vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir

yang berjudul ”RANCANG BANGUN APLIKASI PENDETEKSI TITIK

KOORDINAT FREKUENSI LIGHTNING WHISTLER”.

Penyusunan Proposal Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan

akademis untuk memperoleh Gelar Kesarjanaan pada Jurusan Teknologi

Informasi Universitas Udayana. Selama penyusunan proposal tugas akhir ini,

penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak.

Dalam kesempatan ini, penulis sampaikan penghargaan dan ucapan terima

kasih kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Bapak Ir. Antonius Ibi Weking, M.T. dan Ibu

Cok Istri Wardani alm, yang selama ini telah memberikan doa, dukungan,

nasihat, biaya, dan fasilitas sehingga penulis bisa menyelesaikan studi

dengan baik.

2. Bapak Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D. selaku

Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3. Bapak Dr. Eng. I Putu Agung Bayupati, S.T., M.T. selaku Ketua Program

Studi Teknologi Informasi Universitas Udayana.

4. Bapak Dr. Eng. I Putu Agung Bayupati, S.T., M.T. selaku Dosen

Pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu memberikan

dorongan, bimbingan, tuntunan dan kesabaran dalam membimbing.

5. Bapak I Nyoman Piarsa, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang

telah banyak memberikan bantuan, petunjuk, dan bimbingan kepada

penulis.

6. Bapak I Gusti Made Arya Sasmita, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing

Akademik yang telah banyak memberikan bantuan, petunjuk, dan

bimbingan kepada penulis.

vii

7. Bapak Widyadi Setiawan, S.T., M.T. selaku Dosen Ahli yang telah banyak

membantu penulis dalam memperbaiki dan menyelesaikan aplikasi ini

tepat waktu.

8. Bapak/Ibu dosen pengajar Program Studi Teknologi Informasi yang telah

memberikan bimbingan selama proses perkuliahan dan penyusunan Tugas

Akhir ini.

9. Bapak/Ibu Pegawai di Program Studi Teknologi Informasi yang telah

membantu selama proses perkuliahan.

10. Rekan-rekan Mahasiswa/Mahasiswi Teknologi Informasi angkatan 2012

yang telah memberikan sumbangan ide, pemikiran dan pengetahuan,

dukungan moril dan materil sehingga laporan ini dapat terselesaikan

dengan baik.

Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh sebab

itu, kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi perbaikan

laporan ini sangat penulis harapkan.

Bukit Jimbaran, 15 Januari 2017

Penulis

viii

ABSTRAK

Fenomena alam yang terjadi pada alam semesta ini kejadiannya tidak dapat

diduga oleh manusia. Fenomena tersebut terjadi pada lapisan bumi yang disebut

dengan atmoster. Kejadian fenomena alam bermacam-macam, salah satu

contohnya adalah fenomena badai petir yang dikenal dengan Lightning Whistler.

Fenomena ini merupakan bentuk gelombang elektromagnetik yang terdengar

dalam bentuk suara sesaat setelah kilat berlangsung pada lapisan magnetosfer dan

ionosfer sehingga menyebabkan bunyi seperti siulan yang merambat pada

frekuensi radio. Gelombang siulan ini disebut whistler wave. Fenomena ini

mendorong peneliti untuk melakukan penelitian tentang gelombang ini selain

dalam menentukan pola gelombang, dapat ditentukan juga titik koordinat

frekuensi suara gelombang siulan tersebut. Proses dimulai dengan memasukkan

data suara siulan dan dikonversikan ke dalam bentuk gambar spektogram.

Spektogram tersebut dilakukan proses image processing untuk menghilangkan

noise yang ada pada hasil tangkapan gambar. Hasil spektogram yang telah

dilakukan image processing tersebut ditentukan perhitungan titik koordinat

gelombang tersebut dengan menghitung titik koordinat awal masuknya suara dan

titik koordinat akhir suara tersebut. Dengan menggunakan image processing,

metode STFT dan pemrograman MATLAB, whistler wave tersebut dapat

dideteksi dan dihitung titik koordinatnya.

