Tata Lampu Panggung yang Dikendalikan Dengan MIDI
Sistem
tata lampu sangat populer untuk memeriahkan dan memberikan kesan
tertentu pada pagelaran. Sampai saat ini sistem tata lampu panggung
masih banyak yang menggunakan teknik konvensional, yaitu menggunakan
piranti analog sebagai pengatur intensitas lampu, untuk menghasilkan
effek pencahayaan yang seirama dengan musik yang sedang dimainkan.
Sistem
semacam ini dibangunkan dengan menggunakan filter-filter audio yang
banyak dijumpai dalam sistem analog, biasanya digunakan 3 buah filter
untuk memisahkan nada rendah, nada menengah dan nada tinggi, keluaran
dari filter ini dipakai untuk mengatur nyala lampu.
Dengan
cara ini, effek pencahayaan memang bisa diatur seirama dengan frekuensi
musik yang dimainkan, tapi kalau dikehendaki effek pencahayaan seirama
dengan salah satu instrumen musik yang dimainkan, maka cara ini tidak
lagi bisa dipakai.
Sementara itu MIDI kini kian populer bagi
dunia panggung, dengan memakai sinyal MIDI untuk mengatur tata lampu
bisa dibedakan jenis instrumen musik yang dimainkan berdasarkan channel
MIDI yang dipakai. Selain itu bisa juga untuk memisahkan tiap nada yang
dimainkan pada instrumen musik tersebut.
Gambar
1 memperlihatkan satu sistem MIDI sederhana, yang terdiri atas sebuah
MIDI keyboard, MIDI Sound Module dan Loud Speaker. Tiap kali tuts
keyboard ditekan akan dihasilkan sinyal MIDI yang berbentuk MIDI data
stream, yang dikirimkan secara seri ke sound module, dan sound module
merubah kode-kode MIDI yang diterimanya menjadi suara.
Dilihat
dari fungsi kerjanya maka sistem ini dapat dibagi menjadi dua bagian
utama yaitu MIDI Signal Generator(dalam hal ini MIDI Keyboard) dan MIDI
Signal Processor (MIDI Sound Module dan Loud Speaker). MIDI signal
generator adalah peranti yang menghasilkan sinyal MIDI, dan MIDI signal
processor adalah peranti yang mengolah sinyal MIDI menjadi suara.
Pada
gambar 2 memperlihatkan Sistem Tata lampu panggung yang dikendalikan
dengan MIDI, dalam hal ini MIDI signal processor berupa dimmer multi
channel yang digunakan untuk mengontrol kecerahan masing-masing lampu
seirama dengan sinyal MIDI
Jelas bahwa sinyal MIDI dari
Keyboard masih bisa disalurkan ke Sound Module yang bekerja bersama-sama
dengan alat ini, sehingga cahaya Tata Lampu ini akan seirama dengan
suara.
Dimmer
Dimmer
adalah pengatur intensitas cahaya yang dilakukan dengan mengatur daya
listrik yang masuk ke lampu secara elektronik lewat bantuan triac,
pengontrolan perubahan daya dapat dilakukan dengan sangat cepat,
sehingga diharapkan dapat mengikuti irama musik dengan baik.
Dimmer
bekerja dengan cara memotong sinyal AC sehingga hanya sebagian
gelombang AC yang masuk ke beban. Semakin kecil bagian gelombang yang
lewat, daya yang dibawa semakin kecil, dan lampu akan semakin redup.
Prinsip kerja dimmer ini dapat dilihat pada gambar 3.
Pada
awalnya triac tidak menyalurkan daya listrik, setelah disulut triac akan
menyalurkan daya sampai gelombang sinus tegangan listrik mencapai nol
(zerro crosspoint berikutnya). Dengan menunda saat penyulutan triac,
maka daya yang diterima lampu juga berubah, sehingga lampu dapat diatur
tingkat kecerahannya. Metode ini disebut sebagai phase control.
