Tulisan Pengantar Telematika - Speech Recognition

Speech recognition adalah proses konversi sebuah sinyal akustik, yang ditangkap oleh microphone atau telepon, untuk merangkai kata kata. Kata–kata yang dikenali merupakan hasil akhir untuk sebuah aplikasi seperti command & control, penginputan data, dan persiapan dokumen. Kita hanya perlu mengatakan perintah dengan bahasa inggris lalu komputer akan menjalankan perintah kita. Hal ini juga bisa dilakukan untuk pengetikan. Speech Recognition di windows 7 membuat kita bisa memerintah PC dengan suara kita untuk mendikte hampir ke berbagai aplikasi.

Sejarah Speech Recognition

·         1874 :

Alexander Graham Bell berhasil membuktikkan bahwa frekuensi harmoni dari sebuah sinyal elektrik dapat dibagi-bagi yang kemudian hari berlanjut pada digitalisasi ucapan.

·         1952 :

Bell Labs mengembangkan speech recognizer pertama dengan menggunakan teknologi pemisah frekuensi yang serupa dengan teknologi yang dikembangkan oleh Alexander Graham Bell.

·         1971-1976 :

Defence Advance Research Project Agency dibentuk yang merupakan proyek riset dengan dana dari pemerintah AS. Tujuan dari proyek ini adalah untuk melakukan penelitian teknologi speech recognition. Penemuan terbesar yang dihasilkan proyek ini adalah peningkatan dalam menekan permasalahan variabilitas suara. 

·         Pertengahan tahun 1970-an :

Itakura mengadakan sebuah riset untuk mengembangkan sebuah produk yang berbasis pada asumsi bahwa noise itu walaupun terdengar sama namun pada kenyataannya tidak demikian. Produk tersebut akurasinya mencapai 97,3% saat diuji menggunakan 200 kosakata.

Bell Labs mengembangkan sistem yang mampu mengenali suara dari orang-orang yang berbeda dengan akurasi hingga 97,1%.

·         Akhir 1970-an :

Produk speech recognition pertama mulai dipasarkan dengan harga mulai $259 hingga $100.000.

·         1980-an :

Pasaran speech recognition mulai digolongkan menjadi dua, yaitu Call Center Speech Recognition System dan Speech-to-Text Application.

·         1990-an :

Prosesor sebuah personal computer telah sanggup memenuhi level minimal yang diperlukan agar sebuah software speech recognition dapat berjalan dengan lancar serta efektif untuk penggunaan pribadi.

·         1999 :

Sebuah program speech recognition baru telah mampu memahami pembicaraan manusia secara berkesinambungan dengan tingkat akurasi hingga 99% yang membuatnya dapat dengan mudah digunakan oleh pengguna awam sekaligus.

Penerapan Speech Recognition

1.      Bidang komunikasi

·    Komando Suara adalah suatu program pada komputer yang melakukan perintah berdasarkan komando suara dari pengguna. Contohnya pada aplikasi Microsoft Voice yang berbasis bahasa Inggris. Ketika pengguna mengatakan “Mulai kalkulator” dengan intonasi dan tata bahasa yang sesuai, komputer akan segera membuka aplikasi kalkulator. Jika komando suara yang diberikan sesuai dengan daftar perintah yang tersedia, aplikasi akan memastikan komando suara dengan menampilkan tulisan “Apakah Anda meminta saya untuk ‘mulai kalkulator’?”. Untuk melakukan verifikasi, pengguna cukup mengatakan “Lakukan” dan komputer akan langsung beroperasi.

·  Pendiktean adalah sebuah proses mendikte yang sekarang ini banyak dimanfaatkan dalam pembuatan laporan atau penelitian. Contohnya pada aplikasi Microsoft Dictation yang merupakan aplikasi yang dapat menuliskan apa yang diucapkan oleh pengguna secara otomatis.