Kata Kunci : Whistler Wave, STFT, Image Processing

ix

ABSTRACT

The nature phenomenon in the universe can’t be predicted by humans. These

phenomenon occurred in earth mantle called atmosphere. There is a kind of nature

phenomenon, one of them is thunderstorm phenomenon known as lightning

whistler. This phenomenon is a form of electromagnetic wave which can be

listened shortly after lightning in magnetosphere and ionosphere then resulting

sound like a whistler spread in radio frequence. These wave is called whistler

wave. This nature phenomenon driving a researcher to do research about the wave

besides determining wave pattern, also can determine coordinate points of the

whistle’s sound frequence. The process began with inserting a whistler data and

convert it into spectogram image. The spectogram image proceed with modify an

image through image processing process to reduce a noise. The result of image

processing will be continued by calculating coordinate points with detecting

coordinate’s start point from and finish point from the sound. With using image

processing, MATLAB program, and STFT method, the whistler wave can be

detected and determine it’s coordinate points.

Keyword : Whistler Wave, STFT, Image Processing

x

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL............................................................................................i

HALAMAN JUDUL..............................................................................................ii

PERNYATAAN .................................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR .................................................... iv

BERITA ACARA TUGAS AKHIR ..................................................................... v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi

ABSTRAK .......................................................................................................... viii

ABSTRACT .......................................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii

DAFTAR KODE PROGRAM .......................................................................... xiii

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. 2

1.3 Tujuan ................................................................................................................ 3

1.4 Manfaat .............................................................................................................. 3

1.5 Batasan Masalah ................................................................................................ 3

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5 2.1 State of the Art ................................................................................................... 5

2.2 Whistler Wave (Gelombang Siulan) .................................................................. 6

2.2.1 Manfaat dari penelitian gelombang ELF dan VLF bagi ilmuan .............. 7

2.3 Fast Fourier Transform (FFT) .......................................................................... 7

2.3.1 Unsur FFT ................................................................................................ 8

2.3.2 Implementasi FFT .................................................................................... 8

2.4 Short Time Fourier Transform (STFT) ............................................................. 9

2.5 Bahasa Pemrograman MATLAB .................................................................... 10

2.5.1 Tipe Data pada MATLAB ...................................................................... 11

2.5.2 Operator pada MATLAB ....................................................................... 11

2.6 Image Processing ............................................................................................ 13

2.6.1 Image Enhancement ............................................................................... 14

2.6.2 Image Segmentation ............................................................................... 15

2.7 Interpolation .................................................................................................... 16

2.8 Morphological Operation ............................................................................... 17

2.8.1 Closing ................................................................................................... 17

BAB III PERANCANGAN SISTEM ................................................................ 19 3.1 Tempat dan Waktu .......................................................................................... 19

3.2 Data……….. ................................................................................................... 19

3.2.1 Sumber Data ........................................................................................... 19

3.2.2 Jenis Data ............................................................................................... 19

xi

3.2.3 Metode Pengumpulan Data .................................................................... 20

3.3 Alat Penelitian ................................................................................................. 20

3.4 Bahasa Pemrograman ...................................................................................... 20

3.5 Jadwal Penelitian ............................................................................................. 20

3.6 Alur Penelitian ................................................................................................. 21

3.7 Gambaran Umum Sistem ................................................................................ 22

3.8 Desain Interface Aplikasi ................................................................................ 27

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ....................................................... 30 4.1 Pengujian dan Analisis .................................................................................... 30

4.1.1 Tahapan Pengujian dan Analisis ............................................................ 30

4.2 Uji Coba Sistem Interface ............................................................................... 31

4.2.1 Uji Coba Proses Konversi Audio menjadi Spectogram ......................... 32

4.2.2 Uji Coba Proses Image Processing ........................................................ 36

4.2.3 Uji Coba Proses Image Morphology ...................................................... 40

4.2.4 Uji Coba Proses Coordinate Detection .................................................. 42

4.3 Analisis Kinerja Perhitungan .......................................................................... 46

4.4 Analisis Kelebihan dan Kekurangan ............................................................... 50

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 51 5.1 Simpulan .......................................................................................................... 51

5.2 Saran… ............................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 52

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Rumus morfologi closing ................................................................. 17

Gambar 2. 2 Proses Morfologi closing pada citra ................................................. 18

Gambar 2. 3 Hasil proses closing pada citra ......................................................... 18

Gambar 3. 1 Gambaran Umum Sistem ................................................................. 24

Gambar 3. 2 Flowchart Gambaran Umum Sistem................................................ 26

Gambar 3. 3 Desain Utama Aplikasi..................................................................... 27

