Monthly Archives: April 2012

Tugas Pengantar Multimedia

  1. Buat artikel tentang bebagai teknik kompresi data untuk tipe data :
  • text
  • image
  • audio
  • video

2.  Menjelaskan tentang berbagai teknik kompresi

  • Kelebihan/kekurangan
  • Format file hasil kompresi

JAWABAN

kompresi data dalam ilmu komputer adalah sebuah cara untuk memadatakan data sehingga hanya memerlukan ruangan penyimpanan lebih kecil sehingga lebih hemat dalam menyimpannya atau mempersingkat waktu pertukaran data tersebut.

 

  • Worst case: untuk RLE tipe 2 adalah ketika  terdapat 127 karakter yang berbeda semua, maka akan terdapat 1 byte tambahan sebagai tanda jumlah karakter yang tidak sama tersebut.
  • Teknik loseless.
    1. Kompresi data tipe image
    • Losseles Compression, Tekhnik kompresi yang tidak mengurangi ukuran aslinya. Losseles artinya tidak ada data yang hilang, menggunakan algortima tertentu untuk mengompres data (compress) dan mengembalikan ke ukuran semula (decompress), dipakai untuk mengompres data dan program
    • .Lossy Compression, TEkhnoik kompresi yang mengurangi ukuran aslinya. Lossy artinya ada data yang hilang, bertujuan untuk mengefisienkan data,biasanya dipakai untuk mengompres data multimedia

a.  Color reduction: untuk warna-warna tertentu yang mayoritas dimana informasi warna disimpan dalam color palette.
b.  Chroma subsampling: teknik yang memanfaatkan fakta bahwa mata manusia merasa brightness (luminance) lebih berpengaruh daripada warna (chrominance) itu sendiri, maka dilakukan pengurangan resolusi warna dengan disampling ulang. Biasanya digunakan pada sinyal YUV.

  • Chorma Subsampling terdiri dari 3 komponen: Y

(luminance) : U (CBlue) : V (CRed)

c.  Transform coding: menggunakan Fourier Transform seperti DCT.

  • Fractal Compression: adalah suatu metode lossy untuk mengkompresi citra dengan menggunakan kurva fractal. Sangat cocok untuk citra natural seperti pepohonan, pakis, pegunungan, dan awan.
  • Fractal Compression bersandar pada fakta bahwa dalam sebuah image, terdapat bagian-bagian image yang menyerupai bagian bagian image yang lain.
  • Proses kompresi Fractal lebih lambat daripada JPEG sedangkan proses dekompresinya sama

b. Loseless Compression:

  • Teknik kompresi citra dimana tidak ada satupun informasi citra yang dihilangkan.
  • Biasa digunakan pada citra medis.
  • Metode loseless: Run Length Encoding, Entropy Encoding (Huffman, Aritmatik), dan Adaptive Dictionary Based (LZW).

TEKNIK KOMPRESI JPEG

  • JPEG (Joint Photograpic Experts Group) menggunakan teknik kompresi lossy sehingga sulit untuk proses pengeditan.
  • JPEG cocok untuk citra pemandangan (natural generated image),tidak cocok untuk citra yang mengandung banyak garis, ketajaman warna, dan computer generated image
  • JPEG’s compression models
    1. Sequential: kompresi dilakukan secara top-down, left-right menggunakan proses single-scan dan algoritma Huffman Encoding 8 bit secara sekuensial.
    2. Progressive: kompresi dilakukan dengan multiple-scan secara progresif, sehingga kita dapat mengira-ira gambar yang akan kita download.
    3. Hierarchical: super-progressive mode, dimana image akan dipecah-pecah menjadi sub image yang disebut frame. Frame pertama akan membentuk image dalam resolusi rendah hingga berangsur-angsur ke resolusi tinggi.


    TEKNIK KOMPRESI GIF

    • GIF (Graphic Interchange Format) dibuat oleh Compuserve pada tahun 1987 untuk menyimpan berbagai file bitmap manjadi file lain yang mudah diubah dan ditransmisikan pada jaringan komputer.
    • GIF merupakan format citra web yang tertua yang mendukung kedalaman warna sampai 8 bit (256 warna), menggunakan 4 langkah interlacing, mendukung transparency, dan mampu menyimpan banyak image dalam 1 file.
    • Byte ordering: LSB – MSB

    Kompresi data tipe audioKompresi audio dilakukan pada saat  pembuatan file audio dan pada saat distribusi file audio tersebut.

