Pengenal 16 Warna Dasar Untuk Buta Warna Dengan Output Suara

Pengenal 16 Warna Dasar Untuk Buta Warna Dengan Output Suara

Okta Setia Pratama1, Eru puspita,ST,M.Kom2, Hary Oktavianto,ST2 1 2

Penulis, Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS

Dosen Pembimbing, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Electronics Engineering Polytechnic Institute of Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA Tel: +62 (31) 594 7280; Fax: +62 (31) 594 6114 email : [email protected]

Abstrak— Seorang penderita buta warna sering sekali sulit membedakan warna-warna dalam kehidupan sehari-harinya, apalagi dalam hal memilih warna dalam berpakaian. Berpakaian sendiri perlu keserasian untuk terlihat rapi dan pas dalam kondisi yang diinginkan . Namun kenyataanya para penderita buta warna sering sekali kesulitan membedakan warna-warna dalam baju yang dia kenakan, semua warna akan terlihat hitam dan putih saja ( Buta warna total ). Tidak hanya untuk berpakaian saja dalam memilih dan membedakan warna benda yang mereka lihat saja tampak susah. Saya memahami tentang permasalahn tersebut dan mencoba mencari solusinya. Karena permasalahan di sini adalah warna maka saya akan merencanakan suatu alat yaitu, “Pengenal 16 warna dasar untuk buta warna dengan output suara.” Dengan adanya alat ini diharapkan para penderita buta warna mampu mampu mengenali warna-warna apa saja yang mereka lihat. Walaupun warna yang mereka lihat tetap hitam-putih atau satu warna saja, tapi setidaknya mereka tahu warna apa saja yang ada di hadapan mereka.

Karena kemajuan teknologi yang sangat pesat, persoalan tersebut dapat diatasi. Beberapa teknologi sudah dapat dibuat di Indonesia, termasuk teknologi instrumentasi. Saat ini teknologi sudah banyak dilengkapi sensor yang salah satu fungsinya untuk mengenali. Teknologi instrumentasi yang dapat mengenali warna disebut sensor warna. Banyak sekali kegunaan sensor warna dalam kehidupan sehari-hari. Sensor warna tersebut bisa membantu para buta warna membedakan tiap-tiap warna dasar yang mereka temui. Dalam proyek yang dilakukan ditambahkan sebuah output berupa suara yang bisa membantu memberitahukan warna apa yang terdeteksi oleh sensor tersebut sehingga para buta warna tidak lagi mengira-ngira warna-apa saja yang mereka temui atau mereka lihat. II. DASAR TEORI A. WARNA Warna dapat didefinisikan secara obyektif/fisik sebagai sifat cahaya yang dipancarkan, atausecara subyektif/psikologis sebagai bagian dari pengalaman indera pengelihatan. Secara obyektifatau fisik, warna dapat diberikan oleh panjang gelombang. Dilihat dari panjang gelombang,cahaya yang tampak oleh mata merupakan salah satu bentuk pancaran energi yang merupakanbagian yang sempit dari gelombang elektromagnetik.

Kata kunci: sensor warna, buta warna. I. PENDAHULUAN Mata adalah salah satu indera atau bagian tubuh yang sangat vital fungsinya. Kehilangan salah salah satu fungsinya dapat berakibat fatal, salah satu fungsi mata adalah dapat mengenali warna. Hal tersebut tidak dapat dilakukan oleh sebagian orang yaitu para penyandang buta warna. Terkadang mereka mengira-ngira warna apa yang mereka temui atau mereka lihat.

Cahaya yang dapat ditangkap indera manusia mempunyai panjang gelombang 380 sampai 780 nanometer. Cahaya antara dua jarak nanometer tersebut dapat diurai melalui prisma kaca menjadiwarna-warna pelangi yang disebut spectrum atau warna cahaya, mulai berkas cahaya

1

c. Warna Tersier

warna ungu,violet, biru, hijau, kuning, jingga, hingga merah. Di luar cahaya ungu /violet terdapat gelombang-gelombang ultraviolet, sinar X, sinar gamma, dan sinar cosmic. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut memantulkancahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna merah karena sifat pigmenbenda tersebut memantulkan warna merah dan menyerap warna lainnya. Benda berwarna hitamkarena sifat pigmen benda tersebut menyerap semua warna pelangi. Sebaliknya suatu bendaberwarna putih karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan semua warna pelangi. Warna dibedakan menjadi tiga yaitu warn primer, warna sekunder dan warna tersier.

Adalah warna yang dihasilkan dari campuran satu warna primer dengan satu warna sekunder dalam sebuah ruang warna.

