APLIKASI PENGENALAN SUARA UNTUK RUMAH PINTAR MENGGUNAKAN ALGORITMA FAST FOURIER TRANSFORM BERBASISKAN ANDROID
Ignatius Nathanael Andika Binus University, Jl.Kebon Jeruk Raya No.27, (021)53696969,
[email protected]
Bayu Kanigoro,S.Kom.,M.T Binus University, Jl.Kebon Jeruk Raya No.27, (021)53696969
ABSTRACT
The purpose of a research program that can manage existing equipment at home just by using the medium of sound and allows users to use equipment that was at home and also gain knowledge on how to develop programs on the smartphone so that it can be a competent smartphone application developers. The method used in this study includes four stages: data collection methods, Methods of Analysis, Design Methods, Methods Identification Data Identification Methods used Data.Pada Fast Fourier Transform algorithm that assesses the frequency of time-based tone. The result is a program that can control appliances in the house using voice media and smartphones with Bluetooth media. The conclusions that can be derived from this study is the presence of V-Con this program can facilitate the user in using existing equipment at home so that users are more efficient in using existing equipment at home. Keywords: smartphones, bluetooth, voice recognition
Tujuan penelitian sebuah program yang dapat mengatur peralatan yang ada di rumah hanya dengan menggunakan media suara dan memudahkan pengguna dalam menggunakan peralatan yang berada dirumah dan juga memperoleh pengetahuan tentang bagaimana mengembangkan program pada smartphone sehingga dapat menjadi pengembang aplikasi smartphone yang kompeten. Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi empat tahapan yaitu Metode Pengumpulan Data, Metode Identifikasi Data, Metode Analisis, Metode Perancangan.Pada Metode Identifikasi Data digunakan Algoritma Fast Fourier Transform yang menilai frekuensi nada berbasis waktu. Hasil yang diperoleh adalah sebuah program yang dapat mengontrol peralatan yang ada di rumah menggunakan media suara dan smartphone dengan media Bluetooth. Simpulan yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah dengan adanya program V-Con ini dapat memudahkan pengguna dalam menggunakan peralatan yang ada di rumah sehingga pengguna lebih efisien dalam menggunakan peralatan yang ada dirumah. Kata kunci : smartphone, Bluetooth, voice recognition
Pendahuluan Perkembangan teknologi dan komunikasi yang semakin berkembang dimana informasi menjadi salah satu aspek yang sangat penting dalam kehidupan. Rumah yang merupakan sebuah definisi kata dari tempat tinggal, dari golongan ekonomi bawah menengah dan atas umumnya pasti memiliki tempat tinggal yang umumnya unik karena ada bermacam - macam model, bentuk dan luas. Tempat tinggal merupakan tempat untuk beristirahat dan melakukan berbagai aktivitas, tentu semua orang ingin memiliki rumah dimana mereka dapat beraktivitas dan bersantai dengan nyaman. Dengan rumah yang menggunakan berbagai peralatan listrik kita dapat mengatur aliran listrik yang digunakan peralatan tersebut sedemikian rupa hingga bisa dapat diatur menggunakan suara untuk menghidupkan dan menyalakan peralatan listrik tersebut. Berbagai macam tempat tinggal yang umum seperti rumah dan apartemen memiliki kelebihan dan kekurangan masing - masing. Apartemen yang memiliki teknologi yang lebih baik seperti menggunakan kartu identitas yang menggunakan chip untuk membuka pintu tentu membutuhkan biaya yang lebih mahal, sedangkan rumah yang memiliki teknologi sederhana mempunyai keuntungan yaitu biaya yang lebih murah. Rumah pintar atau yang sering dikenal Home Automation merupakan sebuah rumah yang memiliki definisi seperti tempat tinggal, yang dapat bekerja secara otomatis seakan – akan memiliki otak seperti manusia. Seringkali aktivitas dirumah yang menggunakan peralatan dalam kehidupan sehari - hari menjadi permasalahan dan mengakibatkan kurang efisien dalam penggunaannya untuk beraktivitas, seperti seseorang yang sedang sibuk dengan aktifitasnya sehingga lupa mematikan peralatan listrik yang sedang digunakan dan bisa saja mengakibatkan kebakaran. Berdasarkan artikel Harian Jogja yang berjudul Lupa Matikan TV, Rumah Edi Dilalap Api(Sunartono,2014) tertulis bahwa terjadi kebakaran di Sleman, sebuah rumah dilalap habis oleh api yang disebabkan pemilik rumah lupa mematikan televisi. Televisi merupakan salah satu peralatan yang umumnya digunakan pada tempat