·         Telepon

Pada telepon, teknologi pengenal ucapan digunakan pada proses penekanan tombol otomatis yang dapat menelpon nomor tujuan dengan komando suara.

2.      Bidang kesehatan

Alat pengenal ucapan banyak digunakan dalam bidang kesehatan untuk membantu para penyandang cacat dalam beraktivitas. Contohnya pada aplikasi Antarmuka Suara Pengguna atauVoice User Interface (VUI) yang menggunakan teknologi pengenal ucapan dimana pengendalian saklar lampu misalnya, tidak perlu dilakukan secara manual dengan menggerakkan saklar tetapi cukup dengan mengeluarkan perintah dalam bentuk ucapan sebagai saklarnya. Metode ini membantu manusia yang secara fisik tidak dapat menggerakkan saklar karena cacat pada tangan misalnya. Penerapan VUI ini tidak hanya untuk lampu saja tapi bisa juga untuk aplikasi-aplikasi kontrol yang lain.

3.      Bidang militer

·    Pelatihan Penerbangan, Aplikasi alat pengenal ucapan dalam bidang militer adalah pada pengatur lalu-lintas udara atau yang dikenal dengan Air Traffic Controllers (ATC) yang dipakai oleh para pilot untuk mendapatkan keterangan mengenai keadaan lalu-lintas udara seperti radar, cuaca, dan navigasi. Alat pengenal ucapan digunakan sebagai pengganti operator yang memberikan informasi kepada pilot dengan cara berdialog.

·     Helikopter
Aplikasi alat pengenal ucapan pada helikopter digunakan untuk berkomunikasi lewat radio dan menyesuaikan sistem navigasi. Alat ini sangat diperlukan pada helikopter karena ketika terbang, sangat banyak gangguan yang akan menyulitkan pilot bila harus berkomunikasi dan menyesuaikan navigasi dengan terlebih dahulu memencet tombol tertentu.

Kelebihan dari peralatan yang menggunakan teknologi ini adalah :

1.      Cepat
Teknologi ini mempercepat transmisi informasi dan umpan balik dari transmisi tersebut. Contohnya pada komando suara. Hanya dalam selang waktu sekitar satu atau dua detik setelah kita mengkomandokan perintah melalui suara, komputer sudah memberi umpan balik atas komando kita.

2.      Mudah digunakan, Kemudahan teknologi ini juga dapat dilihat dalam aplikasi komando suara. Komando yang biasanya kita masukkan ke dalam komputer dengan menggunakan tetikus atau papan ketik kini dapat dengan mudahnya kita lakukan tanpa perangkat keras, yakni dengan komando suara.

Kekurangan dari peralatan yang menggunakan teknologi ini adalah :

1.      Rawan terhadap gangguan. Hal ini disebabkan oleh proses sinyal suara yang masih berbasis frekuensi. Ketika sebuah informasi dalam sinyal suara mempunyai komponen frekuensi yang sama banyaknya dengan komponen frekuensi gangguannya, akan sulit untuk memisahkan gangguan dari sinyal suara.

2.      Jumlah kata yang dapat dikenal terbatas. Hal ini disebabkan pengenal ucapan bekerja dengan cara mencari kemiripan dengan basis data yang dimiliki.

Hardware yang dibutuhkan dalam implementasi Speech Recognition :

1.      Sound card : Merupakan perangkat yang ditambahkan dalam suatu Komputer yang fungsinya sebagai perangkat input dan output suara untuk mengubah sinyal elektrik, menjadi analog maupun menjadi digital.

2.      Microphone : Perangkat input suara yang berfungsi untuk mengubah suara yang melewati udara, air dari benda orang menjadi sinyal elektrik.

3.      Komputer atau Komputer Server : Dalam proses suara digital menterjemahkan gelombang suara menjadi suatu simbol biasanya menjadi suatu nomor biner yang dapat diproses lagi kemudian diidentifikasikan dan dicocokan dengan database yang berisi berkas suara agar dapat dikenali.

