Repellent Digital Pakai ASDR

Pengusir Tikus Digital Pakai ASDR

Standar Frekwensi Sampel_Rate

sample_rate tidak hanya 44.1 kHz. Ada beberapa standar sample_rate yang umum digunakan, tergantung pada aplikasi audio. Berikut beberapa yang paling umum:

1. Standar CD dan Konsumen

44.1 kHz → CD Audio, MP3, sebagian besar file musik digital
48 kHz → Standar Broadcast, digunakan di video dan produksi film
32 kHz → Format audio kompresi rendah, digunakan di beberapa siaran radio

2. Standar Profesional dan Studio

96 kHz → Digunakan di studio rekaman untuk kualitas lebih tinggi
192 kHz → Audio berkualitas hi-res, sering digunakan dalam mastering dan rekaman profesional

3. Standar Audio Telepon dan Komunikasi

8 kHz → Telepon, VoIP (karena suara manusia cukup dalam rentang ini)
16 kHz → Suara lebih jernih untuk komunikasi, beberapa codec VoIP
22.05 kHz → Format audio untuk aplikasi kompresi tinggi

4. Standar untuk Ultrasonik & Riset

384 kHz dan lebih tinggi → Digunakan untuk ultrasonik, penelitian medis, dan beberapa DAC (Digital-to-Analog Converter) kelas atas

Jadi, 44.1 kHz bukan satu-satunya sample rate, dan pemilihan sample_rate harus disesuaikan dengan kebutuhan proyek audio yang dibuat. Untuk proyek frekuensi tinggi (seperti 33kHz - 77kHz), 192 kHz atau lebih tinggi direkomendasikan agar tidak terjadi aliasing.

Contoh Kode:

import numpy as np

from scipy.io.wavfile import write

# Fungsi untuk membuat envelope ASDR

def create_asdr_envelope(duration, sample_rate, attack_time=0.1, decay_time=0.1, sustain_level=0.7, release_time=0.2):

total_samples = int(sample_rate * duration)

attack_samples = int(sample_rate * attack_time)

decay_samples = int(sample_rate * decay_time)

release_samples = int(sample_rate * release_time)

sustain_samples = total_samples - (attack_samples + decay_samples + release_samples)

attack = np.linspace(0, 2.205, attack_samples) # Attack (Naik dari 0 ke 2.205)

decay = np.linspace(1, sustain_level, decay_samples) # Decay (Turun dari 1 ke sustain_level

sustain = np.ones(sustain_samples) * sustain_level # Sustain (Tetap di sustain_level)

release = np.linspace(sustain_level, 0, release_samples) # Release (Turun dari sustain_level ke 0)

envelope = np.concatenate((attack, decay, sustain, release))

if len(envelope) < total_samples:

envelope = np.pad(envelope, (0, total_samples - len(envelope)), mode='constant')

elif len(envelope) > total_samples:

envelope = envelope[:total_samples]

return envelope

# Fungsi untuk membuat sweep dengan ASDR & normalisasi yang aman

def save_sweep_wave_asdr(start_freq, end_freq, duration, file_name, sample_rate=44100, gain_db=10):

try:

t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), endpoint=False)

freqs = np.linspace(start_freq, end_freq, int(sample_rate * duration))

waveform = 0.5 * np.sin(2 * np.pi * freqs * t)

# Terapkan envelope ASDR

envelope = create_asdr_envelope(duration, sample_rate)

waveform *= envelope

# Konversi gain dB ke faktor pengali

gain_factor = 10 ** (gain_db / 10)

waveform *= gain_factor

# Normalisasi (hindari pembagian oleh nol)

max_value = np.max(np.abs(waveform))

if max_value > 0:

waveform = np.int16(waveform / max_value * 32767)

else:

waveform = np.zeros_like(waveform, dtype=np.int16)

# Simpan file audio

write(file_name, sample_rate, waveform)

print(f"✅ Audio sweep disimpan sebagai: {file_name}")

except Exception as e:

print(f"❌ Gagal menyimpan file: {e}")

# Simpan sweep dari 33KHz ke 77KHz selama 60 detik dengan ASDR

save_sweep_wave_asdr(33000, 77000, 1/3, "/storage/emulated/0/Music/Frequency_Sweep_ASDR.wav")

Output:

❌ Gagal menyimpan file: negative dimensions are not allowed

[Program finished]

Hitung-hitungan:

Dari parameter-parameter yang digunakan pada kode pembuat repellent ini, bisa dbuat hitung-hitungannya kenapa hasilnya "negatif" (gagal membuat file wav).