tinggal dan digunakan dalam kehidupan sehari – hari. Disebabkan oleh kerpeluan yang mendadak, pemilik rumah langsung pergi dengan keadaan televsi menyala yang menyulut munculnya api dan pemilik rumah tersebut harus menanggung kerugian sekitar Rp.40 juta. Dengan melihat kejadian tesebut merupakan sebuah kejadian yang sangat tidak diinginkan oleh siapapun pemilik tempat tinggal, dengan bantuan Home Automation yang merupakan fitur untuk sebuah tempat tinggal yang memiliki kecerdasan buatan untuk mengatur peralatan listrik yang ada di dalam tempat tinggal kita. Selain memiliki banyak keuntungan seperti dapat di gunakan pada Smartphone, pengguna juga dapat mengatur aliran listrik yang digunakan oleh peralatan yang digunakan untuk atkvitias sehari – hari pada tempat tinggal yang dimilikinya dengan hanya menggunakan suara. Berdasarkan Artikel Okezone yang berjudul 10 Fakta Unik tentang pengguna Smartphone di Dunia(Savitri,2013) dikatakan bahwa Smartphone
yang umumnya hampir dimiliki oleh seluruh orang di dunia dan
digunakan hampir dalam setiap aktivitas yang dilakukan, menjadi sebuah keuntungan untuk digunakan dalam pengaturan peralatan pada tempat tinggal, yang digunakan sehari – hari oleh pengguna dalam beraktivitas. Smartphone yang memiliki definisi telepon genggam dengan kemampuan tinggi, memiliki fungsi yang hampir sama dengan komputer. Dengan fungsi yang hampir sama dengan komputer, membuat banyak orang mengandalkan Smartphone untuk beraktivitas. Voice Recognition merupakan salah satu pengembangan teknologi IT(Information Technology) di bidang AI(Artificial Inteligence) yang umumnya digunakan untuk identifikasi dan verifikasi dalam suatu proses, sudah banyak diimplementasikan ke dalam perangkat keras, seperti perusahaan Apple yang mengeluarkan aplikasi Siri. Siri merupakan sebuah aplikasi yang memiliki fitur Voice Controlling, dimana fitur tersebut dapat mengontrol kerja smartphone melalui media suara pengguna. Aplikasi ini sudah dapat ditemukan pada smartphone apple mulai dari smartphone iPhone 4S yang dikeluarkannya. Selain Voice Recognition mudah digunakan meskipun oleh orang awam, Voice Recognition juga memiliki keuntungan yaitu membutuhkan biaya yang relatif rendah dibandingkan teknologi recognition lainnya. Hardware yang dibutuhkan hanya mic dan sebuah processor yang bekerja sebagai otak hardware tersebut. Mic yang sudah dimiliki semua smartphone menjadi sebuah keuntungan dalam membuat sistem Voice Recognition pada penelitian ini. Dengan bantuan beberapa perangkat keras seperti microcontroller dan jaringan bluetooth yang dimiliki hampir seluruh smartphone, mempermudah dalam pengembangan Voice Recognition ini untuk mengatur aliran listrik untuk peralatan yang digunakan pada tempat tinggal. Peralatan yang umum digunakan dalam aktivitas sehari – hari adalah lampu dan televisi. Pengembangan teknologi Voice Recognition ini juga sudah digunakan untuk pengaturan fitur – fitur yang ada pada mobil. Berdasarkan jurnal International
Journal
of
Computer
Applications
yang
berjudul
Voice
Recognition
in
Automobiles(Singh,2012,p. 1) menyatakan bahwa ide untuk mengatur fitur – fitur yang ada pada mobil merupakan sebuah ide yang sangat inovatif karena dapat mempermudah pengguna dalam mengendarai mobil. Ide inovatif ini dapat mengurangi resiko kecelakaan yang diakibatkan pengguna kurang fokus dalam mengemudi. Dalam beberapa tahun terakhir Home Automation (Pengaturan