Phase
control yang dijelaskan diatas hanya menghasilkan dimmer satu channel.
Gambar 4 memperlihatkan sistem multi channel dimmer, dalam gambar
tersebut terlihat masing-masing lampu dikendalikan oleh sebuah dimmer,
yang waktu penyulutannya masing-masing dikendalikan secara terpisah.
Semua proses pengaturan saat penyulutan triac untuk semua channel dimmer
tersebut, harus selesai dalam waktu 10 mili detik, yaitu waktu setengah
periode tegangan sinus jala-jala listrik yang 50 Hz, disinilah letak
salah satu kesulitan dalam pembuatan alat ini, karena pengaturan waktu
processor menjadi sangat kritis.
MIDI Light Processor
Untuk
membentuk sistem tata lampu ini diperlukan dua buah microcontroller,
microcontroller MC68HC11 (buatan Motorola) berfungsi untuk menerima
sinyal MIDI dan menganalisa sinyal tersebut untuk memperoleh effek
pencahayaan seperti kehendak operator, hasil kerjanya tersebut
selanjutnya dikirimkan ke microcontroller AT89C51 (buatan Atmel) yang
berfungsi sebagai 16 channel dimmer controller untuk membangkitkan
cahaya hasil olahan MC68HC11.
Disamping
tugas utamanya di atas, microcontroller 68HC11 bisa berhubungan
langsung dengan operator, agar operator bisa mengontrol dan memprogram
sistem tata lampu ini. Untuk keperluan-keperluan tersebut, MC68HC11
dilengkapi dengan keypad, sarana monitor dengan LCD, dan interface MIDI,
komunikasi pengiriman data intensitas cahaya dimmer ke AT89C51
digunakan paralel PortB, seperti terlihat pada gambar 5.
Microcontroller
MC68HC11 yang dipakai adalah MC68HC11A1, yaitu jenis keluarga HC11 yang
tidak mempunyai ROM/EPROM, tetapi memiliki EEPROM sebesar 512 bytes,
yang digunakan sebagai media penyimpan preset-preset sistem lampu yang
dikehendaki operator. Untuk menampung program utama serta area ring
buffer, digunakan sistem memory diluar 68HC11. Sumber interrupt
eksternal yang digunakan dalam controller unit ini adalah: XIRQ untuk
sinyal RTS dari AT89C51, IRQ untuk trigger dari keypad dan interrupt SCI
untuk menerima data MIDI.
16 Channel Dimmer Controller
AT89C51
dipakai untuk membangun 16 channel dimmer controller, dengan diagram
seperti terlihat pada gambar 6. Sistem AT89C51 yang dipakai memiliki
EEPROM eksternal sebesar 8 Kbyte yang digunakan sebagai tempat penampung
seluruh program.
Untuk
keperluan pengaturan daya secara phase control, AT89C51 harus selalu
memonitor tegangan listrik PLN dengan bantuan rangkaian Zero Voltage
Detector, kondisi itu dideteksi lewat interupsi dari kaki IE0 (Interrupt
Eksternal 0).
Sesuai dengan data-data yang diterima dari
MC68HC11, ke-enambelas triac dari masing-masing dimmer diatur waktu
tunda penyulutannya satu per satu, sehingga terjadi effek penyalaan
lampu sesuai dengan irama sinyal MIDI. Pengaturan waktu tunda ini
dikendalikan lewat interupsi per satuan waktu yang dibangkitkan oleh
Timer 0 didalam AT89C51.
Gate dari masing-masing triac
dikendalikan lewat Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255, agar
rangkaian tidak mempunyai hubungan langsung dengan jaringan listrik
(‘nyetrom’) maka hubungan elektronis antara triac dan PPI 8255 dilakukan
lewat opto coupler.