Terdapat 4 langkah utama dalam sistem pengenalan suara :

1.      Penerimaan data input

2.      Ekstraksi, yaitu penyimpanan data masukan sekaligus pembuatan database untuk template.

3.      Pembandingan/pencocokan, yaitu tahap pencocokan data baru dengan data suara (pencocokan tata bahasa) pada template.

4.      Validasi identitas pengguna.

Secara umum, speech recognition memproses sinyal suara yang masuk dan menyimpannya dalam bentuk digital. Hasil proses digitalisasi tersebut kemudian dikonversi dalam bentuk spektrum suara yang akan dianalisa dengan membandingkannya dengan template suara pada database sistem.

Data suara masukan dipilah-pilah dan diproses satu per satu berdasarkan urutannya. Pemilahan ini dilakukan agar proses analisis dapat dilakukan secara paralel. Proses yang pertama kali dilakukan ialah memproses gelombang kontinu spektrum suara ke dalam bentuk diskrit.

Refrensi

arrosyadfikri.blogspot.com/2012/10/speech-recognition.html

repository.unand.ac.id/16973/1/TUGAS_AKHIR.pdf

ekha-azula.blogspot.com/.../menggunakan-speech-recognition-pada.html

Tulisan Pengantar Telematika - Computer Vision

Computer Vision adalah ilmu dan teknologi mesin yang melihat, di mana mesin mampu mengekstrak informasi dari gambar yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas tertentu. Sebagai suatu disiplin ilmu, visi komputer berkaitan dengan teori di balik sistem buatan bahwa ekstrak informasi dari gambar. Data gambar dapat mengambil banyak bentuk, seperti urutan video, pandangan dari beberapa kamera, atau data multi-dimensi dari scanner medis. Sedangkan sebagai disiplin teknologi, computer vision berusaha untuk menerapkan teori dan model untuk pembangunan sistem computer vision.

Computer Vision didefinisikan sebagai salah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari bagaimana komputer dapat mengenali obyek yang diamati. Cabang ilmu ini bersama Artificial Intelligence akan mampu menghasilkanVisual Intelligence System. Perbedaannya adalah Computer Vision lebih mempelajari bagaimana komputer dapat mengenali obyek yang diamati. Namun komputer grafik lebih ke arah pemanipulasian gambar (visual) secara digital. Bentuk sederhana dari grafik komputer adalah grafik komputer 2D yang kemudian berkembang menjadi grafik komputer 3D, pemrosesan citra, dan pengenalan pola. Grafik komputer sering dikenal dengan istilah visualisasi data.

Computer Vision adalah kombinasi antara :

·         Pengolahan Citra (Image Processing), bidang yang berhubungan dengan proses transformasi citra/gambar (image). Proses ini bertujuan untuk mendapatkan kualitas citra yang lebih baik.

·         Pengenalan Pola (Pattern Recognition), bidang ini berhubungan dengan proses identifikasi obyek pada citra atau interpretasi citra. Proses ini bertujuan untuk mengekstrak informasi/pesan yang disampaikan oleh gambar/citra.

Hubungan dari kombinasi tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :

Fungsi / Proses pada Computer Vision

Untuk menunjang tugas Computer Vision, terdapat beberapa fungsi pendukung ke dalam sistem ini, yaitu :

1.      Proses penangkapan citra (Image Acquisition)

a)      Image Acqusition pada manusia dimulai dengan mata, kemudian informasi visual diterjemahkan ke dalam suatu format yang kemudian dapat dimanipulasi oleh otak.

b)      Senada dengan proses di atas, computer vision membutuhkan sebuah mata untuk menangkap sebuah sinyal visual.

c)      Umumnya mata pada computer vision adalah sebuah kamera video.

d)     Kamera menerjemahkan sebuah scene atau image.