Ada beberapa kemungkinan mengapa hasilnya bisa menjadi "negatif" atau tidak sesuai harapan dalam kode ini. Berikut adalah analisis hitung-hitungannya:

Kesalahan pada Attack Envelope
Pada baris ini:
```
attack = np.linspace(0, 2.205, attack_samples)  # Attack (Naik dari 0 ke 1)
```
Nilai akhir attack adalah 2.205, bukan 1, yang seharusnya digunakan untuk normalisasi amplitude ke rentang 0-1. Seharusnya:
```
attack = np.linspace(0, 1, attack_samples)
```
Kesalahan ini membuat nilai amplitudo melebihi 1, yang bisa menyebabkan distorsi atau hasil tidak normal.

Kesalahan Perhitungan Jumlah Sampel
Kita hitung total sample berdasarkan parameter:

total_samples = int(sample_rate * duration)  # 44100 * (1/3) = 14700 samples

Attack, decay, sustain, dan release masing-masing dihitung sebagai:

attack_samples = int(sample_rate * attack_time)  # 44100 * 0.1 = 4410
decay_samples = int(sample_rate * decay_time)    # 44100 * 0.1 = 4410
release_samples = int(sample_rate * release_time)  # 44100 * 0.2 = 8820
sustain_samples = total_samples - (attack_samples + decay_samples + release_samples)
# sustain_samples = 14700 - (4410 + 4410 + 8820) = -2940

Masalahnya adalah sustain_samples menjadi negatif, yang menyebabkan sustain = np.ones(sustain_samples) * sustain_level gagal, karena array tidak bisa memiliki panjang negatif.

Solusi: Pastikan attack_time + decay_time + release_time <= duration, misalnya dengan menyesuaikan release_time.

Kesalahan Normalisasi Gain
Gain dihitung sebagai:
```
gain_factor = 10 ** (gain_db / 10)
```
Dengan gain_db = 10, maka:
```
gain_factor = 10 ** (10 / 10) = 10
```
Sehingga amplitudo diperbesar 10 kali lipat, menyebabkan clipping saat dikonversi ke np.int16, yang seharusnya berada dalam rentang -32767 hingga 32767.

Solusi: Gunakan perhitungan gain dalam dB SPL (Sound Pressure Level):
```
gain_factor = 10 ** (gain_db / 20)  # Lebih aman untuk skala amplitudo
```
Frekuensi Sweep Terlalu Tinggi
Sweep dilakukan dari 33kHz ke 77kHz, sedangkan frekuensi sampling hanya 44.1kHz.
Nyquist theorem menyatakan bahwa sinyal yang memiliki frekuensi di atas sample_rate / 2 (22.05kHz) akan menyebabkan aliasing, sehingga frekuensi yang dimainkan tidak sesuai.

Solusi: Pastikan frekuensi tidak melebihi 22kHz, atau tingkatkan sample_rate ke 192000 Hz.

Kesimpulan:

Perbaiki nilai attack (jangan lebih dari 1).
Perbaiki sustain_samples agar tidak negatif.
Gunakan gain scaling yang aman (10**(gain_db / 20)).
Pastikan sample rate cukup tinggi untuk menangani sweep frekuensi tinggi.

