SISTEM IDENTIFIKASI SUARA DENGAN METODE STATISTIK

Transkripsi

1 Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: SISTEM IDENTIFIKASI SUARA DENGAN METODE STATISTIK Hary Suswato* Abstrak: Peelitia ii bertujua utuk medaatka gambara tetag aalisis da idetifikasi suara ada mausia. Perbedaa ita suara atara obyek mausia dega mausia yag lai, meruaka eyebab terjadiya variasi siyal yag dieroleh dari hasil erekama. Data yag dihasilka dari eelitia ii adalah harga determiistik dari hasil erekama beberaa obyek mausia dega egucaa kata "Merah", "Kuig" da "Biru", dimaa kemudia bisa diketahui distribusi statistikya. Dari eelitia ii dieroleh iformasi bahwa secara umum distribusi kumulatif egucaa kata "Merah", "Kuig" da "Biru" hasil egukura ada beberaa obyek mausia, megikuti distribusi Rayleigh. Kata kuci : idetifikasi suara, Rayleigh da aalisis statistik Secara garis besar sistem idetifikasi suara meruaka suatu usaha utuk meghasilka suatu mesi cerdas yag mamu megeali da meetuka asal da ciri seaker berdasarka ucaa idividual. Kesulita yag alig medasar adalah bagaimaa melakuka ekstraksi terhada siyal ucaa mejadi beberaa arameter yag daat diguaka utuk klasifikasi ucaa secara efisie. Utuk megatasi kesulita tersebut, mucul da berkembag beberaa metode edekata. Da diatara edekata yag sagat berhasil samai saat ii adalah Metode LPC (Liier Predictive Codig) yag meruaka metode arametric yag diguaka utuk mereresetasika suatu siyal ucaa. Keluara dari LPC ii adalah himua arameter yag meruaka reresetasi suatu segme siyal. Setelah arameter-arameter tersebut dihasilka oleh LPC, maka tetu dibutuhka suatu metode laiya yag berfugsi utuk memroses arameterarameter tersebut sabagai akibat dari erubaha arameter siyal. Perubaha tersebut terjadi karea adaya erbedaa gaya bicara, wara suara, jeis kelami, umur da sebagaiya. Metode yag mejadi iliha didalam sistem idetifikasi suara tersebut adalah metode Statistik yag daat meggambarka struktur temoral dari suatu sigal ucaa. Asek yag aka ditijau dalam sistem idetifikasi suara meliuti asek formalasi da LPC (Liear Predictive Codig) serta asek statistik. Asek Formalasi da Aalisa LPC (Liear Predictive Codig) LPC adalah sebuah bahasa yag daat diteraka dalam siyal suara dimaa kemamua LPC ii adalah daat memrediksika kode-kode secara liier (dalam hal ii kode siyal suara). Pemrosesa siyal a. Pre-Emhasis: Dimaksudka agar sektrum sigal merata di semua frekuesi. Fugsi trasfer Pre- Emhasis yag alig serig diguaka adalah model sistem orde satu, yaitu H( = 1- a.z -1, 0.95 a 1. Keluara model filter Pre- Emhasis diyataka ada ersamaa (1). b. Pembigkaia: Setia kata dibagi dalam beberaa bigkai/frame utuk * Hary Suswato adalah Dose Tekik Elektro Fakultas Tekik Uiversitas Negeri Malag 39

2 Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: memeroleh arameter siyal wicara sesuai dega model yag diigika. y()= x() - a x(-1) (1) 2 W ( ) cos 0 N-1 (2) N 1 c. Widowig: Terhada setia frame/segme dilakuka roses widowig, yag berfugsi utuk meguragi efek diskotiuitas ada ujug-ujug frame. Jeis widowig yag diguaka adalah Widow Hammig yag diyataka ada ersamaa (2). ANALISIS LPC Ide dasar dari model LPC adalah bahwa sebuah siyal diskrit ada culik ke-, s() daat didekati sebagai kombiasi liier dari buah data culik sebelumya, da diyataka ada ersamaa (3). s ) a s( 1) a s( 2)... a s( ) (3) ( 1 2 dimaa koefisie a, a,..., 1 2 a diagga kosta ada suatu bigkai. Da dega melibatka eguata eksitasi, maka ersamaa (3) berubah mejadi ersamaa (4). s( ) a s( i) G. u( ) (4) i 1 i dimaa : u() = Eksitasi yag diormalisasi G = Peguata dari eksitasi Dalam domai z ersamaa (4) berubah mejadi : i S( ai z S( GU. ( (5) Fugsi trasferya adalah : S( H( GU. ( 1 i A( a z i (6) Iterrestasi dari ersamaa (6), maka model dari filter tersebut meruaka filter digital yag memuyai ole saja (taa zero). Model tersebut daat diilustrasika dega Gambar 1. Gambar 1. Model LPC dari siyal wicara (Sumber: Rabier, 1986) Berdasarka ersamaa (6), maka rediksi error-ya adalah : e( ) s( ) i 1 a s( i) i (7) a i tersebut harus dicari agar kesalaha e(), adalah miimum. Da estimasi dilakuka ada selag waktu tertetu. Salah satu cara utuk memeroleh ai tersebut adalah dega metode autokorelasi, yaitu : r ( i) r ( i k ) aˆ k, k 1 u() 1 i (8) Persamaa (8) daat ditulis dalam ersamaa metrikya sebagai berikut : r( 0 ) r( 1) r( 2 ) r( 1) aˆ 1 r( 1) r( 1) r( 0 ) r( 1) r( 2 ) a ˆ2 r( 2 ) r ( ) r ( ) r ( ) r ( ) a r ( ) ˆ3 3 r( 1) r( 2 ) r(-3 ) r( 0 ) a ˆ r() (9) Dega demikia vektor a ) [ aˆ aˆ aˆ aˆ ] meruaka ( koefisie LPC. G H( s() Perhituga Koefisie Cestal Koefisie ii daat dieroleh secara lagsug dari arameter LPC, yaitu : m1 k cm am ( ) ckam k, 1 m (10) k 1 m Pembobota Cestral Setelah terbetuk m buah vektor koefisie Cestral, kemudia diberi 40