Komunikasi antar 68HC11 dan 89C51
Microcontroller
68HC11 digunakan untuk mengolah sinyal MIDI, dan hasilnya dikirim ke
89C51 untuk mengatur 16 channel dimmer. Komunikasi antara 2 kontroller
ini menggunakan komunikasi paralel dengan 8 jalur data bus. Komunikasi
paralel dipilih berdasarkan pertimbangan kecepatan yang dibutuhkan saat
transfer data. Waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan 16 byte data ke
89C51 adalah sebanyak 276,5ms. Proses komunikasi
tersebut
berlangsung tiap setengah siklus sinyal sinus atau terjadi tiap 10ms,
dan diawali dengan zero crossing interrupt. Gambar 7 menunjukan proses
komunikasi tersebut.
Pada saat zero crossing terjadi, setelah
men-set timer interrupt, 89C51 akan meminta data ke 68HC11 dengan
memberikan pulsa low pada Port3.5 (sinyal RTS atau Request to Send).
Pulsa low ini diumpankan ke sumber interrupt non-maskable XIRQ.
Fasilitas tambahan
Sistem
tata lampu yang dibuat ini selain berupa peralatan yang telah dibahas
di atas, dilengkapan pula dengan program Windows untuk membantu operator
lebih mudah membentuk effek-effek pencahayaan yang lebih khusus,
program Windows tersebut mempunyai penampilan seperti terlihat pada
foto, dan mempunyai beberapa fasilitas yang dibagi menjadi 6 mode
sebagai berikut:
Autorun Demo: Adalah mode dimana lampu yang
menyala tidak bergantung dari data MIDI yang diterima. Tetapi lampu ini
menyala berdasarkan program yang tersimpan dalam memory-nya. Mode ini
memiliki 4 buah macam demo yaitu: Plain Flash, Dimmer Flash, Shift
Dimmer, dan Cross Lights.
Dynamic Lite: Adalah mode normal
sebagaimana topik utama dari pembuatan sistem tata lampu ini. Mode ini
membentuk sistem tata lampu yang dinamis, dimana channel dan note dari
data MIDI dapat diprogram untuk menyalakan lampu tertentu, sedangkan
velocity akan menentukan kecerahan dari lampu tersebut. Mode ini
menggunakan metode MIDI data mapping, dan merupakan topik utama
pembahasan dalam tugas akhir ini.
Random Mode: Mode ini mirip
dengan mode sebelumnya, yaitu pada dynamic lite, tetapi dalam mode ini
lampu yang menyala tidak ditentukan sebelumnya, melainkan menyala secara
random. Tetapi velocity masih tetap berpengaruh terhadap kecerahan
nyala lampu. Random mode memiliki dua variasi, yaitu random terhadap
channel tunggal dan random terhadap channel ganda.
Double Groups:
Mode ini mirip dengan random mode, tetapi dibuat dua group yang
masing-masing berjumlah 8 lampu. Tiap group akan bereaksi terhadap satu
chanel tertentu.
Direct Patch: Seperti modul rak dimmer pada
sistem tata lampu konvensional, dimana tiap lampu yang menyala dapat
langsung diatur kecerahannya dengan mengubah preset modul dimmer
tersebut, maka pada mode ini salah satu lampu dari 16 lampu dapat diatur
kecerahannya secara langsung dengan memanfaatkan message Channel
Pressure Aftertouch. Sehingga dengan mengubah nilai aftertouch, yaitu
dengan menggeser data entry slider pada perangkat MIDI controller, lampu
yang bersangkutan dapat diatur kecerahannya. Nomor channel MIDI
merepresentasikan nomor lampu yang akan diatur.
Download Mode:
Mode ini mirip dengan Dynamic lite, tetapi pemrogramannya dilakukan oleh
software yang dijalankan di komputer (PC). Hal ini dimaksudkan untuk
mempermudah pemrograman. Program GUI ini dibuat mengunakan bahasa
pemrograman Delphi, dan sarana download dilakukan dengan interface
serial RS-232 (COM Port). Selain untuk memprogram dan meng-edit variasi
lampu, terdapat juga built-in preset yang dapat digunakan untuk
melakukan pengecekan tiap dimmer dan lampunya.
tata lampu sangat populer untuk memeriahkan dan memberikan kesan
tertentu pada pagelaran. Sampai saat ini sistem tata lampu panggung
masih banyak yang menggunakan teknik konvensional, yaitu menggunakan
piranti analog sebagai pengatur intensitas lampu, untuk menghasilkan
effek pencahayaan yang seirama dengan musik yang sedang dimainkan.