Gambar 2.3 Warna Tersier B. SUSUNAN RGB WARNA Dari definisi warna yang sudah dijelaskan untuk menyajikan warna tertentu dapat dengan mudah dilakukan, yaitu dengan mencampurkan ketiga warna dasar RGB (red,green,blue), Tabel 2.1 berikut memperlihatkan contohcontoh warna yang bisa digunakan.

a. Warna Primer Menurut teori warna pigmen dari Brewster adalah warna-warna dasar. Warna-warna lain dibentuk dari kombinasi warna-warna primer. Pada awalnya, manusia mengira bahwa warna primer tersusun atas warna Merah, Kuning, dan Hijau. Namun dalam penelitian lebih lanjut, dikatakan tiga warna primer adalah: 1. 2. 3.

Tabel 2.1 Contoh-contoh warna dalam hexadecimal

Merah Biru Kuning

Ini kemudian dikenal sebagai warna pigmen primer yang dipakai dalam dunia seni rupa. Campuran dua warna primer menghasilkan warna sekunder. Campuran warna sekunder dengan warna primer menghasilkan warna tersier.

Untuk mengetahui kombinasi warna, perlu dibuat suatu program yang dapat menampilkan warna sesuai dengan nilai yang dimasukkan sehingga dapat dicoba kombinasi warna RGB sesuai gambar 2.4.

Gambar 2.1 Warna Primer

Gambar 2.4 Komponen RGB C. BUTA WARNA

b. Warna Sekunder

Buta warna adalah suatu kelainan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu akibat faktor genetis Genetis. Kebanyakan orang pasti berpikir bahwa 'Dunia' penderita Buta Warna itu hanya ada dua warna membosankan , yaitu hitam dah putih, ini salah, karena ternyata penderita buta warna berbeda jenisnya. Berikut jenis-jenis penderita buta warna.

Adalah warna yang dihasilkan dari campuran dua warna primer dalam sebuah ruang warna.

Gambar 2.2 Warna Sekunder

2

a.

Trikromasi

mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus[2]. Frekuensi Output ini bisa diskala dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Dengan demikian, program yang kita perlukan untuk mendapatkan komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi.

Yaitu mata mengalami perubahan tingkat sensitivitas warna dari satu atau lebih sel kerucut pada retina. Jenis buta warna inilah yang sering dialami oleh orang-orang. Ada tiga klasifikasi turunan pada trikomasi: Protanomali, seorang buta warna lemah mengenal merah. Deuteromali, warna hijau akan sulit dikenali oleh penderita Trinomali (low blue), kondisi di mana warna biru sulit dikenali penderita.

Tabel 2.2 Koneksi TCS 3200 dengan DB-Expander

b. Dikromasi Yaitu keadaan ketika satu dari tiga sel kerucut tidak ada. Ada tiga klasifikasi turunan: Protanopia, sel kerucut warna merah tidak ada sehingga tingkat kecerahan warna merah atau perpaduannya kurang. Deuteranopia, retina tidak memiliki sel kerucut yang peka terhadap warna hijau. Tritanopia, sel kerucut warna biru tidak ditemukan. c.

Monokromasi D.

Monokromasi sebenarnya sering dianggap sebagai buta warna oleh orang umum. Kondisi ini ditandai dengan retina mata mengalami kerusakan total dalam merespon warna. Hanya warna hitam dan putih yang mampu diterima hal ini jarang terjadi dan kemungkinannya kecil.

Mikrokontroler ATmega 16

Mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengolahan data dan pengendali bagi perangkat lain seperti sensor TCS230 dan pemanggilan suara dari slot Mini SD. Untuk memenuh kebutuhan memori program yang cukup besar, maka digunakan mikrokontroler ATmega16. Fitur-fitur yang yang dimiliki ATmega16 sebagai berikut:

C.

Sensor Warna TCS230 Terdapat komponen utama di dalamnya yaitu photodiode dan pengkonversi arus ke frekuensi. Gambar 1 menunjukkan sketsa fisik dari TCS3200.

•

Mikrokontroler AVR 8 Bit yang memiliki kemampuan tinggi, dengan daya rendah.

•

Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1Kbyte.

•

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D.

Gambar 2.5. Fisik dan blok fungsional TCS3200

•

CPU terdiri atas 32 register.

•

Unit Interupsi internal dan eksternal.

•

ADC internal dengan fidelitas 10 bit 8 channel.