Rumah Otomatis) dengan menggunakan remote control dan sistem monitor telah menjadi sesuatu sorotan publik yang berkembang sangat cepat dalam kemajuan teknologi. Teknik penggunaan Voice Recognition ini menggunakan smartphone yang umumnya sudah dimiliki pengguna dan dapat dilihat dari banyakan pengguna dalam menggunakan smartphone yang sangat intensif dikarenakan perkembangan teknologi yang sangat maju, membuat orang – orang mengandalkan smartphone yang dimilikinya. Banyaknya penggunaan smartphone dalam kehidupan sehari – hari yang digunakan hampir setiap waktu, sangatlah efisien apabila Voice Recognition yang hanya menggunakan media suara untuk menjalankannya untuk mengatur peralatan listrik yang pada tempat tinggal dikembangkan untuk smartphone. Metode Voice Recognition yang digunakan dalam pembuatan Voice Recognition pada penelitian ini menggunakan algoritma Fast Fourier Transform. Algoritma ini merupakan langkah – langkah untuk menghitung input data suara yang berbasis waktu dan frekuensi domain untuk menghitung frekuensi data suara yang di hasilkan dari sebuah data suara yang digunakan untuk mengidentifikasi perintah suara yang diberikan pengguna. Frekuensi yang dihitung akan digunakan sebagai data acuan yang nantinya akan digunakan untuk membandingkan dengan frekuensi perintah suara yang diberikan pengguna. Fast Fourier Transform memiliki kelebihan untuk mengenali keunikan yang ada pada suara pengguna. Dengan jenis peralatan yang berbeda, perintah suara yang diberikan pengguna akan dengan mudah dikenali. Setelah sistem mengenali perintah suara yang diberikan oleh pengguna, sistem akan mengirimkan sinyal melalui media Bluetooth untuk menyalakan peralatan yang ada di rumah. Tingkat keberhasilan Voice Recognition ini diukur dari kecepatan, akurasi, dan presisi algoritma dalam mengenali dan memproses data suara. Pada penelitian kali ini akan akan digunakan sebuah prototype yang menggunakan microcontroller yang merupakan otak dari sistem untuk mengatur aliran listrik. Aliran listrik yang diatur pada penilitian ini akan digambarkan sebagai aliran listrik yang ada di rumah, micro controller yang digunakan terdiri dari 3 piranti keras yaitu micro controller arduino uno sebagai komputer yang mengatur kerja micro controller , lalu Bluetooth shield yang akan digunakan untuk menangkap sinyal Bluetooth yang dikirim melalui smartphone pengguna dan 4 relay shield yang akan digunakan untuk menghidupkan dan mematikan alat listrik peralatan yang ada di rumah.
Metode Penelitian Metodologi yang digunakan dalam melakukan penilitian ini adalah metode pengumpulan data dengan menggunakan metode Fact Finding yang terdiri dari pembelajaran literatur dan kuisioner. Sedangkan metodologi yang digunakan untuk merancang sistem pengenalan suara ini menggunakan metode SDLC dengan pendekatan waterfall dan menggunakan algoritma Fast Fourier Transform untuk pengenalan suara yang diberikan pengguna. Metode yang digunakan untuk merancang aplikasi ini adalah metode Object Oriented Programming yang menggunakan bahasa pemograman java untuk android.
Hasil dan Bahasan Hasil dari penelitian yang dilakukan berupa penelitian kuantitatif dan didapat hipotesis bahwa kecepatan algoritma memproses perintah suara yang diberikan oleh pengguna. Tabel 1 Hasil Pengukuran Kecepatan Algoritma Perintah Suara Lampu No.Percobaan
Waktu Aksi (s)
1
2.65
2
2.08
3
3.73
4
2.33
5
2.67
6
2.34
7
2.36
8
2.47
9
2.07
10
1.81
Setelah dilakukan pengukuran sebanyak 10 kali percobaan terhadap kecepatan algoritma memproses perintah suara lampu yang diberikan user, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa waktu yang dibutuhkan adalah 2.45 detik. Tabel 2 Hasil Pengukuran Kecepatan Algoritma Terhadap Perintah Suara TV No.Percobaan
Waktu Aksi (s)
1
3.00
2
2.53
3
2.18
4
3.65
5
2.05
6
2.36
7
2.78
8
3.50
9
3.42
10
3.31
Setelah dilakukan pengukuran sebanyak 10 kali percobaan terhadap kecepatan algoritma memproses perintah suara TV yang diberikan user, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa waktu yang dibutuhkan adalah 2.88 detik.