Sistemsemacam ini dibangunkan dengan menggunakan filter-filter audio yang
banyak dijumpai dalam sistem analog, biasanya digunakan 3 buah filter
untuk memisahkan nada rendah, nada menengah dan nada tinggi, keluaran
dari filter ini dipakai untuk mengatur nyala lampu.
Dengan
cara ini, effek pencahayaan memang bisa diatur seirama dengan frekuensi
musik yang dimainkan, tapi kalau dikehendaki effek pencahayaan seirama
dengan salah satu instrumen musik yang dimainkan, maka cara ini tidak
lagi bisa dipakai.
Sementara itu MIDI kini kian populer bagi
dunia panggung, dengan memakai sinyal MIDI untuk mengatur tata lampu
bisa dibedakan jenis instrumen musik yang dimainkan berdasarkan channel
MIDI yang dipakai. Selain itu bisa juga untuk memisahkan tiap nada yang
dimainkan pada instrumen musik tersebut.
Gambar1 memperlihatkan satu sistem MIDI sederhana, yang terdiri atas sebuah
MIDI keyboard, MIDI Sound Module dan Loud Speaker. Tiap kali tuts
keyboard ditekan akan dihasilkan sinyal MIDI yang berbentuk MIDI data
stream, yang dikirimkan secara seri ke sound module, dan sound module
merubah kode-kode MIDI yang diterimanya menjadi suara.
Dilihat
dari fungsi kerjanya maka sistem ini dapat dibagi menjadi dua bagian
utama yaitu MIDI Signal Generator(dalam hal ini MIDI Keyboard) dan MIDI
Signal Processor (MIDI Sound Module dan Loud Speaker). MIDI signal
generator adalah peranti yang menghasilkan sinyal MIDI, dan MIDI signal
processor adalah peranti yang mengolah sinyal MIDI menjadi suara.
Padagambar 2 memperlihatkan Sistem Tata lampu panggung yang dikendalikan
dengan MIDI, dalam hal ini MIDI signal processor berupa dimmer multi
channel yang digunakan untuk mengontrol kecerahan masing-masing lampu
seirama dengan sinyal MIDI
Jelas bahwa sinyal MIDI dari
Keyboard masih bisa disalurkan ke Sound Module yang bekerja bersama-sama
dengan alat ini, sehingga cahaya Tata Lampu ini akan seirama dengan
suara.
Dimmer
Dimmer
adalah pengatur intensitas cahaya yang dilakukan dengan mengatur daya
listrik yang masuk ke lampu secara elektronik lewat bantuan triac,
pengontrolan perubahan daya dapat dilakukan dengan sangat cepat,
sehingga diharapkan dapat mengikuti irama musik dengan baik.
Dimmer
bekerja dengan cara memotong sinyal AC sehingga hanya sebagian
gelombang AC yang masuk ke beban. Semakin kecil bagian gelombang yang
lewat, daya yang dibawa semakin kecil, dan lampu akan semakin redup.
Prinsip kerja dimmer ini dapat dilihat pada gambar 3.
Pada
awalnya triac tidak menyalurkan daya listrik, setelah disulut triac akan
menyalurkan daya sampai gelombang sinus tegangan listrik mencapai nol
(zerro crosspoint berikutnya). Dengan menunda saat penyulutan triac,
maka daya yang diterima lampu juga berubah, sehingga lampu dapat diatur
tingkat kecerahannya. Metode ini disebut sebagai phase control.
Phase
control yang dijelaskan diatas hanya menghasilkan dimmer satu channel.
