Universitas Bina Nusantara. Jurusan Teknik Informatika Program Studi Teknik Informatika Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007

Transkripsi

1 Universitas Bina Nusantara Jurusan Teknik Informatika Program Studi Teknik Informatika Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007 ANALISIS DAN DESAIN APLIKASI TEXT-TO-SPEECH CONVERTER BERBAHASA INDONESIA DENGAN PENDEKATAN BACKPROPAGATION DAN N-GRAM Lenny Kuspono Ronald Kalianda Johannes Jerrico Abstrak Kemampuan mesin untuk dapat berbicara sebagai manusia (Speaking Machine) akan sangat membantu kehidupan manusia. Berbagai pekerjaan dapat dimudahkan dan informasi dapat disebarkan secara mudah dan luas. Masalah yang muncul tanpa adanya kemampuan mesin untuk berbicara terdapat pada berbagai bidang salah satunya pada bidang pendidikan, sulitnya mempelajari suatu bahasa dengan mudah apabila tidak memiliki contoh pengucapan yang benar. Untuk memecahkan masalah tersebut, dapat digunakan sebuah aplikasi Text-to-Speech (TTS) yang dapat mengucapkan apa yang dituliskan dalam aplikasi tersebut. Dalam pembuatan TTS, salah satu masalah yang dihadapi terletak pada banyaknya pengucapan kata yang berbeda pada rangkaian huruf yang sama. Selain itu, pengucapan kata dapat berbeda meskipun memiliki rangkaian huruf yang sama yang dipengaruhi oleh unsur kontekstual dari kalimat tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang suatu aplikasi TTS berbahasa Indonesia yang dapat mengenali pengucapan kata-kata baru dan mampu mengucapkan kata homograf dengan benar sesuai dengan konteks kalimatnya. Metode yang digunakan untuk mengenali fonem yang tepat yaitu backpropagation dan pengenalan kontekstual menggunakan pendekatan N-Gram. Studi pustaka dilakukan dengan mencari sumber bacaan dari buku dan artikel-artikel hasil penelitian melalui internet. Kesimpulan dari penelitian ini adalah dengan menggunakan metode pendekatan intelegensia semu dapat dibuktikan bahwa kemampuan TTS untuk mengenali pengucapan kata dapat bersifat dinamis dan menyerupai pola pikir manusia. Kata Kunci Speaking machine, Text-to-Speech, backpropagation, N-gram, Bahasa Indonesia, fonem, kontekstual v

2 PRAKATA Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih karunia-nya yang telah membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Analisis dan Desain Aplikasi Text-to-Speech Converter Berbahasa Indonesia dengan Pendekatan Backpropagation dan N-Gram Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi persyaratan untuk kelulusan studi Strata-1 (S1) pada jurusan Teknik Informatika Universitas Bina Nusantara. Penyusunan skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak yang telah memberikan dukungan secara langsung maupun tidak langsung agar proses penulisan bisa berjalan dengan baik. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Gerardus Polla, M.App.Sc., selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberi banyak kepercayaan dan kesempatan untuk menyelesaikan skripsi ini; 2. Bapak Fredy Purnomo, S.Kom., M.Kom., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Informatika yang telah memberikan ide dan dukungan dalam pembuatan skripsi ini; 3. Bapak Ir. Sablin Yusuf, M.Sc.,M.Comp.Sc, selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer Universitas Bina Nusantara yang telah menyediakan fasilitasfasilitas sehingga kami dapat menyelesaikan skripsi ini sebagaimana mestinya. vi

3 4. Bapak Mohammad Subekti, BE.,M.Sc., selaku Ketua jurusan Teknik Informatika yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Diaz D. Santika, Ir., M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan pengarahan dan meluangkan waktu, dukungan moril, saran serta bimbingan yang sangat berarti kepada penulis; 6. Bapak Arry Akhmad Arman, selaku peneliti dan dosen di Departemen Teknik Elektro Institut Teknologi Bandung, yang telah mengizinkan penulis menggunakan data buatannya dan memberikan beberapa pengarahan kepada penulis; 7. Staff PSP serta rekan-rekan di UPT Piranti Lunak Universitas atas bantuan fasilitas dan dukungan moril selama ini; 8. Keluarga dan sahabat yang telah memberikan dukungan dan motivasi bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini; 9. Pihak-pihak lain yang telah turut membantu dalam proses pembuatan skripsi ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis sadar bahwa hasil penelitian maupun penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna dan sangat mengharapkan berbagai kritik dan saran yang membangun dari seluruh pembaca. Akhir kata, penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya. Terima Kasih. Jakarta, Januari 2007 Penulis vii