Perhitungan Envelope:

Mari kita hitung envelope ASDR berdasarkan parameter yang ada dalam kode:

1. Parameter yang Diketahui

Sample rate = 44,100 Hz
Durasi = detik (0.333 detik)
Attack time = 0.1 detik
Decay time = 0.1 detik
Sustain level = 0.7
Release time = 0.2 detik

Total sampel:


\text{total_samples} = \text{sample_rate} \times \text{duration} = 44100 \times 0.333 = 14700

2. Hitung Setiap Fase

Attack samples:


  \text{attack_samples} = \text{sample_rate} \times \text{attack_time} = 44100 \times 0.1 = 4410


  \text{decay_samples} = \text{sample_rate} \times \text{decay_time} = 44100 \times 0.1 = 4410


  \text{release_samples} = \text{sample_rate} \times \text{release_time} = 44100 \times 0.2 = 8820


  \text{sustain_samples} = \text{total_samples} - (\text{attack_samples} + \text{decay_samples} + \text{release_samples})

\text{sustain_samples} = 14700 - (4410 + 4410 + 8820) = -2940 ]

Karena sustain_samples negatif, ini adalah kesalahan, karena tidak mungkin ada jumlah sampel negatif.

3. Kenapa Sustain Menjadi Negatif?

Total waktu dari attack + decay + release adalah:


0.1 + 0.1 + 0.2 = 0.4 \text{ detik}

4. Perbaikan Perhitungan

Untuk menghindari sustain negatif, total waktu ASDR harus ≤ durasi sinyal. Solusinya:

Kurangi release → Misalnya release = 0.133 detik, agar totalnya 0.333 detik.
Kurangi attack dan decay → Misalnya attack = 0.08 detik, decay = 0.08 detik, release = 0.173 detik.

Misalkan kita memilih opsi 1 (release = 0.133 detik):

Attack:
Decay:
Release:
Sustain:


  14700 - (4410 + 4410 + 5865) = 15 \text{ (masih bisa dipakai)}

Sekarang sustain tidak negatif, dan envelope bisa dihitung dengan benar.

5. Perhitungan Envelope ASDR

Sekarang kita buat envelope dengan nilai yang benar:

Attack (Naik dari 0 ke 1):


  \text{attack} = np.linspace(0, 1, 4410)


  \text{decay} = np.linspace(1, 0.7, 4410)


  \text{sustain} = np.ones(15) \times 0.7


  \text{release} = np.linspace(0.7, 0, 5865)

Kemudian digabungkan:


\text{envelope} = \text{np.concatenate}((\text{attack}, \text{decay}, \text{sustain}, \text{release}))

Kesimpulan

Masalah utama: Sustain menjadi negatif karena durasi ASDR lebih besar dari durasi total.
Solusi: Sesuaikan release, attack, atau decay agar total tidak melebihi durasi sinyal.
Hasil envelope setelah diperbaiki: Attack naik ke 1, decay turun ke 0.7, sustain tetap, release turun ke 0 dalam waktu yang sesuai.

Perbaikan Sementara kode:

Dengan parameter:

Sample rate = 44100 Hz
Durasi = detik (1/2 detik)
Attack time = 0.2 detik
Decay time = 0.1 detik
Sustain level = 0.7
Release time = 0.173 detik

Dengan frekwensi sampel_rate 44100 Hz menghasilkan audio wav dengan bunyi suara kedengaran membunyikan: cecak, cecak, cecak, ... dst.

import numpy as np

from scipy.io.wavfile import write

# Fungsi untuk membuat envelope ASDR

def create_asdr_envelope(duration, sample_rate, attack_time=0.2, decay_time=0.1, sustain_level=0.7, release_time=0.173):

total_samples = int(sample_rate * duration)

attack_samples = int(sample_rate * attack_time)

decay_samples = int(sample_rate * decay_time)

release_samples = int(sample_rate * release_time)

sustain_samples = total_samples - (attack_samples + decay_samples + release_samples)

attack = np.linspace(0, 1, attack_samples) # Attack (Naik dari 0 ke 1)

decay = np.linspace(1, sustain_level, decay_samples) # Decay (Turun dari 1 ke sustain_level

sustain = np.ones(sustain_samples) * sustain_level # Sustain (Tetap di sustain_level)

release = np.linspace(sustain_level, 0, release_samples) # Release (Turun dari sustain_level ke 0)

envelope = np.concatenate((attack, decay, sustain, release))

if len(envelope) < total_samples:

envelope = np.pad(envelope, (0, total_samples - len(envelope)), mode='constant')

elif len(envelope) > total_samples:

envelope = envelope[:total_samples]

return envelope

# Fungsi untuk membuat sweep dengan ASDR & normalisasi yang aman

def save_sweep_wave_asdr(start_freq, end_freq, duration, file_name, sample_rate=44100, gain_db=10):

try:

t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), endpoint=False)

freqs = np.linspace(start_freq, end_freq, int(sample_rate * duration))

waveform = 0.5 * np.sin(2 * np.pi * freqs * t)