•

Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

• Photodiode pada IC TC3200 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi: 16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16 photodiode untuk memfilter warna hijau, 16 photodiode untuk memfilter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter.

Port USART untuk komunikasi serial.

Dengan fitur-fitur seperti diatas, pembuatan alat menggunakan ATmega16 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak.

Kelompok photodiode mana yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3.Photodiode akan

3

1.

Peta memory pada ATmega 16

E.

ISD25120 merupakan salah satu chip recorder yang memiliki kualitas bagus untuk melakukan perekaman atau putar ulang selama 120 detik. Perlengkapan CMOS juga termasuk didalamnya, microphone, preamplifier, automatic gain control (AGC), antialiasing filter, smoothing filter, dan speaker amplifier. Dalam hal kualitas suara, ISD25120 memiliki masukan sampling frequency sekitar 8.0 KHz. Contoh suara akan disimpan secara langsung ke dalam IC pada bagian nonvolatile memory tanpa proses digitalisasi dan kompresi, sehingga suara yang tersimpan tidak akan hilang jika sumber daya pada IC dilepas. Penyimpanan suara analog secara langsung dengan bantuan microphone, sedangkan tiruan dari suara asli, musik, nada, dan efek suara bisa dimasukkan ke dalam IC ini dengan bantuan kabel keluaran audio yang disambungkan dengan salah satu pin dari IC. Selain itu, ISD25120 juga bisa dihubungkan dengan mikrokontroler. Jalur alamat dan jalur kendali bisa dihubungkan dengan input/output pada mikrokontroler dan dapat dimanipulasi untuk menampilkan variasi dari tugas. Termasuk didalamnya kumpulan pesan yang terekam, urutan pesan suara, serta pengelolaan pesan suara yang ada di dalam ISD25120 dan berikut ini pada gambar 2.8 adalah konfigurasi pin ISD2560/2575/2590/25120

Arsitektur AVR mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Untuk penyimpanan data program, ATmega16 memiliki memori EEPROM sebesar 512 Byte. Selain itu, ATmega16 terdiri atas 16 Kbyte Onchip In-System Reprogrammable Flash memory untuk menyimpan program. Gambar 2.6 menunjukkan peta memory pada ATmega 16.

Gambar 2.6. Peta memory ATmega 16

AVR ATmega16 mempunyai memori data yang terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. 2.

ISD25120

Pin Konfigurasi ATMega16

Dalam menentukan port mana saja yang akan digunakan sebaiknya terlebih dahulu melihat pin-pin konfigurasi yang terdapat pada ATMega 16

Gambar 2.8 Konfigurasi pin ISD25120

III. PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT LUNAK A. Pembuatan Perangkat Keras Pada tahap pembuatan perangkat keras ini terdiri dari sensor warna TCS230 dengan minimum system berbasis ATMega 16 sebagai kontrolernya. Tahap pengenalan warna terdapat pada sensor TCS230 di dalamnya juga terdapat tahap pengkonversian dari arus dari warna yang terdeteksi menjadi gelombang pulsa yang frekuensinya setara dengan arus setelah itu frekuensi yang merupakan susunan RGB warna yang terdeteksi akan diproses dalam mikrokontroler untuk

Gambar 2.7 Pin konfigurasi ATMega16

4

START

disamakan dengan suara yang sudah tersimpan dalam IC Suara ISD2510, setelah proses tersebut berhasil kemudian dikonversi diteruskan ke loudspeaker dengan filter yang sudah ada pada rangkaian ISD25120.

Objek yang diamati

Pembacaan sensor

Penghitungan frekuensi dari sensor dalam mikrokontroler

“Warna tidak ada dalam database, coba lagi”

Pendefinisian warna

Pencocokan warna dengan database Tidak If warna=suara

Ya Suara dari pendeteksian yang dikeluarkan

Gambar 3.1 Blok diagram hardware

B. Pembuatan perangkat lunak

STOP

Pada pembuatan perangkat lunak ini akan dilakukan pembuatan program pada mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR dapat dilihat dalam flowchart dengan mekanisme kerja :

Gambar 3.2 Flow chart perancangan perangkat lunak

Sensor membaca kemudian mikrokontroler menangkap pembacaan sensor setelah itu memproses pembacaan tersebut. Proses dalam mikrokontroler adalah menyamakan warna yang terdeteksi dengan suara yang telah tersimpan dalam memory ISD25120. Jika proses tersebut sudah selesai maka mikrokontroler akan mengoutputkannya ke loudspeaker. Gambar 3.2 adalah skema/diagram alir jalannya system pada proyek ini,

IV. PENGUJIAN DAN ANALISA A.

Pengujian Sensor Warna TCS3200

Pada pengujian kali ini dilakukan pada 2 printer yang berbeda, satu bermerk Canon dan yang satu bermerk EPSON, dalam pengujian sensor warna terdapat berbagai kendala yaitu pencahayaan, untuk tegangan saat pengujian pada kisaran 4-6 V. Dalam pengujian proyek ini menggunakan sekala terkecil dari data asli yang dikeluarkan oleh Sensor warna. Tabel 4.1 adalah fungsi dari tiap-tiap pin Sensor Warna untuk penentuan skala.