e)      Keluaran dari kamera adalah berupa sinyal analog, dimana frekuensi dan amplitudonya (frekuensi berhubungan dengan jumlah sinyal dalam satu detik, sedangkan amplitudo berkaitan dengan tingginya sinyal listrik yang dihasilkan) merepresentasikan detail ketajaman (brightness) pada scene.

f)       Kamera mengamati sebuah kejadian pada satu jalur dalam satu waktu, memindainya dan membaginyamenjadi ratusan garis horizontal yang sama.

g)      Tiap‐tiap garis membuat sebuah sinyal analog yang amplitudonya menjelaskan perubahan brightness sepanjang garis sinyal tersebut.

h)      Kemudian sinyal listrik ini diubah menjadi bilangan biner yang akan digunakan oleh komputer untuk pemrosesan.

i)        Karena komputer tidak bekerja dengan sinyal analog, maka sebuah analog‐to‐digital converter (ADC), dibutuhkan untuk memproses semua sinyal tersebut oleh komputer.

j)        ADC ini akan mengubah sinyal analog yang direpresentasikan dalam bentuk informasi sinyal tunggal ke dalam sebuah aliran (stream) sejumlah bilangan biner.

k)      Bilangan biner ini kemudian disimpan di dalam memori dan akan menjadi data raw yang akan diproses.

2.      Proses pengolahan citra (Image Processing)

a)      Tahapan berikutnya computer vision akan melibatkan sejumlah manipulasi utama (initial manipulation) dari data binary tersebut.

b)      Image processing membantu peningkatan dan perbaikan kualitas image, sehingga dapat dianalisa dan di olah lebih jauh secara lebih efisien.

c)      Image processing akan meningkatkan perbandingan sinyal terhadap noise (signal‐to‐noise ratio = s/n).

d)     Sinyal‐sinyal tersebut adalah informasi yang akan merepresentasikan objek yang ada dalam image.

e)      Sedangkan noise adalah segala bentuk interferensi, kekurangpengaburan, yang terjadi pada sebuah objek.

3.      Analisa data citra (Image Analysis)

a)      Image analysis akan mengeksplorasi scene ke dalam bentuk karateristik utama dari objek melalui suatu proses investigasi.

b)      Sebuah program komputer akan mulai melihat melalui bilangan biner yang merepresentasikan informasi visual untuk mengidentifikasi fitur‐fitur spesifik dan
karekteristiknya.

c)      Lebih khusus lagi program image analysis digunakan untuk mencari tepi dan batas‐batasan objek dalam image.

d)     Sebuah tepian (edge) terbentuk antara objek dan latar belakangnya atau antara dua objek yang spesifik.

e)      Tepi ini akan terdeteksi sebagai akibat dari perbedaan level brightness pada sisi yang berbeda dengan salah satu batasnya.

4.      Proses pemahaman data citra (Image Understanding)

a)      Ini adalah langkah terakhir dalam proses computer vision, yang mana sprsifik objek dan hubungannya diidentifikasi.

b)      Pada bagian ini akan melibatkan kajian tentang teknik-teknik artificial intelligent.

c)      Understanding berkaitan dengan template matching yang ada dalam sebuah scene.

d)     Metoda ini menggunakan program pencarian (search program) dan teknik penyesuaian pola (pattern matching techniques).

Contoh aplikasi dari Computer Vision

Beberapa aplikasi yang dihasilkan dari Computer Vision antara lain :

