Menampilkan data audio dari sound card dengan GUI Matlab

Matlab menyedian fasilitas pengambilan data audio langsung dari hardware soundcard (internal/external) menggunakan system audio toolbox atau data acquisition toolbox. Namun toolbox tersebut hanya mendukung beberapa jenis soundcard saja.

Jika hardware tidak didukung dan pengambilan data audio realtime bisa dikesampingkan, maka pengambilan data audio melalui mic/line in masih bisa dilakukan dengan fungsi standar yang disediakan matlab.

Dalam proyek ini digunakan fungsi-fungsi utama berikut:

  1. audiodevinfo, bertugas mengambil informasi perangkat/hardware audio input seperti mic dan line in. Daftar perangkat masukan suara ini ditampilkan dalam pop-up menu sehingga pengguna bisa memilih perangkat yang akan digunakan sebagai masukan audio.
  2. audiorecorder, merupakan fungsi perekam audio standar matlab yang akan mulai merekam saat diberi perintah start() dan akan berhenti saat diberi perintah stop(). Data suara yang terekam bisa diambil dengan perintah getaudiodata();
  3. Timer, berfungsi mengatur jeda pengambilan data suara.

Metode ini akan memiliki jeda tergantung pengaturan waktu di timer, agar terlihat lebih realtime, perioda timer dibuat lebih kecil dan dalam mode tetap/fixedSpacing. Selain itu waktu proses lanjutan seperti analisa ampltudo/phase, FFT, Filter dan lain-lain dibuat seefektif mungkin sehingga jeda (kehilangan data audio) bisa diperkecil.

berikut koding fungsi merekam data suara matlab yang digunakan:

function varargout = audioSoundcard(varargin)
gui_Singleton = 1;
gui_State = struct('gui_Name',       mfilename, ...
    'gui_Singleton',  gui_Singleton, ...
    'gui_OpeningFcn', @audioSoundcard_OpeningFcn, ...
    'gui_OutputFcn',  @audioSoundcard_OutputFcn, ...
    'gui_LayoutFcn',  [] , ...
    'gui_Callback',   []);
if nargin && ischar(varargin{1})
    gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});
end

if nargout
    [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
else
    gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
end

% --- Executes just before audioSoundcard is made visible.
function audioSoundcard_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% Choose default command line output for AudioSpectrumAnalyzer
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

% uiwait(handles.figure1);
global guiHandle;
global recorder;
global audioData;

global panjangDataRekaman;
global frequencySampling;
global bitsPerSample;
global audioChannel;

panjangDataRekaman = 8191;
frequencySampling = 22050;
bitsPerSample = 16;
audioChannel = 1;

ylim(handles.axes1, [-0.5, 0.5]);
xlim(handles.axes1, [0, panjangDataRekaman]);
title(handles.axes1, 'Real time');
xlabel(handles.axes1, 'sampling (bit)')
ylabel(handles.axes1, 'Amplitude')
hold(handles.axes1,'on');
guiHandle = guidata(hObject);
set(handles.checkboxAktif,'value', 0);

info = audiodevinfo;
nDevices = audiodevinfo(1);
str = {};
set(handles.popupmenuDevice,'string',str);

for i = 1:nDevices
    str = [str, char(info.input(i).Name)];
end
set(handles.popupmenuDevice,'string',str);
set(handles.checkboxAktif,'value',0);

deviceID = get(handles.popupmenuDevice,'value') - 1;
recorder = audiorecorder(frequencySampling, bitsPerSample, audioChannel, deviceID);
audioData = double.empty();

% --- Outputs from this function are returned to the command line.
function varargout = audioSoundcard_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)
varargout{1} = handles.output;


% --- Executes on button press in checkboxAktif.
function checkboxAktif_Callback(hObject, eventdata, handles)
global  timerRekam
T = timerfind;
if isempty(T)
    disp('timer empty')
    timerRekam = timerRekaman();
end

if get(handles.checkboxAktif,'value')
    start(timerRekam)
else
    stop(timerRekam)
end

% --- Executes on selection change in popupmenuDevice.
function popupmenuDevice_Callback(hObject, eventdata, handles)
global recorder
global frequencySampling
global bitsPerSample;
global audioChannel;

deviceID = get(handles.popupmenuDevice,'value') - 1;
recorder = audiorecorder(frequencySampling, bitsPerSample, audioChannel, deviceID);


% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function popupmenuDevice_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
    set(hObject,'BackgroundColor','white');
end