.

5

Tabel 4.2 Fungsi pin-pin TCS3200

Putih Ungu

13 2

18 4

Nilai tersebut adalah frekuensi dari tiap-tiap warna yang terdeteksi dan dijadikan acuan untuk memangil suara pada ISD25120 hasil nilai tersebut bisa berubah-ubah karena posisi sensor dengan objek tidak sesuai. Dalam pengujian kali ini menggunakan skala 1 : 50 dari data yang sesungguhnya untuk mengetahui bagaimana cara penentuan penskalaan dapat dilihat pada tabel 4.2. Dan untuk mendapatkan nilai tersebut adalah dari hasil konversi cahaya ke frekuensi yang sudah menjadi kelebihan dari sensor warna ini.

kemampuan Berikut adalah sampel dari pendataan hasil RGB pada masing-masing 16 warna dasar pada tabel 4.3 dan tabel 4.4. Tabel 4.3 Data pengujian sensor TCS3200 (EPSON)

EPSON

11 2

TEST 1

Hitam Merah

R 0 6

G 1 2

B 1 2

Kuning

11

8

4

Biru muda

4

7

10

1.

Tegangan masukan 5V

Biru

1

7

2.

Hijau

3

5

3

Atur dipswitch sebagai mode pengalamatan yaitu A8A9 dalam kondisi aktif low atau kondisi ground.

Merah muda Coklat

4 2

4 1

7 1

3.

Kuning Tua

3

3

1

Setelah A8-A9 sudah tersambung dengan ground maka A0-A7 bisa sebagai alamat awal atau dengan mengkombinasikan switch A0-A7 hingga bisa sebagai alamat awal.

4.

Setelah alamat awal sudah ada tinggal proses perekaman yaitu CE+PR dalam keadaan aktif low atau kedua tombol tersebut dipencet secara bersama-sama.

5.

Setelah selesai merekam akhiri dengan melepas CE+PR bersamaan kemudian pencet tombol CE kembali untuk diposisikan sebagai pemutar ulang.

3

Oranye

9

3

3

Biru tua

1

2

3

Hijau tua

2

3

2

Abu-abu Hijau Muda

3 7

4 9

6 13

Putih

10

11

18

Ungu

2

2

4

B.

Pengujian ISD25120

Dalam Pengujian kali ini dilakukan suatu tahapan untuk memulai proses perekaman yang benar, tahapannya adalah sebagai berikut:

Hasil pengalamatannya dapat dilihat pada tabel 4.5 dibawah ini, Tabel 4.5 Pengalamatan awal

Tabel 4.4 Data pengujian sensor TCS 3200 (CANON)

CANON Hitam Merah Kuning Biru muda Biru Hijau Merah muda Coklat Kuning Tua Oranye Biru tua Hijau tua Abu-abu Hijau Muda

R 0 8 10 4 1 3 4 2 3 9 1 3 3 7

TEST 1 G 1 2 8 7 3 5 4 1 3 3 2 3 4 9

B 1 2 4 10 7 3 7 1 1 3 3 2 5 12

6

No

Kata yang terekam

Alamat A0-A7

Hex

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Hitam Putih Merah Hijau Biru Kuning Hijau muda Hijau tua Biru muda Biru tua Coklat Oranye Abu-abu Ungu Kuning tua Merah muda

11111111 11111110 11111101 11111100 11111011 11111010 11111001 11111000 11110111 11110110 11110101 11110100 11110011 11110010 11110001 11110000

0xff 0x7f 0xbf 0x3f 0xdf 0x5f 0x9f 0x1f 0xef 0x6f 0xaf 0x2f 0xcf 0x4f 0x8f 0x0f

C.

