu suara

digital. Untuk melakukan konversi nada, suara analog perlu diubah terlebih

dahulu menjadi suara digital. Data hasil rekaman lalu diproses kembali untuk pengenalan nada sehingga dapat dikenali. Dalam proses konversi nada, dibutuhkan suatu algoritma yaitu FFT (Fast Fourier Transform). FFT adalah suatu algoritma yang diterapkan dalam beragam bidang dari pengolahan sinyal

digital dan memecahkan persamaan diferensial parsial menjadi

algoritma-algoritma untuk penggandaan bilangan integer dalam jumlah banyak. Ada pun kelas dasar dari algoritma FFT yaitu decimation in time (DIT) dan decimation in

frequency (DIF). Algoritma Fast Fourier Transform dapat mengubah sinyal

digital dari domain waktu atau periode ke domain frekuensi. Fungsi algoritma

FFT dalam penelitian ini adalah mendeteksi dan menganalisa frekuensi yang didapat dari suatu nada musik. Frekuensi tersebut kemudian dibandingkan dan disinkronkan dengan frekuensi data atau referensi sehingga nada musik dapat dideteksi. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk mengubah bentuk

signal analog yang berasal dari alat musik biola menjadi signal digital sehingga

dapat diproses lebih lanjut oleh komputer yang kemudian dituliskan ke dalam not balok. Selain itu, maksud dari dilakukannya konversi adalah untuk menggambarkan hasil keluaran nada musik ke dalam bentuk not balok. Konversi dari nada menjadi not balok diperlukan untuk menganalisis keakuratan nada yang dimainkan dengan cara dituliskan ke dalam bentuk not balok.

1.2Rumusan Masalah

Berikut adalah beberapa masalah yang dapat dirumuskan dalam pembuatan program ini :

1. Bagaimana melakukan konversi suara biola (format file .wav) menjadi bentuk notasi not balok?

3

1.3Ruang Lingkup

Ruang lingkup yang dibatasi dalam pembuatan program ini yaitu :

1. File format .wav yang digunakan dalam seminar tugas akhir ini diperoleh

dengan memainkan beberapa nada pada biola secara klasik.

2. File format .wav hasil rekaman biola yang akan diproses adalah musik yang

telah disimpan sebelumnya dalam format .wav, beresolusi 16-bit, dengan frekuensi antara 22.050 kHz sampai dengan 44.100 kHz.

3. Terdapat dua jenis rekaman yang digunakan yaitu rekaman dengan noise dan tanpa noise.

4. Nada dasar biola pada kunci G tidak dapat dinaikkan atau diturunkan.

5. Not yang digunakan adalah not penuh (4 ketuk), not setengah (2 kteuk), not seperempat (1 ketuk), dan not seperdelapan (½ ketuk).

6. Jumlah oktaf yang digunakan hanya 1 oktaf.

7. Tidak ada tanda diam dan garis pemisah birama yang digambarkan dalam hasil pengkonversian ini.

8. Rekaman suara biola sebaiknya tidak menggunakan vibrato. 9. Konversi dapat dilakukan pada lagu berdurasi ±15 detik.

10.Konversi dilakukan pada lagu dengan tempo relatif lambat (50-60).

1.4Tujuan Pembahasan

Adapun tujuan tugas akhir ini adalah membuat sistem yang mempunyai kemampuan sebagai berikut :

1. Mengubah suara biola (format file .wav) menjadi frekuensi dan mengkonversikan ke dalam bentuk not balok.

4

not yang terdapat dalam tangga nada C. Data rekaman lainnya yaitu beberapa rekaman lagu pendek solo biola yang telah diatur sesuai batasan dan digunakan sebagai data untuk melakukan testing.

1.6Sistematika Penyajian

Berikut ini merupakan intisari setiap bab dalam laporan tugas akhir.

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini memberikan gambaran mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan, ruang lingkup penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB 2 KAJIAN TEORI

Bab ini berisi uraian tentang teori dasar yang menjadi landasan dan dasar dalam menganalisa dan merancang program konversi musik menjadi not balok.

BAB 3 ANALISA DAN RANCANGAN SISTEM

Bab ini berisi gambaran secara umum analisis dan rancangan sistem konversi music menjadi not balok adapun pembahasannya yang mencakup Use Case

Diagram, dan Activity Diagram.

BAB IV HASIL IMPLEMENTASI

Bab ini memberikan gambaran tentang implementasi aplikasi Scovio berbasis

desktop berupa hasil tampilan, implementasi aplikasi, dan masalah serta solusi

mengatasi permasalahan tersebut.

BAB V PENGUJIAN

Bab ini menguraikan evaluasi terhadap hasil yang telah dicapai berdasarkan tujuan pembuatan aplikasi.

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN

BAB 6

SIMPULAN DAN SARAN

6.1Simpulan

Simpulan yang dapat diambil dari pembuatan aplikasi konversi nada biola menjadi not balok (Scovio) berbasis desktop ini adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan aplikasi Scovio dapat mengkonversi rekaman nada alat musik biola berupa file .wav menjadi bentuk notasi balok dengan bantuan Matlab dengan tingkat keakuratan sebesar 76.48%.

2. Uji coba dilakukan pada dua kondisi waktu yaitu siang hari dan malam hari. Masing-masing kondisi waktu, diambil dua jenis teknik permainan biola yaitu gesek dan petik, yang didalamnya terdapat tiga jenis rekaman (single note, scale, dan short song). Selain itu juga terdapat dua jenis rekaman yang diambil yaitu rekaman dengan noise dan tanpa noise untuk dilakukan pengujian. Hasil pengujian menyatakan bahwa keakuratan nada dan frekuensi alat musik biola ditentukan oleh tiga faktor penting yaitu teknik permainan biola, noise, dan threshold. Batasan threshold kemudian dipisahkan sesuai tipe rekaman yang akan dikonversi yaitu permainan gesek single note, gesek short song, dan petik (single note dan short song).