% --- Executes during object deletion, before destroying properties.
function figure1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)
T = timerfind;
if ~isempty(T)
    stop(T)
    delete(T)
end

function t = timerRekaman()
t = timer;
t.StartDelay = 0;
t.TimerFcn = @rekamSuara;
t.StopFcn  = @selesaiRekamSuara;
t.Period = 0.5;
t.ExecutionMode = 'fixedSpacing';

function rekamSuara(mTimer,~)
global recorder
global audioData;
global plotData;
global panjangDataRekaman;

if recorder.isrecording
    stop(recorder);
    delete(plotData);
    audioData = [audioData; getaudiodata(recorder)];
    
    if length(audioData) > panjangDataRekaman
        audioData = audioData(length(audioData)-panjangDataRekaman:length(audioData));
    end
    
    tampilGrafik;
end
disp('AmbilSuara...')
recorder.record;

function selesaiRekamSuara(mTimer,~)
disp('Selesai.')

function tampilGrafik()
global guiHandle;
global audioData;
global plotData;
global panjangDataRekaman;

if ~isempty(audioData)
    plotData = plot(audioData, 'b', 'Parent', guiHandle.axes1);
end

Contah capture audio matlab menggunakan fungsi standar pembacaan soundcard:

file pendukung pengambilan data suara dengan matlab:

audioSoundcard.fig

Papan skor arduino 3 panel P10 dengan kontrol android

Papan skor (score board) adalah papan tempat informasi dan hasil pertandingan yang dapat dilihat oleh semua orang yang berada di arena pertandingan dan penonton.

Papan skor dengan dot matrix (dmd) dengan kontrol android melalui bluetooth ini memiliki fitur :

  1. Tambah-kurang point, skor, waktu, dan ronde pertandingan serta reset point.
  2. Informasi running text yang bisa tampil di tengah pertandingan.
  3. Master reset untuk menginisialisasi semua informasi pertandingan.

Skema papan skor arduino

lepas ‘pin 0’ arduino – bluetooth saat upload sketch:

komponen papan skor bluetooth

  1. Arduino Uno
  2. 3 buah DMD Panel P10
  3. Bluetooth HC-05
  4. Android

Sketch/koding scoring board arduino dengan android melalui bluetooth

#include <SoftwareSerial.h>
#include <DMD_Semesin.h>
#include <fonts/Arial16.h>
#include <fonts/Arial_Black_16.h>
#include <fonts/SystemFont5x7.h>
#include <fonts/SystemFont5x7Gemuk.h>
#include <Wire.h>

//defenisi pin
#define pinOE         9
#define pinSCK        8
#define pinA          6
#define pinB          7

#define DISPLAYS_WIDE 3
#define DISPLAYS_HIGH 1

#define fontPembuka     Arial16
#define fontSkor        Arial_Black_16
#define fontInformasi   SystemFont5x7
#define fontWaktu       SystemFont5x7
#define fontRonde       SystemFont5x7Gemuk

SPIDMD dmd(DISPLAYS_WIDE, DISPLAYS_HIGH);

//SoftwareSerial bluetooth(2, 3);
#define bluetooth     Serial

byte pointA, pointB, skorA, skorB, ronde = 0;
uint16_t waktu = 0;
byte Arial14TengahY;
char strInformasi[200] = "Selamat Datang";
char bufferBluetooth[200];
bool pertandinganBerjalan;
long millisDetik;
long millisEfek;
byte detikSebelumnya = 60;
bool modeInformasi;

EfekMarque efekMarque;

enum perintah {
  initPerangkat,
  pointAplus,
  pointAminus,
  pointBplus,
  pointBminus,
  skorAplus,
  skorAminus,
  skorBplus,
  skorBminus,
  rondePlus,
  rondeMinus,
  menitPlus,
  menitMinus,
  text,
  resetPoint,
  resetSemua,
  mulai,
};

DMD_TextBox boxSkorA(dmd, 0, 0, 28, 16);
DMD_TextBox boxSkorB(dmd, 68, 0, 28, 16);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  bluetooth.begin(9600);

  Serial.println(F("Papan skor arduino 3 panel P10 dengan kontrol android"));
  Serial.println(F("https://www.project.semesin.com"));


  dmd.setBrightness(128);
  dmd.selectFont(fontPembuka);
  dmd.clearScreen();
  dmd.begin();
  dmd.drawString(0, 0, F("Papan Skor bluetooth"));
  delay(1000);
  dmd.clearScreen();

  efekMarque.mode = nonAktif;
  efekMarque.sumber = sumberRAM;
  efekMarque.font = fontInformasi;
  efekMarque.kiri = 28;
  efekMarque.atas = 0;
  efekMarque.tinggi = 8;
  efekMarque.lebar = 40;
  efekMarque.step = 1;
  efekMarque.skip = 0;

  tampilanUtama();