    Kendala kompresi audio:

    • Perkembangan sound recording yang cepat dan beranekaragam
    • Nilai dari audio sample berubah dengan cepat

    Losless audio codec tidak mempunyai masalah dalam kualitas suara,  penggunaannya dapat difokuskan pada:

    • Kecepatan kompresi dan dekompresi
    • • Derajat kompresi
    • Dukungan hardware dan software

    Lossy audio codec penggunaannya difokuskan pada:

    • Kualitas audio
    • Faktor kompresi
    • Kecepatan kompresi dan dekompresi
    • Inherent latency of algorithm (penting bagi real-time streaming)
    • Dukungan hardware dan software

    Metode Kompresi Audio

    1. Metode Transformasi menggunakan  algoritma seperti MDCT (Modified Discreate  Cosine Transform) untuk mengkonversikan gelombang bunyi ke dalam sinyal digital agar tetap  dapat didengar oleh manusia (20 Hz s/d 20kHz) , yaitu menjadi frekuensi 2 s/d 4kHz dan 96 dB.
    2. Metode Waktu menggunakan LPC (Linier Predictive Coding) yaitu digunakan untuk speech (pidato), dimana  LPC akan menyesuaikan sinyal data pada suara manusia, kemudian mengirimkannya ke pendengar.  Jadi seperti layaknya komputer yang berbicara dengan  bahasa manusia dengan kecepatan 2,4 kbps.

    Teknik kompresi MP3 

    Beberapa karakteristik dari MP3  memanfaatkan kelemahan pendengaran manusia.

    1.  Model psikoakustik

    • Model psikoakustik adalah  model yang menggambarkan karakteristik pendengaran manusia.
    • Salah satu karakteristik pendengaran manusia adalah memiliki batas frekuensi 20 Hz s/d 20 kHz, dimana suara yang memiliki frekuensi yang berada di bawah ambang batas ini tidak dapat didengar oleh manusia, sehingga suara seperti itu tidak perlu dikodekan.

    2. Auditory masking 

    Manusia tidak mampu mendengarkan suara pada frekuensi tertentu dengan amplitudo tertentu jika pada  frekuensi di dekatnya terdapat suara dengan amplitudo yang jauh lebih tinggi.

      3. Critical band

Critical band merupakan daerah frekuensi tertentu dimana pendengaran manusia lebih peka pada frekuensi-frekuensi rendah, sehingga alokasi bit dan alokasi sub-band pada filter critical band lebih banyak dibandingkan frekuensi lebih tinggi.

4. Joint stereo 

Terkadang dual channel  stereo mengirimkan informasi yang sama. Dengan menggunakan joint stereo,  informasi yang sama ini cukup ditempatkan dalam salah satu channel saja dan ditambah dengan informasi tertentu. Dengan teknik ini bitrate dapat diperkecil.

Video adalah teknologi untuk menangkap, merekam, memproses, mentransmisikan, dan menata ulang gambar bergerak. Biasanya menggunakan film seluloid, sinyal elektronik, atau media digital.

Video memiliki 3 dimensi:

  • 2 dimensi spatial (horisontal dan vertikal),
  • 1 dimensi waktu.

Di dalam video terdapat 2 hal yang dapat dikompresi yaitu frame dan audionya.

Data video memiliki:

  • redundancy spatial (warna dalam still image)
  • redundancy temporal (perubahan antar frame)

Penghilangan redundancy spatial (spatial / intraframe compression) dilakukan dengan mengambil keuntungan dari fakta bahwa mata manusia tidak terlalu dapat membedakan warna dibandingkan dengan brightness, sehingga image dalam video bisa dikompresi (teknik ini sama dengan teknik kompresi  lossy color reduction pada image)

Penghilangan redundancy temporal (temporal / interframe compression) dilakukan dengan mengirimkan  dan mengenkode frame yang berubah saja sedangkan data yang sama masih disimpan.

Dalam mengkompresi  data baik audio maupun video terdapat dua jenis kompresi yakni:

  1. Pengkodean Losless

Merupakan proses yang dapat dibolak-balik pemulihan sempurna sebelum dan sesudah memiliki nilai yang sama persis. Dalam menggunakan pengkodean ini biasanya tidak memperdulikan medianya. Pada Entropy coding : data merupakan serangkaian digital sederhana, proses penguraian mengembalikan kembali ke asal secara penuh misalnya RLC, Huffman Codding, Arithmetic Coding.

2.Pengkodean Lossy

Merupakan proses yang tidak dapat dibolak-balik, pemulihannya tidak sesempurna video hasil rekonstruksi secara numerik. Dalam menggunakan pengkodean ini memperdulikan semantik dari data yang bersangkutan. Berikut ini ciri-ciri dari pengkodean lossy adalah:

  • Data tidak berubah atau hilang pada proses kompresi atau dekompresi
  • Membuat satu replika dari objek asli
  • Menghilangkan perulangan karakter
  • Digunakan pada data teks dan image
  • Pada saat dilakukan dekompres, perulangan karakter diinstal kembali

Video memiliki 3 dimensi yakni 2 dimensi spatial (horisontal dan vertikal) dan 1 dimensi waktu.Di dalam video terdapat 2 hal yang dapat dikompresi yaitu frame (still image) dan audionya. Data video memiliki:

  1. redundancy spatial (warna dalam still image)

Penghilangan redundancy spatial (spatial / intraframe compression) dilakukan dengan mengambil keuntungan dari fakta bahwa mata manusia tidak terlalu dapat membedakan warna dibandingkan dengan brightness, sehingga image dalam video bisa dikompresi (teknik ini sama dengan teknik kompresi lossy color reduction pada image).