# Terapkan envelope ASDR

envelope = create_asdr_envelope(duration, sample_rate)

waveform *= envelope

# Konversi gain dB ke faktor pengali

gain_factor = 10 ** (gain_db / 20)

waveform *= gain_factor

# Normalisasi (hindari pembagian oleh nol)

max_value = np.max(np.abs(waveform))

if max_value > 0:

waveform = np.int16(waveform / max_value * 32767)

else:

waveform = np.zeros_like(waveform, dtype=np.int16)

# Simpan file audio

write(file_name, sample_rate, waveform)

print(f"✅ Audio sweep disimpan sebagai: {file_name}")

except Exception as e:

print(f"❌ Gagal menyimpan file: {e}")

# Simpan sweep dari 33KHz ke 77KHz selama 1/2 detik dengan ASDR

save_sweep_wave_asdr(33000, 77000, 1/2, "/storage/emulated/0/Music/Frequency_Sweep_ASDR.wav")

Perbaikan Fix Kode:

Kemudian ketika frekwensi sampel_rate diubah dari 44100 Hz menjadi 192 KHz, maka menghasilkan audio wav seperti bunyi yang diharapkan:

Hasil kode:

import numpy as np

from scipy.io.wavfile import write

# Fungsi untuk membuat envelope ASDR

def create_asdr_envelope(duration, sample_rate, attack_time=0.2, decay_time=0.1, sustain_level=0.7, release_time=0.173):

total_samples = int(sample_rate * duration)

attack_samples = int(sample_rate * attack_time)

decay_samples = int(sample_rate * decay_time)

release_samples = int(sample_rate * release_time)

sustain_samples = total_samples - (attack_samples + decay_samples + release_samples)

attack = np.linspace(0, 1, attack_samples) # Attack (Naik dari 0 ke 1)

decay = np.linspace(1, sustain_level, decay_samples) # Decay (Turun dari 1 ke sustain_level

sustain = np.ones(sustain_samples) * sustain_level # Sustain (Tetap di sustain_level)

release = np.linspace(sustain_level, 0, release_samples) # Release (Turun dari sustain_level ke 0)

envelope = np.concatenate((attack, decay, sustain, release))

if len(envelope) < total_samples:

envelope = np.pad(envelope, (0, total_samples - len(envelope)), mode='constant')

elif len(envelope) > total_samples:

envelope = envelope[:total_samples]

return envelope

# Fungsi untuk membuat sweep dengan ASDR & normalisasi yang aman

def save_sweep_wave_asdr(start_freq, end_freq, duration, file_name, sample_rate=192000, gain_db=10):

try:

t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), endpoint=False)

freqs = np.linspace(start_freq, end_freq, int(sample_rate * duration))

waveform = 0.5 * np.sin(2 * np.pi * freqs * t)

# Terapkan envelope ASDR

envelope = create_asdr_envelope(duration, sample_rate)

waveform *= envelope

# Konversi gain dB ke faktor pengali

gain_factor = 10 ** (gain_db / 20)

waveform *= gain_factor

# Normalisasi (hindari pembagian oleh nol)

max_value = np.max(np.abs(waveform))

if max_value > 0:

waveform = np.int16(waveform / max_value * 32767)

else:

waveform = np.zeros_like(waveform, dtype=np.int16)

# Simpan file audio

write(file_name, sample_rate, waveform)

print(f"✅ Audio sweep disimpan sebagai: {file_name}")

except Exception as e:

print(f"❌ Gagal menyimpan file: {e}")

# Simpan sweep dari 33KHz ke 77KHz selama 1/2 detik dengan ASDR

save_sweep_wave_asdr(33000, 77000, 1/2, "/storage/emulated/0/Music/Frequency_Sweep_ASDR.wav")

Search This Blog

PMD Koding