1.      Psychology, AI – exploring representation and computation in natural vision

2.      Optical Character Recognition – text reading

3.      Remote Sensing – land use and environmental monitoring

4.      Medical Image Analysis – measurement and interpretation of many types of images

5.      Industrial Inspection – measurement, fault checking, process control

6.      Robotic – navigation and control

Refrensi

http://muhammadadri.net/wp-content/uploads/2009/04/computer-vision-01.pdf

http://cosaviora.blogspot.com/2010/11/computer-vision.html

http://juliocaesarz.blogspot.com/2010/11/computer-vision.html

Tulisan Pengantar Telematika - Head Up Display System

Head Up Display (HUD) merupakan sebuah tampilan transparan yang menampilkan data tanpa mengharuskan penggunanya untuk melihat ke arah yang lain dari sudut pandang biasanya. Asal nama dari alat ini yaitu pengguna dapat melihat informasi dengan kepala yang terangkat (head up) dan melihat ke arah depan daripada melihat ke arah bawah bagian instrumen. Walaupun HUD dibuat untuk kepentingan penerbangan militer, sekarang HUD telah digunakan pada penerbangan sipil, kendaraang bermotor dan aplikasi lainnya.

·         Generasi pertama (CRT)

CRT (Cathode Ray Tube) menampilkan image di layar fosfor, namun teknologi ini tak bertahan lama karena layar fosfor akan menurun kualitasnya dari waktu ke waktu karena mayoritas user sekarang menggunakan monitor mereka setiap waktu (non stop)

·         Generasi kedua (LCD)

Liquid Crystal Display (Tampilan kristal cair) juga dikenal sebagai LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring. sistem ini tidak meredup atau butuh spaning tinggi. sistem ini telah diterapkan di pesawat udara komersial.

·         Generasi ketiga

Menggunakan sistem gelombang optic untuk memproduksi image secara langsung di dalam kombinator dan sistem ini lebih baik daripada sistem proyeksi.

·         Generasi keempat

Menggunakan scanning sinar laser untuk menampilkan image dan bahkan tampilan video kedalam media transparansi tembus cahaya.

Teknologi yang lebih baru yaitu micro-display imaging. Teknologi ini sedang dikembangkan, yaitu teknologi dengan tampilan hablur cair yang ramah lingkungan dan hemat energy seperti OLED (organik light-emitting diode).

Kini teknologi Head Up Display (HUD) juga diterapkan oleh industri otomotif di dunia, dan BMW menjadi pabrikan otomotif pertama yang meluncurkan produk massal dengan teknologi HUD di kaca depannya. Teknologi ini tak hanya memberi kenyamanan bagi pengemudi, melainkan juga keselamatan berkendara.

Pada saat mengemudi, seseorang dihadapkan pada banyak hal yang bisa berakibat pada berkurangnya perhatian terhadap situasi lalu-lintas. Umpamanya, pada saat memutar musik, mendengarkan radio, bercakap-cakap dengan penumpang, bahkan ketika pengemudi sekadar mengalihkan pandangannya ke arah dasbor. Perlu waktu satu detik bagi seorang pengemudi untuk melirik indikator kecepatan pada dasbor. Padahal dengan waktu satu detik pula, mobil pada kecepatan 50 kilometer per jam bisa meluncur sejauh 50 kaki.

Fakta lapangan seperti itulah yang mendasari industri otomotif terus berupaya meminimalkan resiko, dengan menciptakan sistem kontrol. Salah satunya, dengan Head-Up Display (HUD), yang memiliki prospek menjanjikan. Itu karena HUD mampu menampilkan informasi penting pada kaca depan, langsung pada area pandang pengemudi, hingga ia tak perlu lagi menunduk atau celingukan mengalihkan pandangannya dari jalan di depannya. Dengan memanfaatkan proyektor laser (laser projector), diharapkan kaca mobil depan nantinya bisa berfungsi sebagai layar monitor yang bisa menampilkan berbagai informasi berguna bagi pengendara.

Gambar 1.1 Penggunaan Head Up Display pada Mobil

Tidak sampai di situ, HUD juga diharapkan mampu menjadi alat bantu ketika mengemudi dalam kabut yang tebal atau kegelapan malam. Dengan tambahan beberapa sensor sonar dan kamera night vision, kaca depan mobil nantinya mampu menunjukkan area-area penting dari jalanan yang berada di depan mobil, seperti tepi jalan, rambu, dan objek yang melintas di depannya. Berikut merupakan contoh penggunaan HUD di masa depan.