2.  redundancy temporal (perubahan antar frame)

Penghilangan redundancy temporal (temporal / interframe compression) dilakukan dengan mengirimkan dan mengenkode frame yang berubah saja sedangkan data yang sama masih disimpan.

Teknik  Video Coding

– H.261 dan H.263

  • Dirancang untuk video conferencing, aplikasi video telepon menggunakan jaringan telepon ISDN
  • Kecepatan bitrate antara p x 64 Kbps. Dimana p adalah frame rate (antara 1 sampai 30)
  • Mempunyai 2 tipe frame yaitu: Intra-frame (I-frame) dan Interfame (P frame)
    1. I-frame digunakan untuk mengakses banyak pixel
    2. P-frame digunakan sebagai “pseudo-differences“ dari frame yang sebelumnya ke frame sesudahnya, dimana antar frame terhubung satu sama lain.

-MPEG audio-video

  • standar audio video transmission
  • MPEG bertujuan membuat kualitas VHS pada VCD dengan ukuran 352 x 240 ditambah kualitas audio seperti CD Audio dengan kebutuhan bandwidth hanya 1,5 Mbits/sec.
  • Perbandingan MPEG

Berbagai teknik kompresi data

Berdasar mode penerimaan data yang diterima manusia:

  1. Dialoque Mode: yaitu proses penerimaan data dimana pengirim dan penerima seakan berdialog (real time), seperti pada contoh video conference. Dimana kompresi data harus berada dalam batas penglihatan dan pendengaran manusia.  Waktu tunda (delay) tidak boleh lebih dari 150 ms, dimana 50 ms untuk proses kompresi dan dekompresi, 100 ms mentransmisikan data dalam jaringan.
  2. Retrieval Mode: yaitu proses penerimaan data tidak dilakukan secara real time
  • Dapat dilakukan fast forward dan fast rewind di client
  • Dapat dilakukan random access terhadap data dan dapat bersifat interaktif

B. Kompresi Data Berdasarkan Output:

1. Lossy Compression

  •  Teknik kompresi dimana data hasil dekompresi tidak sama dengan data sebelum kompresi namun sudah “cukup” untuk digunakan.  Contoh: Mp3, streaming media, JPEG, MPEG, dan WMA.
  •  Kelebihan: ukuran file lebih kecil dibanding loseless namun masih tetap memenuhi syarat untuk digunakan.
  • Biasanya teknik ini membuang bagian-bagian data yang sebenarnya tidak begitu berguna, tidak begitu dirasakan, tidak begitu dilihat oleh manusia sehingga manusia masih beranggapan bahwa data tersebut masih bisa digunakan walaupun sudah dikompresi.
  • Misal terdapat image asli berukuran 12,249 bytes, kemudian dilakukan kompresi dengan JPEG kualitas 30 dan berukuran 1,869 bytes berarti image tersebut 85% lebih kecil dan ratio kompresi 15%.

2.  Loseless

  •  Teknik kompresi dimana data hasil kompresi dapat didekompres lagi dan hasilnya tepat sama seperti data sebelum proses kompresi.  Contoh aplikasi: ZIP, RAR, GZIP, 7-Zip
  •  Teknik ini digunakan jika dibutuhkan data setelah dikompresi harus dapat diekstrak/dekompres lagi tepat sama.  Contoh pada data teks, data program/biner, beberapa image seperti GIF dan PNG
  •  Kadangkala ada data-data yang setelah dikompresi dengan teknik ini ukurannya menjadi lebih besar atau sama.

Dasar – dasar teknik kompresi ada tiga jenis teknik pengkodean dalam kompresi diantaranya :

  1. Entropy Coding

Entropy coding  merupakan dimana dalam pengkodean dan teknik kompresinya menggunakan teknik kompresi lossless yang memiliki eksploisitas data yang statistik ( redundance ) ,jangkauan kompresinya rendah dan struktur dokumennya tidak mengalami masalah hilang apabila dilakukan kompresi.

  1. Source Coding

Source coding  menggunakan teknik kompresi lossy dimana beberapa struktur dokumennya akan mengalami error atau hilang dalam batasan toleransi manusia dan jangkauan kompresinya sangat tinggi.

Format hasil kompresi:

ZIP file format

  • Berekstensi *.zip dan MIME application/zip
  • Dapat menggabungkan dan mengkompresi beberapa file sekaligus menggunakan bermacam-macam algoritma, namun paling umum menggunakan Katz’s Deflate Algorithm.

7zip

Rar file formay