Integrasi Perangkat keras dan perangkat lunak

selalu berubah saat diintegrasikan dengan ISD25120 padahal dalam pengambilan nilai RGB sudah benar-benar sesuai yang diharapkan. Terkadang dalam LCD juga demikian setelah TCS3200 diintegrasikan dengan LCD hasil yang diperoleh terkadang kurang akurat. Dalam hali ini harus dilakukan troubleshooting yang lama tapi fungsi delay di sini sangat penting juga. Sensor TCS3200 memang benar-benar sensitif terhadap perubahan warna dan cahaya maka dalam pengujian dilakukan pada sampel warna padadua printer saja. Karena jika semua sampel warna di uji maka hasil yang harus diolah akan sangat banyak dan akan memakan banyak waktu proses pengerjaan. Dan gambar 4.1 adalah bentuk alat secara keseluruhan.

Dalam pengujian pengintegrasian di dapatkan beberapa data yang ditampilkan pada LCD maupun dari output suara dari ISD25120. Tabel 4.6 Pengujian ketepatan warna pada LCD

No

Kata yang terekam

Tampilan LCD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Hitam Putih Merah Hijau Biru Kuning Hijau muda Hijau tua Biru muda Biru tua Coklat Oranye Abu-abu Ungu Kuning tua Merah muda

Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Tidak Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai

Tabel 4.7 Pengujian ketepatan warna pada ISD25120

No

Kata yang terekam

Tampilan LCD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Hitam Putih Merah Hijau Biru Kuning Hijau muda Hijau tua Biru muda Biru tua Coklat Oranye Abu-abu Ungu Kuning tua Merah muda

Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai Sesuai

Gambar 4.1 Bentuk keseluruhan alat

D.

KESIMPULAN

Dari pengerjaan proyek akhir yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : • • •

• •

Dalam pengujian pertama ini banyak terdapat error karena nilai dari RGB selalu berubah-ubah karena delay yang terdapat masih kecil dalam hal ini harus diantisipasi dengan bantuan LCD untuk melihat nilai RGB pada saat sedang diuji.. Dalam hal ini pencahayaan dan ketepatan jarak pemasangan sensor harus diperhatikan supaya didapat hasil yang tepat dan 2 cm-3 cm adalah hasil optimalnya, karena dalam hal pengujian selalu mengalami error karena nilai RGB

•

7

TCS3200 merupakan sensor warna yang peka sekali terhadap pencahayaan di sekitar objek. Untuk pembacaan nilai RGB dari objek berwarna harus sekurang-kurangnya 2 cm karena nilai yang optimal adalah di saat sensor berjarak 2-3 cm dari objek. Nilai RGB yang ditampilkan pada LCD sering sekali berubah-ubah karena sensor TCS3200 sangat sensitif, oleh karena itu delay untuk menampilkan nilai harus diperbesar. ISD25120 merupakan salah satu chip recorder yang memiliki kualitas bagus untuk melakukan perekaman atau putar ulang. ISD25120 mempunyai kualitas suara yang sedikit kurang, berbeda dengan ISD2560 yang jauh lebih keras frekuensi yang dihasilkan tapi keunggulan ISD25120 adalah database lebih besar dan waktu perekaman lebih lama yaitu mencapai 2 menit. Jalur alamat dan jalur kendali pada ISD25120 bisa dihubungkan dengan input/output pada mikrokontroler dan dapat dimanipulasi untuk menampilkan variasi dari tugas. Termasuk didalamnya kumpulan pesan yang terekam, urutan pesan suara, serta pengelolaan pesan suara yang ada di dalam ISD25120.

•

Mengetahui,

Proses perekaman yang baik untuk ISD25120 adalah dengan menggunakan tegangan masukan dari minimum sistem sebesar 5 volt dan dengan cara menutup microphone dengan tissue agar suara yang dihasilkan lebih halus..

Pembimbing 1

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Gunadhi, A. Sensor warna menggunakan kamera

video berbasis computer pribadi,Univerisitas Widya Mandala,Surabaya;2002.

[2].

Delta Electronic. Sensor warna,;2009.

[3].

Anonim. Perbandingan frekuensi warna dengan frekuensi keluaran TCS230,D3 Elektronika ITS;2010.

[4].

Alldatasheet,Website http://www.google.com/document/tcs230.

[5].

Andrian, L & Hanggar,S. Sistem pengatur cat otomatis menggunakan mikrokontroler, ITS;2010.

[6].

2010 Atmel Corporation. All rights reserved.

[7].

www.myavr.wordpress.com

[8].

http://rattosoft.blogspot.com/2011/12/rangkaianisd2560.html

8

Pembimbing 2

Eru Puspita, ST, M.Kom

Hary Oktavianto, ST, M.Sc

NIP : 19691231.199501.1.011

NIP : 19761001.200212.1.001