Gambar 4. 1 Interface Bagian Proses Konversi Audio ......................................... 32

Gambar 4. 2 Pemilihan audio untuk konversi ....................................................... 33

Gambar 4. 3 Hasil konversi audio ......................................................................... 33

Gambar 4. 4 Interface Bagian Proses Image Processing ...................................... 36

Gambar 4. 5 Proses dan hasil dari grayscale ........................................................ 37

Gambar 4. 6 Proses dan hasil dari thresholding .................................................... 37

Gambar 4. 7 Proses dan hasil dari median filter ................................................... 38

Gambar 4. 8 Interface Bagian Proses Image Morphology .................................... 40

Gambar 4. 9 Hasil proses Image Morphology ...................................................... 41

Gambar 4. 10 Interface Bagian Proses Coordinate Detection .............................. 42

Gambar 4. 11 Hasil Deteksi Titik Koordinat ........................................................ 43

Gambar 4. 12 Hitungan Jumlah Sinyal Terdeteksi ............................................... 43

Gambar 4. 13 Detail Informasi Titik Koordinat per sinyal citra ........................... 44

Gambar 4. 14 Citra asli data 1 ............................................................................... 47

Gambar 4. 15 Hasil perhitungan data 1 ................................................................. 47

Gambar 4. 16 Citra asli data 2 ............................................................................... 47

Gambar 4. 17 Hasil perhitungan data 2 ................................................................. 48

Gambar 4. 18 Citra asli data 3 ............................................................................... 48

Gambar 4. 19 Hasil Perhitungan data 3 ................................................................ 48

xiii

DAFTAR KODE PROGRAM

Kode Program 4. 1 Program Utama Konversi Audio menjadi spectogram .......... 35

Kode Program 4. 2 Eksekusi Program Utama dari GUI ....................................... 35

Kode Program 4. 3 Proses grayscale .................................................................... 38

Kode Program 4. 4 Proses thresholding ................................................................ 39

Kode Program 4. 5 Proses median filter ............................................................... 40

Kode Program 4. 6 Proses closing morphology .................................................... 41

Kode Program 4. 7 Proses Deteksi Titik Koordinat .............................................. 46

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Operator Aritmatika ............................................................................. 12

Tabel 2. 2 Operator Relasi .................................................................................... 12

Tabel 2. 3 Operator Logika ................................................................................... 13

Tabel 3. 1 Jadwal Penelitian……………………………………………………...21

Tabel 4. 1 Tabel tingkat akurasi………………………………………………….49

1

BAB I

PENDAHULUAN

Bab I menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan,

manfaat, batasan masalah dan sistematika penulisan yang menjadi dasar penulisan

penelitian ini.

1.1 Latar Belakang

Bumi memiliki lapisan yang berguna dalam kehidupan manusia yang

sering disebut dengan lapisan Atmosfer. Lapisan tersebut terdiri dari beberapa

bagian yaitu Stratosfer, Magnetosfer, dan Ionosfer. Lapisan tersebut telah

dilakukan penelitian oleh para ahli mengenai fungsinya terhadap bumi. Salah satu

lapisan yang telah dilakukan penelitian yaitu lapisan Magnetosfer. Lapisan

Magnetosfer merupakan lapisan magnet yang mengalir melalui kutub utara ke

kutub selatan secara teratur. Kejadian fenomenal yang sering dilihat maupun

didengar berasal dari lapisan ini.

Kejadian fenomenal yang sering terjadi adalah badai petir. Badai petir

tersebut pertama mengeluarkan cahaya yang sangat cepat lalu mengeluarkan

bunyi yang sangat keras. Fenomenal tersebut membuat orang ingin tahu

bagaimana proses bunyi petir itu berlangsung dan bagaimana cara untuk

menghitung frekuensi dari bunyi petir yang terdengar. Bunyi tersebut dibuatkan

dalam bentuk audio berupa bunyi siulan yang dinamakan Lightning Whistler.

Lightning Whistler merupakan suatu metode bunyi yang merambat dari

bunyi kilat dimana skala bunyi tersebut berkisar antara 3-30 Hz (Devendraa,

2007, h.2). Bunyi tersebut merambat melalui lapisan Magnetosfer dan dapat

berubah menjadi gelombang whistler dalam bentuk frekuensi.