Total rata – rata kecepatan algoritma memproses perintah suara yang diberikan oleh user adalah 2.67 detik. Dalam mengukur tingkat akurasi algoritma yang di gunakan untuk mengenali perintah suara yang diberikan user, tingkat akurasi akan diukur dengan melihat keberhasilan algoritma tersebut. Tabel 3 Hasil Pengukuran Akurasi Algoritma Terhadap Perintah Suara Lampu No.Percobaan
Hasil Akhir Algoritma
1
Gagal
2
Gagal
3
Berhasil
4
Berhasil
5
Gagal
6
Berhasil
7
Berhasil
8
Berhasil
9
Berhasil
10
Berhasil
Setelah dilakukan percobaan sebanyak 10 kali terhadap tingkat keberhasilan algoritma memproses perintah suara lampu yang diberikan user, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa dari 10 percobaan didapatkan 7 input berhasil, yang menunjukan bahwa tingkat akurasi algoritma dalam mengenali perintah suara lampu adalah 70%. Tabel 4 Hasil Pengukuran Akurasi Algoritma Terhadap Perintah Suara TV No.Percobaan
Hasil Akhir Algoritma
1
Berhasil
2
Berhasil
3
Gagal
4
Gagal
5
Berhasil
6
Berhasil
7
Berhasil
8
Gagal
9
Berhasil
10
Berhasil
Setelah dilakukan percobaan sebanyak 10 kali terhadap tingkat keberhasilan algoritma memproses perintah suara TV yang diberikan user, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa dari 10
percobaan didapatkan 7 input berhasil, yang menunjukan bahwa tingkat akurasi algoritma dalam mengenali perintah suara TV adalah 70%. Dalam mengukur presisi algoritma yang digunakan dalam mengenali perintah suara yang di berikan user, tingkat presisi akan diukur dengan melihat nilai frekuensi data yang paling sering muncul dan mendekati dengan nilai rata – rata frekuensi yang terdapat dalam database. Tabel 5 Hasil Pengukuran Presisi Algoritma Terhadap Perintah Suara Lampu No.Percobaan
Frekuensi(Hz)
Persentase Kemiripan(%)
1
304
72
2
320
76
3
412
98
4
383
91
5
290
69
6
399
95
7
385
92
8
390
93
9
423
98
10
387
93
Setelah dilakukan percobaan sebanyak 10 kali terhadap persentase kemiripan suara perintah user dengan data suara yang ada di database, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa dari 10 percobaan didapatkan 2 input yg memiliki persentase yang sama, menunjukan bahwa presisi algoritma dalam mengenali perintah suara lampu adalah 93%. Tabel 6 Hasil Pengukuran Presisi Algoritma Terhadap Perintah Suara TV No.Percobaan
Frekuensi(Hz)
Persentase Kemiripan(%)
1
293
99
2
291
99
3
299
99
4
513
26
5
399
65
6
290
98
7
299
98
8
551
14
9
297
99
10
297
99
Setelah dilakukan percobaan sebanyak 10 kali terhadap persentase kemiripan suara perintah user dengan data suara yang ada di database, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa dari 10 percobaan didapatkan 2 input yg memiliki persentase yang sama, menunjukan bahwa presisi algoritma dalam mengenali perintah suara TV adalah 99%
Simpulan dan Saran Simpulan Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan dari hasil perancangan ini, adalah : 1.
Berdasarkan hasil obervasi yang dilakukan V-Con telah memenuhi kebutuhan pengguna sebagai aplikasi yang dapat mengontrol peralatan yang diinginkan yang digambarkan melalui sebuah prototipe sehingga memudahkan pengguna dalam penggunaan peralatan di rumah.
2.
Berdasarkan analisis evaluasi analisis yang dilakukan, menunjuk secara keseluruhan bahwa aplikasi ini sudah berjalan sesuai dengan fungsinya serta terdapat petunjuk penggunaan aplikasi bagi pengguna.
3.
Berdasarkan testing terhadap aplikasi V-Con masih terdapat bug atau error saat proses pengenalan perintah suara yang diberikan pengguna bekerja. Yang mempengaruhi aplikasi terjadi bug atau error dikarenakan masih ada nya noise pada saat percobaan dilakukan dan telah didapatkan akurasi algoritma dalam mengenali perintah suara yang diberikan adalah 70%. Untuk kecepatan performa proses pengenalan perintah suara pengguna sudah berjalan dengan optimal dengan rata – rata waktu 2.67 detik.