Pengujian juga dilakukan pada lagu panjang (pengujian 5.1.1). Pada hasil konversi lagu panjang, hanya terdeteksi sedikit sekali nada dikarenakan threshold yang tidak sesuai.

Pengujian lainnya yaitu melakukan rekaman dengan memutar mp3

player pada volume tertentu (pengujian 5.1.2). Didapatkan hasil error

55

2. Menambahkan proses filtering suara yang dapat membuang noise secara otomatis agar tingkat keberhasilan pada proses pengenalan nada meningkat.

3. Menghitung lebih lanjut batas threshold yang tepat, agar sistem konversi nada biola lebih maksimal.

4. Melakukan penelitian lebih lanjut untuk proses konversi lagu panjang. 5. Menambahkan fitur realtime dengan menggunakan sensor penangkap

PERANCANGAN SISTEM KONVERSI NADA

TUNGGAL BIOLA MENJADI NOT BALOK

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Akademik dalam

Menyelesaikan Pendidikan pada Program Studi

S1 Teknik Informatika Universitas Kristen Maranatha

Oleh

Maria Desiana Claudia

1372083

PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, karunia, dan kesabaran yang telah diberikan kepada penulis sehingga tugas akhir yang berjudul “Perancangan Sistem Konversi Nada Tunggal Biola Menjadi Dalam Not Balok“ ini dapat terselesaikan. Penulis sadar laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, kekurangan, kesalahan maupun ketidaklayakan yang terdapat di dalam laporan ini, kiranya terjadi karena kelemahan, keterbatasan ilmu pengetahuan dan pengalaman penulis. Dengan demikian, Penulis meminta kebijaksanaan dan pengertian dari para pembaca untuk memakluminya.

Pada kesempatan ini pula, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam mengerjakan tugas akhir ini.

1. Kepada Bapak Dr. Hapnes Toba, M. Sc. selaku Dekan Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Maranatha Bandung.

2. Kepada Ibu Dr. Ir. Mewati Ayub, M.T. selaku pembimbing yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3. Kepada Ibu Meliana Christianti J., S.Kom., M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir S1 Teknik Informatika Universitas Kristen Maranatha Bandung.

4. Kepada dosen-dosen di Fakultas Teknologi Informasi yang telah memberikan masukan dan memberikan pedoman dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Kepada keluarga penulis yang telah banyak membantu dan memberikan

dukungan dalam doa dan lainnya selama menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Kepada Robet Maitimo yang telah senantiasa memberikan semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya.

Terima kasih kepada semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu baik secara langsung maupun tidak secara langsung yang membantu penulis dalam menyusun tugas akhir ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga hasil tugas akhir ini, dapat memberikan sesuatu yang dapat berarti bagi semua pihak. Oleh karena itu, penulis akan menerima setiap kritik dan saran yang dapat membangun penulis agar dapat bekerja lebih baik lagi.

Bandung, 4 Oktober 2016

DAFTAR PUSTAKA

[1] F. Martin & K. Scott, UML Distilled, ADDISON-WESLEY, 2000.

[2] T. Lethbride, & R. Laganiere, Object-Oriented Software Engineering: Practical Software Development using UML and Java, New York: McGraw-Hill, 2002.

[3] L. B. Meyer, Style and Music : Theory, History, and Ideology, Chicago: The University of Chicago Press, London, 1989.

[4] P. T. G. Otak, “Monaural dan Binaural Beat,” CV. Karya Abadi, 2008.

Recognition, Englewood Cliffs, New Jersey, PTR Prentice-Hall, Inc, 1993.

[9] M. A. Anusuya & S. K. Katti, “Speech Recognition by Machine: A Review,”

(IJCSIS) International Journal of Computer Science and Information

Security, vol. 6, 2009.

[10] Michael Benoit, Christopher Camastra, Melissa Kenny,Kimberly Li, Richard Romanowski, Kevin Shannon , “Engineering Silence: Active Noise Cancellation,” p. 12.

[11] John G. Proakis & Dimitris G. Manolakis, dalam Digital Signal Processing

Principles, Algorithms, and Application, Upper Saddle River, New Jersey,

Prentice-Hall, Inc, 1996.

[12] J. O. S. III, “Introduction to Digital Filters with Audio Applications,” 31 05

https://ccrma.stanford.edu/~jos/filters/What_Filter.html.

[13] Sunil Kopparapu & M. Satish, “Optimal Gaussian Filter For Effective Noise Filtering,” 12 June 2014.

[14] H. Hsu, “Schaum's Outline Of Theory And Problems Of Signals And System,” McGraw Hill, 1976.

[15] X. Huang, A. Acero dan H.-W. Hon, Spoken Language Processing: A Guide to Theory, Algorithm, and System Development, New Jersey: Prentice Hall PTR, 2001.

[16] D. K. Manolakis dan J. G. Proakis, Digital Signal Processing, Prentice Hall, 2006.

[17] P. Masri, “Computer Modelling Of Sound For Transformation And Synthesis Of Musical Signal,” 1996.

[18] Brian R. Hunt, Ronald L. Lipsman, & Jonathan M. Rosenberg, A Guide To Matlab for Begginers and Experienced Users Second Edition, 2 penyunt., Ney York: Cambride University Press, 2006.

[19] “MathWorks,” MATLAB Product Company, 2016. [Online]. Available:

https://www.mathworks.com/help/signal/examples/fir-gaussian-pulse-shaping-filter-design.html.