Frekuensi yang didapatkan dari bunyi tersebut membentuk output berupa

suara kemudian output tersebut dikonversikan ke dalam image berupa grafik

histogram. Perkembangan teknologi saat ini telah menuntut para ahli untuk

2

mengembangkan sebuah terobosan baru untuk menghitung frekuensi suara

tersebut secara detail.

Gelombang whistler yang berbentuk frekuensi tersebut selain dilakukan

dengan metode injection untuk mendapatkan data dalam bentuk spektogram,

dapat juga dilakukan dengan menggunakan metode STFT (Short Time Fourier

Transform) yang merupakan bagian dari bidang Computer Vision. Computer

Vision merupakan teknologi dimana sebuah objek dapat dideteksi melalui

beberapa metode. Computer Vision telah berkembang di berbagai bidang, salah

satunya adalah metode pendeteksi suara yang akan dikonversi dalam bentuk citra.

Beberapa eksperimen yang dilakukan terhadap fenomena lightning

whistler telah menghasilkan beberapa penemuan baru. Contoh eksperimen

lightning whistler yang dilakukan seperti injeksi gelombang whistler pada lapisan

plasmasphere dengan menggunakan pengeras suara radio dimana teknologi ini

akan menghasilkan sebuah gambar spektogram frekuensi data yang didapatkan

melalui proses injeksi tersebut (Sonwalkar, 2000), pembuatan radio whistler untuk

menangkap sinyal whistler dari lapisan magnetosfer (Wallace, 2010), dan

menghitung jumlah frekuensi suara yang muncul pada data audio frekuensi

Lightning Whistler (Darma, Setya, 2014). Hasil perhitungan pada penelitian

tersebut mampu menghitung jumlah frekuensi suara yang muncul dari hasil

pengolahan citra histogram namun belakangan ini muncul kritikan mengenai

frekuensi suara dikarenakan perhitungan tersebut baru hanya sebatas menghitung

jumlah frekuensi suara yang masuk.

Permasalahan tersebut mendorong orang untuk melakukan penelitian

untuk menghitung lebih detail lagi deteksi frekuensi suara yang masuk sehingga

terciptanya inspirasi untuk melakukan perhitungan titik koordinat frekuensi suara

yang dilakukan dari tinggi dan rendahnya output suara.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tentang permasalahan diatas, rumusan masalah

yang dapat diuraikan adalah bagaimana cara untuk menentukan dan menghitung

3

sebuah titik frekuensi suara tersebut berdasarkan tinggi rendahnya suara dalam

periode waktu tertentu.

1.3 Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah diatas, tujuan yang ingin dicapai dari

penelitian ini adalah mengetahui titik koordinat frekuensi suara dari awalnya suara

terdengar sampai suara menghilang selama periode waktu tertentu.

1.4 Manfaat

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah para ahli mampu

mengetahui titik koordinat dari frekuensi suara yang masuk sehingga informasi

yang didapatkan dari perhitungan tersebut dapat berguna untuk mengetahui

kepastian letak koordinat dari frekuensi suara tersebut secara detail sehingga dapat

mendukung kelengkapan data dan informasi.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah yang dapat diuraikan pada penelitian frekuensi suara ini

adalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini hanya dilakukan pada perhitungan titik koordinat dari tinggi

rendahnya sebuah frekuensi suara dalam satu periode waktu tertentu.

2. Rincian data yang digunakan hanya berupa output data suara berupa siulan

yang direkam dalam format .wav.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam Rancang bangun Aplikasi

Pendeteksi Titik Koordinat Lightning Whistler yaitu:

1. Bab I Pendahuluan

Bab I menjelaskan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan

masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, dan sistematika penulisan.

4

2. Bab II Tinjauan Pustaka

Bab II menjelaskan tentang teori-teori penunjang yang mendasari dalam

pembahasan masalah.

3. Bab III Metodologi dan Perancangan Sistem

Bab III berisi metodologi untuk melakukan pembuatan sistem dan berisi

rancangan sistem yang dibuat.

4. Bab IV Pembahasan dan Analisa

Bab ini berisikan pembahasan tentang hasil uji coba perangkat lunak dan

menganalisa sistem secara keseluruhan.

5. Bab V Penutup

Bab V merupakan rangkuman dari apa yang telah dibahas sebelumnya

serta saran-saran yang ditujukan baik kepada ilmu pengetahuan atau

kepada masyarakat banyak untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut.

5