Terdapat 5 Macam Teknologi HUD yaitu :

1.      CRT (Cathode Ray Tube)

Hal yang sama untuk semua HUD adalah sumber dari gambar yang ditampilkan, CRT, yang dikemudikan oleh generator. Tanda generator mengirimkan informasi ke CRT berbentuk koordinat x dan y. Hal itu merupakan tugas dari CRT untuk menggambarkan koordinat senagai piksel, yaitu grafik. CRT membuat piksel dengan menciptakan suatu sinar elektonil, yang menyerang permukaan tabung (tube).

2.      Refractive HUD

Dari CRT, sinar diproduksi secara paralel dengan sebuah lensa collimating. Sinar paralel tersebut diproyeksikan ke kaca semitrasnparan (kaca gabungan) dan memantul ke mata pilot. Salah satu keuntungan dari reaktif HUD adalah kemampuan pilot untuk menggerakkan kepalanya dan sekaligus melihat gambar yang ditampilkan pada kaca gabungan.

3.      Reflective HUD

Kerugian dari HUD reflektif adalah akibatnya pada besarnya tingkat kompleksitas yang terlibat dalam meproduksi penggabungan lekungan dari segi materi dan rekayasa. Keuntungan besarnya adalah kemampuan pada peningkatan tanda brightness (terang), meminimalisir redaman cahaya dari pemandangan visual eksternal dan adanya kemungkinan untuk menghemat ruang di kokpit, karena lensa collimating yang tidak diperlukan.

4.      System Architecture

HUD komputer mengumpulkan informasi dari sumber – sumber seperti IRS (Inertial Reference System), ADC (Air Data Computer), radio altimeter, gyros, radio navigasi dan kontrol kokpit. Diterjemahkan ke dalam koordinat x dan y, komputer HUD selanjutnya akan menyediakan informasi yang dibutuhkan untuk hal apa yang akan ditampilkan pada HUD ke generator simbol. Berdasarkan informasi ini, generator simbol menghasilkan koordinat yang diperlukan pada grafik, yang akan dikirmkan ke unit display (CRT) dan ditampilkan sebagai simbol grafik pada permukaan tabung.

Kebanyakan HUD militer mudah memberikan atau melewatkan isyarat kemudi FD melalui generator simbol. HUD memperhitungkan isyarat kemudi pada komputer HUD dan hal tersebut membuatnya sebagai sistem ‘standalone’. Sipil HUD merupakan fail-passive dan mencakup pemeriksaan internal yang besar mulai dari data sampai pada simbol generator. Kebanyakan perselisihan perhitungan dirancang untuk mencegah data palsu tampil.

5.      Display Clutter

Salah satu perhatian penting dengan simbologi HUD adalah kecenderungan perancang untuk memasukkan data terlalu banyak, sehingga menghasilkan kekacauan tampilan. Kekacauan tampilan ini jauh dari eksklusif untuk HUD, tetapi hal ini sangat kritis pada saat melihat ke arah tampilan. Setiap simbologi yang tampil pada sebuah HUD harus melayani atau memiliki sebuah tujuan dan mengarahkan peningkatan performa. Kenyataannya, bukan piksel tunggal yang dapat menerangi kecuali dia secara langsung mengarahkan pada penigkatan. Prinsip yang diterapkan pada perancangan HUD adalah ‘ketika dalam keraguan, tinggalkan saja’.

Refrensi

https://id.wikipedia.org/wiki/Head-up_display

http://allofmae.blogspot.com/2009/12/definisi-antar-muka.html

http://heranapit.blogspot.com/2010/10/teknologi-yang-terkait-antar-muka.html 

http://www.mekhels.com/2011/11/pengertian-dasar-teknologi-head-up.html