3 Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: embobot berua sebuah lifter dega fugsi sebagai berikut: Q m w( m) [ 1 si ( )] (11) 2 Q Model Probabilitas Alikasi matematika statistik yag dierluka utuk megolah data daat dieroleh dari survey suaya medaatka iformasi yag diigika. Dalam hal ii, iformasi tersebut meruaka distribusi robabilitas data hasil survey, dimaa model statistik ii meruaka model edekata dari besara yag diamati. Probability Desity Fuctio Fugsi keraata robabilitas didefeisika sebagai turua terhada x dari fugsi kumulatif atau CPD (Cumulative Probability Distributio). Fugsi keraata robabilitas ii biasaya dieroleh dari data-data ercobaa dalam sebuah harga da diotasika dega ersamaa sebagai berikut : 20 log 10 e ( y) ( x) (12) y Cumulative Probability Desity Utuk variabel acak yag memuyai ilai sesifik, distribusi robabilitas kumulatifya didefeisika sebagai robabilitas dari variabel acak kejadia x berilai sama atau kurag dari harga x, otasiya adalah sebagai berikut : F x (X) = rob (x X) (13) Uji Kolmogorov-Smirov Kolmogorov-Smirov adalah salah satu cotoh egujia distribusi dari sekia bayak tekik egujia yag secara statistik daat diguaka utuk meguji kesesuaia dari distribusi teoritis terhada distribusi yag didaat dari hasil egukura. Pegujia ii ada risiya mecari selisih harga mutlak terbesar D (x) dari ilai fugsi distribusi kumulatif yag dieroleh dari samel acak yag berukura, F(x) dega fugsi distribusi kumulatif teoritis G(x) utuk suatu sigificace level atau cofidece level 1-. Pegujia ii daat dilakuka bila ilai arameter distribusi telah diketahui sebelumya atau telah dierkiraka. Jika selisih harga mutlak terbesar D (x) dari dua distribusi yag di uji masih lebih kecil dari D, distribusi hiotesa sesuai dega data egukura dega cofidesial level 1-. Beberaa ilai dari D telah ditabulasika dalam beberaa ilai sigificace level HASIL Idetifikasi obyek samel suara secara umum diambil dari suku Jawa, jeis kelami laki-laki da usia yag beragam ada mahasiswa Uiversitas Muhammadiyah Malag. Pegambila data suara ii dilakuka tia-tia hari Sei ada taggal 30 Juli 2002, taggal 13, 20, 27 Agustus 2002 da taggal 3 Setember Struktur Samel Data Adau struktur samel egambila data adalah sebagai berikut : Ariek Bambag Jati Niwa Hadi Baby Wahyu S. Yudi Kuriawa NAMA Susua Hari Pegucaa Kata yag sama Moh. Naag Kadafi Merah Kuig Biru Obyek Ariek Bambag Jati Dilahirka di Lumajag ada taggal 6 Juli 1979, aak ertama dari tiga bersaudara dega tiggi bada

4 Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: cm, berat bada 70 Kg. Utuk figur siyal keluara kata "Merah", "Kuig" da "Biru" ada hari Sei taggal 30 Juli 2002 dari Gold Wave ditujukka oleh Gambar 2,3 da Gambar 4 : Gambar 2. Figur siyal kata "Merah" (Sumber: Aalisa) Gambar 3. Figur siyal kata "Kuig" (Sumber: Aalisa) Gambar 4. Figur siyal kata "Biru" (Sumber: Aalisa) Aalisa LPC Siyal suara yag hasilka kemudia diroses sehigga meghasilka suatu ilai yag selajutya agka-agka iilah yag mejadi baha eelitia lebih lajut. Setelah melakuka aalisa LPC maka didaat data sebagai berikut : Ariek, 1, Merah, Taggal 30 Juli 2002 T= Ariek, 1, Kuig, Taggal 30 Juli 2002 T= Ariek, 1, Biru, Taggal 30 Juli 2002 T= Distribusi Fugsi Keraata LPC (Probability Desity Fuctio) Pegukura siyal suara daat diaalisis dega edekata distribusi fugsi keraata. Berdasarka data hasil erekama suara ada beberaa obyek, distribusi fugsi keraata LPC yag dihasilka megikuti distribusi Rayleigh, sebagaimaa ditujukka ada Gambar 5. 42