Gambar 4 memperlihatkan sistem multi channel dimmer, dalam gambar
tersebut terlihat masing-masing lampu dikendalikan oleh sebuah dimmer,
yang waktu penyulutannya masing-masing dikendalikan secara terpisah.
Semua proses pengaturan saat penyulutan triac untuk semua channel dimmer
tersebut, harus selesai dalam waktu 10 mili detik, yaitu waktu setengah
periode tegangan sinus jala-jala listrik yang 50 Hz, disinilah letak
salah satu kesulitan dalam pembuatan alat ini, karena pengaturan waktu
processor menjadi sangat kritis.
MIDI Light Processor
Untuk
membentuk sistem tata lampu ini diperlukan dua buah microcontroller,
microcontroller MC68HC11 (buatan Motorola) berfungsi untuk menerima
sinyal MIDI dan menganalisa sinyal tersebut untuk memperoleh effek
pencahayaan seperti kehendak operator, hasil kerjanya tersebut
selanjutnya dikirimkan ke microcontroller AT89C51 (buatan Atmel) yang
berfungsi sebagai 16 channel dimmer controller untuk membangkitkan
cahaya hasil olahan MC68HC11.
Disampingtugas utamanya di atas, microcontroller 68HC11 bisa berhubungan
langsung dengan operator, agar operator bisa mengontrol dan memprogram
sistem tata lampu ini. Untuk keperluan-keperluan tersebut, MC68HC11
dilengkapi dengan keypad, sarana monitor dengan LCD, dan interface MIDI,
komunikasi pengiriman data intensitas cahaya dimmer ke AT89C51
digunakan paralel PortB, seperti terlihat pada gambar 5.
Microcontroller
MC68HC11 yang dipakai adalah MC68HC11A1, yaitu jenis keluarga HC11 yang
tidak mempunyai ROM/EPROM, tetapi memiliki EEPROM sebesar 512 bytes,
yang digunakan sebagai media penyimpan preset-preset sistem lampu yang
dikehendaki operator. Untuk menampung program utama serta area ring
buffer, digunakan sistem memory diluar 68HC11. Sumber interrupt
eksternal yang digunakan dalam controller unit ini adalah: XIRQ untuk
sinyal RTS dari AT89C51, IRQ untuk trigger dari keypad dan interrupt SCI
untuk menerima data MIDI.
16 Channel Dimmer Controller
AT89C51
dipakai untuk membangun 16 channel dimmer controller, dengan diagram
seperti terlihat pada gambar 6. Sistem AT89C51 yang dipakai memiliki
EEPROM eksternal sebesar 8 Kbyte yang digunakan sebagai tempat penampung
seluruh program.
Untukkeperluan pengaturan daya secara phase control, AT89C51 harus selalu
memonitor tegangan listrik PLN dengan bantuan rangkaian Zero Voltage
Detector, kondisi itu dideteksi lewat interupsi dari kaki IE0 (Interrupt
Eksternal 0).
Sesuai dengan data-data yang diterima dari
MC68HC11, ke-enambelas triac dari masing-masing dimmer diatur waktu
tunda penyulutannya satu per satu, sehingga terjadi effek penyalaan
lampu sesuai dengan irama sinyal MIDI. Pengaturan waktu tunda ini
dikendalikan lewat interupsi per satuan waktu yang dibangkitkan oleh
Timer 0 didalam AT89C51.
Gate dari masing-masing triac
dikendalikan lewat Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255, agar
rangkaian tidak mempunyai hubungan langsung dengan jaringan listrik
(‘nyetrom’) maka hubungan elektronis antara triac dan PPI 8255 dilakukan
lewat opto coupler.