Saran Dari hasil perancangan aplikasi dan juga penulisan skripsi ini, ada saran yang mungkin dapat membantu dalam meningkatkan kapabilitas dan juga pengembangan sistem untuk kedepannya. 1.
Menambahkan fitur peralatan yang dapat diatur melalui media suara.
2.
Meningkatkan akurasi algoritma yang digunakan sehingga mendapat hasil yang lebih baik.
3.
Mengganti media pengiriman data yang dapat terhubung dengan internet sehingga dapat dikontrol melalui telepon genggam pengguna dimana saja.
4.
User Interace jika memungkinkan agar dibuat lebih interaktif.
Referensi Bosi,Marina.(2014). Perceptual Audio Coding. Music 422. Bracewell, Ronald N. (2000). The Fourier Transform and Its Application. McGraw Hill.
Demeyer,Serge & Ducasse, Stéphane & Nierstrasz,Oscar.(2002). Object-Oriented Reengineering Patterns .United States America : Morgan Kaufmann 1st edition. Fowler,Martin.(2004). UML Distilled Third Edition. United States : Pearson Education Inc. Friedman, Daniel & Wand, Mitchell & Haynes,Christoper 2008. Essentials of Programming Language.Massachussets Institute of Technology. Ilyas,Mohammad & Ahson,Syed.(2006). Smartphones. United of States : IEC Publications. Indrajani.(2009). Sistem Basis Data dalam Paket Five in One. Jakarta: Elex Media Komputindo. Kadir,Abdul.(2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya menggunakan Arduino. Yogyakarta: Penerbit ANDI. Kleinberg, Jon & Tardos, Éva.(2005). Algorithm Design. Addison-Wesley Madan,Vini & Reddy,S.R.N.2012. GSM-Bluetooth Based Remote Monitoring and Control System with Automatic Light Controller. New Delhi : May 2012. Vol 46. No 6. Mareer, Gary(2009). Fundamentals of Programming with Object Oriented Programming. USA. Nyeon,Do & Rao,R & Jeong,Jae.(2011). Fast Fourier Transform – Algorithms and
Applications.
Texas : Springer. Orion, Julius.(2007). Mathematics of the Discrete Fourier Transform. Perkins,Elizabeth,Cunningham. Siri iPhone 4s voice app:’Talk naturally – I understand,reply’. Oktober 2011. Pressman, Roger S.(2010). Software Engineering : A Practitioner’s Approach(5th ed). The McGrawHill Companies, Inc, Singapore Rec ITU - T G.701.(1993). Vocabulary of digital transmission and multiplexing, and pulse code modulation (PCM) terms. International Telecomunication Union. Richard,Hipp.(2009). The Definitive Guide to SQLite. United of States : Apress. Ronald,Bracewell.(2004). Fourier analysis and Imaging. New York : Plenum Publisher. Savitri.(2013) 10 Fakta Unik tentang Pengguna Smartphone. Okezone. Schuler, Charles and Mahesh Chugani.(2005). Digital Signal Processing : A Hands-On Approach. McGraw-Hill. Shneiderman,B & Plaisant,C.(2010). Designing The User Interface. Addison Wesley. Singh,Sarbjeet & Singh,Sukvinder & Kour,Mandeep & Manhas,Sonia. Voice Recognition in Automobiles. Pathankot : September 2010. Vol 6. No 6. Stoneytiti.(2010). Signal Theory. Divine Konection.
Sunartono(2014). Rumah Edi Dilalap Api. Harian Jogja. Tahaghogi,Seyed(2007). Learning MySQL. United of States : O’Reily Media Inc. Thompson,T.(2008). The Android Mobile Phone Platform. Dr. Jobb’s Journal,40-47. Truesdell,Cliff.(2007). Mastering™ Digital Audio Production The Professional Music Workflow with mac OS X. Indiana : Wiley Publishing. Turban,Efraim & Aronson,Jay E.(1998). Decision Support Systems and Intelligent System. New Jersey : Prentice Hall International. Wiley, John.(2011). Multimedia Semantics Metadata Analysis and Interaction. UK. Whitten,J.L.,& Bentley,L.D.(2007). System Analysis and Design Methods (7th ed.). New York: McGraw-Hill/Irwin. Yarlagadda,Rao (2010).Analog and Digital Signals and Systems. USA: Springer.
Riwayat Penulis Ignatius Nathanael Andika lahir di Kota Jakarta pada 24 Desember 1991. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Informatika dengan penjurusan Artificial Intelligence pada Tahun 2014.