4 DAFTAR ISI Halaman Judul Luar...i Halaman Judul Dalam... ii Halaman Persetujuan Hardcover... iii Halaman Pernyataan Dewan Penguji...iv Abstrak...v Prakata...vi Daftar Isi... viii Daftar Tabel...xi Daftar Gambar... xii Daftar Lampiran...xiv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Ruang lingkup Tujuan dan Manfaat Metodologi Sistematika Penulisan...5 BAB 2 LANDASAN TEORI Intelegensia Semu Pengertian IS Dasar Dasar IS Perkembangan IS Implementasi IS Jaringan Syaraf Tiruan Model model Neuron Tipe tipe Fungsi Aktivasi Single-Layer Perceptrons Perceptron Multilayer Perceptron Back-propagation Fungsi aktivasi Model Pelatihan Jaringan Syaraf Tiruan Kriteria Pemberhentian Penggenerasian Suara Manusia Bunyi Bahasa dan Tata Bahasa Baku dalam Bahasa Indonesia Vokal dan Konsonan Diftong Gugus Konsonan Fonem Grafem Intonasi dan Ritme Afiks / Imbuhan Urutan Afiks...40 viii

5 2.5 Text-to-speech Pengertian Text-to-speech Sejarah Text-to-speech Tahapan-tahapan Text-to-speech Pengenalan kontekstual N-Gram Model Perancangan Aplikasi State Transition Diagram...59 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN Analisis Permasalahan Usulan Pemecahan Masalah Analisis Data yang Dibutuhkan Analisis dan Perancangan Modul Normalisasi Teks Pengenalan Kontekstual Pemisahan Kata Dasar Penggenerasian Fonem Alfabet dan Fonem Inisialisasi Neural Network Representasi Node Input Representasi Node Output Proses Training Pengenalan Input Penentuan Prosodi Penulisan File Input Penggenerasian Suara Diagram Perancangan Proses Kerja Aplikasi Perancangan Layar Aplikasi BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI Implementasi Aplikasi Perangkat Lunak Perangkat Keras Rencana Implementasi Implementasi Tampilan Layar Evaluasi Hasil Pengujian Pengujian Metode Representasi Input Pengujian Jumlah Layer dan Node Pengujian Pengenalan Fonem Pengujian Analisa Kontekstual Batasan Sistem BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran ix

6 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN... L1 x

7 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rangkaian Afiks...40 Tabel 2.2 Contoh Pemodelan Bigram...54 Tabel 3.1 Daftar Singkatan...74 Tabel 3.2 Tabel Transisi dan Emis...77 Tabel 3.3 Daftar Alfabet dan Fonem...85 Tabel 3.4 Daftar Input Node...89 Tabel 3.5 Daftar Fonem...93 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Node pada Hidden Layer Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kontekstual xi

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Model Nonlinear dari Sebuah Neuron...17 Gambar 2.2 Tipe-tipe Fungsi Aktivasi...21 Gambar 2.3 Arsitektur Graph Multilayer Perceptron...25 Gambar 2.4 Aliran Sinyal Error dari Komputasi Backward...28 Gambar 2.5 Alat Ucap Manusia...33 Gambar 2.6 Kumpulan Prefiks dan Sufiks...39 Gambar 2.7 Model Vocal Tract Manusia...43 Gambar 2.8 Rekonstruksi Wheatstone dari mesin berbicara Von Kempelen...44 Gambar 2.9 Jalur Perkembangan TTS...46 Gambar 2.10 Tahapan-tahapan Text-to-speech (Pelton, 1992)...48 Gambar 2.11 Model Sekuensial Linear...57 Gambar 2.12 Notasi State...59 Gambar 2.13 Notasi Arrow...59 Gambar 2.14 Notasi Condition dan Action...60 Gambar 3.1 Gambaran Umum Proses Kerja BlueTTS...59 Gambar 3.2 Proses Pengolahan Input...66 Gambar 3.3 Proses Normalisasi Angka...72 Gambar 3.4 Proses Normalisasi Singkatan...73 Gambar 3.5 Graph kemungkinan kata...78 Gambar 3.6 Proses Normalisasi Kata Dasar...82 Gambar 3.7 Proses Penggenerasian Fonem...85 Gambar 3.8 Proses Representasi Node pada Input Layer...88 Gambar 3.9 Representasi Node Input...91 Gambar 3.10 Proses Representasi Node pada Output Layer...93 Gambar 3.11 Representasi Node Output...95 Gambar 3.12 Tahapan Proses Training...96 Gambar 3.13 Proses Pemilihan Fonem dari Node Output...97 Gambar 3.14 Proses Pengenalan Data...98 Gambar 3.15 Diagram Transisi Pengucapan Teks Gambar 3.16 Diagram Transisi Menu File Gambar 3.17 Diagram Transisi Menu View Gambar 3.19 Diagram Transisi Form Training New Data Gambar 3.20 Diagram Transisi Form Manage Training Data Gambar 3.21 Diagram Transisi Form Show Syntaxis Category Gambar 3.22 Rancangan Layar Utama Gambar 3.23 Rancangan Layar Sintaksis Gambar 3.24 Rancangan Layar Konfigurasi Training Gambar 4.1 Layar Form Utama Gambar 4.2 Layar Form Training Data Gambar 4.3 Layar Form Show Properties Gambar 4.4 Layar Form Penggenerasian Fonem Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Representasi Node Input Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Hasil Training xii

9 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Keakuratan pada Data Training Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Keakuratan pada Data Baru xiii

10 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Surat Keterangan Telah Melakukan Demo... L1 xiv