  Serial.println("Sistem dimulai");

  millisDetik = millis();
}

void loop() {
  if (millisDetik != millis() / 1000L)
  {
    millisDetik = millis() / 1000L;
    if (pertandinganBerjalan)
    {
      waktu++;

      if (!modeInformasi)
      {
        tampilanUtama();
      }
    }
  }

  if (millisEfek < millis() - 100)
  {
    millisEfek = millis();
    if (efekMarque.mode == XMinus)
    {
      dmd.marqueeXMinus(&efekMarque);
    }
    else
    {
      modeInformasi = false;
      tampilanUtama();
    }
  }

  if (bluetooth.available())
  {
    byte tokenMulai = bluetooth.read();
    Serial.println(tokenMulai, HEX);
    if (tokenMulai == 0xFE)
    {
      delay(2);
      byte perintah = bluetooth.read();
      delay(2);
      byte panjang = bluetooth.read();

      for (uint16_t i = 0; i < panjang; i++)
      {
        delay(2);
        char c = bluetooth.read();
        bufferBluetooth[i] = c;
      }
      delay(2);
      byte tokenSelesai = bluetooth.read();
      if (tokenSelesai == 0xFF)
      {
        uint16_t i;
        switch (perintah)
        {
          case initPerangkat:
            bluetooth.write(237);
            break;
          case pointAplus:
            pointA++;
            break;
          case pointAminus:
            pointA--;
            break;
          case pointBplus:
            pointB++;
            break;
          case pointBminus:
            pointB--;
            break;
          case skorAplus:
            skorA++;
            break;
          case skorAminus:
            skorA--;
            break;
          case skorBplus:
            skorB++;
            break;
          case skorBminus:
            skorB--;
            break;
          case rondePlus:
            ronde++;
            break;
          case rondeMinus:
            ronde--;
            break;
          case menitPlus:
            waktu += 60 ;
            break;
          case menitMinus:
            if (waktu > 60)
              waktu -= 60;
            else
              waktu = 0;
            break;
          case resetPoint:
            pointA = 0;
            pointB = 0;
            break;
          case resetSemua:
            pointA = 0;
            pointB = 0;
            skorA = 0;
            skorB = 0;
            ronde = 0;
            waktu = 0;
            break;
          case mulai:
            pertandinganBerjalan = !pertandinganBerjalan;
            break;
          case text:
            for (i = 0; i < panjang; i++)
            {
              strInformasi[i] = bufferBluetooth[i];
            }
            strInformasi[i] = 0;
            dmd.drawFilledBox(28, 0, 67, 7, GRAPHICS_OFF);
            efekMarque.init = true;
            efekMarque.alamat = strInformasi;
            efekMarque.mode = XMinus;
            efekMarque.clear = 40;
            modeInformasi = true;

            millisEfek = millis();
            break;
        }
        if (pointA == 255)
          pointA = 0;
        if (pointB == 255)
          pointB = 0;
        if (skorA == 255)
          skorA = 0;
        if (skorB == 255)
          skorB = 0;
        if (ronde == 255)
          ronde = 0;
        if (waktu == 3600)
          waktu = 0;

        if (!modeInformasi)
        {
          tampilanUtama();
        }
      }
    }
  }
}
byte bin2bcd(byte val)
{
  return val + 6 * (val / 10);
}

void tampilanUtama()
{
  byte lebarText;
  dmd.selectFont(fontSkor);
  Arial14TengahY = (dmd.height - dmd.fontHeader.height) / 2;

  boxSkorA.clear();
  boxSkorB.clear();
  lebarText = dmd.stringWidth(String(pointA));
  dmd.drawString((28 - lebarText) / 2 + 0, Arial14TengahY, String(pointA));
  lebarText = dmd.stringWidth(String(pointB));
  dmd.drawString((28 - lebarText) / 2 + 68, Arial14TengahY, String(pointB));


  dmd.selectFont(fontWaktu);
  char waktuStr[] = "00:00";
  byte menitBCD = bin2bcd(waktu / 60);
  byte detikBCD = bin2bcd(waktu % 60);
  waktuStr[0] = (menitBCD >> 4) + 0x30;
  waktuStr[1] = (menitBCD & 0x0F) + 0x30;
  waktuStr[3] = (detikBCD >> 4) + 0x30;
  waktuStr[4] = (detikBCD & 0x0F) + 0x30;
  lebarText = dmd.stringWidth(waktuStr);
  dmd.drawString((dmd.width - lebarText) / 2, 0, waktuStr);

  dmd.selectFont(fontRonde);

  dmd.drawString(28, 8, String(skorA));
  lebarText = dmd.stringWidth(String(skorB));
  dmd.drawString((68 - lebarText), 8, String(skorB));

  lebarText = dmd.stringWidth(String(ronde));
  dmd.drawString((dmd.width - lebarText) / 2, 8, String(ronde));
}

screenshot apk papan skor

File papan skor android