Komunikasi antar 68HC11 dan 89C51
Microcontroller
68HC11 digunakan untuk mengolah sinyal MIDI, dan hasilnya dikirim ke
89C51 untuk mengatur 16 channel dimmer. Komunikasi antara 2 kontroller
ini menggunakan komunikasi paralel dengan 8 jalur data bus. Komunikasi
paralel dipilih berdasarkan pertimbangan kecepatan yang dibutuhkan saat
transfer data. Waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan 16 byte data ke
89C51 adalah sebanyak 276,5ms. Proses komunikasi
tersebutberlangsung tiap setengah siklus sinyal sinus atau terjadi tiap 10ms,
dan diawali dengan zero crossing interrupt. Gambar 7 menunjukan proses
komunikasi tersebut.
Pada saat zero crossing terjadi, setelah
men-set timer interrupt, 89C51 akan meminta data ke 68HC11 dengan
memberikan pulsa low pada Port3.5 (sinyal RTS atau Request to Send).
Pulsa low ini diumpankan ke sumber interrupt non-maskable XIRQ.
Fasilitas tambahan
Sistem
tata lampu yang dibuat ini selain berupa peralatan yang telah dibahas
di atas, dilengkapan pula dengan program Windows untuk membantu operator
lebih mudah membentuk effek-effek pencahayaan yang lebih khusus,
program Windows tersebut mempunyai penampilan seperti terlihat pada
foto, dan mempunyai beberapa fasilitas yang dibagi menjadi 6 mode
sebagai berikut:
Autorun Demo: Adalah mode dimana lampu yang
menyala tidak bergantung dari data MIDI yang diterima. Tetapi lampu ini
menyala berdasarkan program yang tersimpan dalam memory-nya. Mode ini
memiliki 4 buah macam demo yaitu: Plain Flash, Dimmer Flash, Shift
Dimmer, dan Cross Lights.
Dynamic Lite: Adalah mode normal
sebagaimana topik utama dari pembuatan sistem tata lampu ini. Mode ini
membentuk sistem tata lampu yang dinamis, dimana channel dan note dari
data MIDI dapat diprogram untuk menyalakan lampu tertentu, sedangkan
velocity akan menentukan kecerahan dari lampu tersebut. Mode ini
menggunakan metode MIDI data mapping, dan merupakan topik utama
pembahasan dalam tugas akhir ini.
Random Mode: Mode ini mirip
dengan mode sebelumnya, yaitu pada dynamic lite, tetapi dalam mode ini
lampu yang menyala tidak ditentukan sebelumnya, melainkan menyala secara
random. Tetapi velocity masih tetap berpengaruh terhadap kecerahan
nyala lampu. Random mode memiliki dua variasi, yaitu random terhadap
channel tunggal dan random terhadap channel ganda.
Double Groups:
Mode ini mirip dengan random mode, tetapi dibuat dua group yang
masing-masing berjumlah 8 lampu. Tiap group akan bereaksi terhadap satu
chanel tertentu.
Direct Patch: Seperti modul rak dimmer pada
sistem tata lampu konvensional, dimana tiap lampu yang menyala dapat
langsung diatur kecerahannya dengan mengubah preset modul dimmer
tersebut, maka pada mode ini salah satu lampu dari 16 lampu dapat diatur
kecerahannya secara langsung dengan memanfaatkan message Channel
Pressure Aftertouch. Sehingga dengan mengubah nilai aftertouch, yaitu
dengan menggeser data entry slider pada perangkat MIDI controller, lampu
yang bersangkutan dapat diatur kecerahannya. Nomor channel MIDI
merepresentasikan nomor lampu yang akan diatur.
Download Mode:
Mode ini mirip dengan Dynamic lite, tetapi pemrogramannya dilakukan oleh
software yang dijalankan di komputer (PC). Hal ini dimaksudkan untuk
mempermudah pemrograman. Program GUI ini dibuat mengunakan bahasa
pemrograman Delphi, dan sarana download dilakukan dengan interface
serial RS-232 (COM Port). Selain untuk memprogram dan meng-edit variasi
lampu, terdapat juga built-in preset yang dapat digunakan untuk
melakukan pengecekan tiap dimmer dan lampunya.