5 Probabilitas Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: Pegukura Rayleigh Distribusi Fugsi Keraata LPC utuk Ariex's voice LPC Gambar 5. Grafik distribusi fugsi keraata LPC Ariek, 1, Merah, Taggal 30 Juli 2002 (Sumber: Aalisa) Distribusi Keraata Kumulatif LPC (Comulatif Probability Desity) Berdasarka data hasil erekama siyal suara ada obyek mausia kumulatif, distribusi yag dihasilka megikuti distribusi Rayleigh, sebagaimaa ditujukka ada Gambar 6. Pr ob ab ilit as Pegukura Rayleigh Distribusi Keraata Kumulatif LPC utuk Ariex's voice LPC Gambar 6. Grafik distribusi keraata kumulatif LPC Ariek, 1, Merah, Taggal 30 Juli 2002 (Sumber: Aalisa) PEMBAHASAN Uji Korelasi Distribusi Keraata Kumulatif LPC Tabel 1 (lamira) meujukka hasil egujia fugsi kumulatif emiris da hiotesis yag diasumsika meruaka distribusi Rayleigh. Pegujia K-S ii ada risiya berdasarka kesesuaia dari fugsi distribusi kumulatif emiris da hiotesis (teoritis). Dari egujia ii dicari selisih harga mutlak terbesar D (x) dari fugsi distribusi kumulatif emiris da hiotesis meyataka diterima bila ilai selisih harga mutlak terbesar D (x) lebih besar dari harga mutlak selisih ilai distribusi kumulatif LPC. Dari Tabel 2 (lamira) daat disimulka bahwa dari seluruh yag diilih sebagai obyek egukura (samel : Ariek Bambag Jati, Niwa Hadi, Baby Wahyu S., Moh. Naag Kadafi da Yudi Kuriawa), teryata hiotesis yag diterima memuyai ilai yag lebih besar dibadigka dega yag ditolak. KESIMPULAN Kesimula yag daat diambil dari eelitia ii adalah : 1. Dega megguaka metode LPC kita daat memrediksika siyal suatu ucaa da keluaraya sudah meruaka himua arameter yag meruaka reresetasi suatu segme siyal. 2. HMM meruaka metode yag akurat utuk daat meggambarka struktur temoral dari suatu sigal ucaa. Da dega metode ii daat diketahui beraa besar robabilitas kebeara dari ucaa siyal suara. 3. Sesuai dega hasil yag didaat bahwa hasil ii cederug megikuti Distribusi Rayleigh. DAFTAR RUJUKAN Djarwato Ps. Pagestu Subagyo Statistik Iduktif. BPFE. E.N. Skomal, A.A.S. Juior Measurig The Radio Frequecy Eviromet. New York: Va Nostrad Reihold Comay. L.R Rabier, B.H Juag A Itroductio to Hidde Markov Models. IEEE, ASSP Magazie, Jauary. L.R. Rabier, B.H. Juag Fudametals of Seech 43

6 Sistem Idetifikasi Suara.. TEKNO, Vol:1, Februari 2004, ISSN: Recocitio. Pretice Hall Iteratioal. W.Y.C. Lee Mobile Comuicatios Desig Fudametals. Secod Editio. A.Wiley-Iterscie Publicatios. LAMPIRAN Tabel 1. Harga mea da varia distribusi fugsi keraata LPC samel ariek Samel Mea Varia Ariek 1, Merah, Ariek 1, Kuig, Ariek 1, Biru, Ariek 2, Merah, Ariek 2, Kuig, Ariek 2, Biru, Ariek 3, Merah, Ariek 3, Kuig, Ariek 3, Biru, Ariek 4, Merah, Ariek 4, Kuig, Ariek 4, Biru, Ariek 5, Merah, Ariek 5, Kuig, Ariek 5, Biru, (Sumber: Aalisa) Tabel 2. Hasil uji ditribusi kumulatif egukura dega Kolmogorov-Smirov Nama (N=135) 2 x a b D (x) K-S Hiotesa Ariek 1, Merah, Ditolak Ariek 1, Kuig, Ditolak Ariek 1, Biru, Diterima Ariek 2, Merah, Ditolak Ariek 2, Kuig, Ditolak Ariek 2, Biru, Diterima Ariek 3, Merah, Ditolak Ariek 3, Kuig, Ditolak Ariek 3, Biru, Diterima Ariek 4, Merah, Ditolak Ariek 4, Kuig, Ditolak Ariek 4, Biru, Diterima Ariek 5, Merah, Diterima Ariek 5, Kuig, Ditolak Ariek 5, Biru, Ditolak (Sumber: Aalisa) 44