7
BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Pengenalan DVB-T Saat ini perkembangan teknologi digital telah merambah ke segala aspek
kehidupan masyarakat, tak terkecuali dalam dunia penyiaran televisi. Digitalisiasi siaran televisi ini memberikan manfaat lebih dibanding sistem siaran analog, diantaranya kualitas gambar dan suara yang lebih baik, ketahanan terhadap gangguan dan efisiensi kanal yang tinggi. Sistem siaran digital telah dikembangkan di banyak negara maju dengan bermacam standar tersendiri. Salah satu standar yang cukup populer di Eropa dan negara-negara lain adalah standar DVB (Digital Video Broadcasting). Data digital yang digunakan dalam standar DVB merupakan data terkompresi dalam format MPEG-2. Sebagai sistem yang open-source, DVB telah mengalami banyak proses penyempurnaan dan selanjutnya terbagi atas beberapa katagori disesuaikan akan kebutuhan. Saat ini salah satu pengembangan DVB yang menarik adalah penggunaan standar DVB dalam penyiaran televisi digital terrestrial (DVB-T). DVB-T lebih dikenal dengan siaran televisi digital menjadi standar yang banyak dipakai di dunia dan juga tengah diadaptasi di Indonesia karena beberapa kelebihannya, terutama karena kehandalan DVB-T yang mampu mengirimkan sejumlah besar data pada kecepatan tinggi secara point-to-multipoint. Sistem DVB-T, merupakan sistem penyiaran langsung dari pemancar bumi (terrestrial) ke pemirsa di rumah. Fungsi pemancar bumi adalah untuk mentransmisikan data digital MPEG-2 yang telah dimodulasi menjadi gelombang VHF/UHF untuk dipancarkan menggunakan antena pemancar. Sistem modulasi digital yang dipakai dalam sistem DVB-T adalah modulasi OFDM (orthogonal frequency division multiplex) dengan pilihan tipe modulasi QPSK, 16QAM atau 64QAM. Dengan menggunakan sistem ini, bandwidth yang digunakan (6, 7 dan 8 MHz) dapat menjadi lebih efisien sehingga memungkinkan pemakaian satu kanal untuk beberapa konten.
8
Gambar 2.1. Ilustrasi penerimaan siaran TV Digital.
Tampak pada gambar 2.1, pada unit penerima dibutuhkan sistem penerima digital yang berupa set-top-box (STB) yang fungsinya menerima sinyal modulasi DVB-T dan mengolahnya sehingga siarannya dapat ditonton melalui televisi biasa. Nantinya, rangkaian penerima pada televisi masa depan akan dapat langsung mengolah sinyal modulasi DVB-T sehingga tidak lagi dibutuhkan STB secara terpisah. Sebagai catatan, meski sistem DVB-T tidak ditujukan untuk sistem penerima bergerak, namun kemampuan penerimaan DVB-T dalam kendaraan yang bergerak juga dimungkinkan meski memiliki keterbatasan. Pada sistem pemancar TV analog, semakin jauh sebuah tv penerima dari stasiun pemancar, signal akan melemah dan penerimaan gambar akan berkurang kualitasnya (berbayang atau buruk). Berbeda dengan dengan sistem digital yang kualitas gambarnya akan ditangkap dengan jernih sampai pada titik dimana sinyal tidak akan diterima lagi. Pemancar tv digital hanya mengenal 2 kondisi: Terima (1) atau Tidak (0).
Selain DVB-T ada beberapa jenis DVB lainnya yaitu : •
DVB-S ( Digital Video Broadcast Satellite )
•
DVB-C ( Digital Video Broadcast Cable )
•
DVB-H ( Digital Video Broadcast Handheld )
9
DVB-Terestrial digunakan karena beberapa alasan berikut : -
lokasi geografis dimana sinyal dari satelit tidak bisa diterima dengan baik, kalaupun bisa harus menggunakan ukuran antena parabola yang cukup lebar. Misalnya di daerah Scandinavia dan Greenland.
-
kebutuhan pengguna TV yang mobile atau berpindah.
-
daerah yang padat penduduk dimana jaringan TV kabel tidak bisa dikembangkan.
Ada 5 standard TV Digital yang digunakan didunia, yaitu : -
European Digital Video Broadcasting Terrestrial (DVB-T)
-
American Advanced Television Systems Comitee (ATSC)
-
Japanese Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T)
-
the Brazilian International Standard for Digital Television (ISDTV/TB)
-
the Chinese Standard for Digital Television (DTMB)
Untuk Indonesia sendiri mengadopsi standard Eropa yaitu DVB-T.
2.2.
OFDM Pada sistem analog, informasi yang dikirim sering mengalami kecacatan
karena dibutuhkan sinyal yang sangat linear. Dengan sistem digital, cacat informasi bisa dihindarkan. Informasi atau data yang akan dikirim disimpan dalam format digital Binary Digit (bit).
Hal ini untuk menghidari cacat informasi saat proses transmisi karena saat
informasi tersebut mengalami kecacatan, akan bisa diperbaiki dan ditata ulang menggunakan error control code atau sistem error correction. Informasi video audio yang dikirim akan membutuhkan transfer rate yang sangat tinggi karena gambar bergerak dan suara analog yang dirubah ke format digital untuk mendapatkan kualitas bagus, kapasitasnya sangat besar. Dengan sistem multicarrier data yang dikirimkan akan sangat efisien dengan menggunakan sistem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM).
10
2.2.1 Prinsip dasar OFDM OFDM
adalah
sebuah
teknik
transmisi
dengan
banyak
frekuensi
(multicarrier), menggunakan Discrete Fourier Transfor (DFT). Bagan dasar dari OFDM ditampilkan pada gambar 2.2 dibawah ini
Gambar 2.2. Bagan Dasar OFDM Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Deretan data informasi yang akan dikirim dikonversikan kedalam bentuk parallel, sehingga bila bit rate semula adalah R , maka bit rate di tiap-tiap jalur parallel adalah R/M dimana M adalah jumlah jalur parallel (sama dengan jumlah sub-carrier). Setelah itu, modulasi dilakukan pada tiap-tiap subcarrier. Modulasi ini bisa berupa BPSK, QPSK, QAM atau yang lain, tapi ketiga teknik tersebut sering digunakan pada OFDM. Kemudian sinyal yang telah termodulasi tersebut diaplikasikan ke dalam Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT), untuk pembuatan simbol OFDM. Penggunaan IDFT ini memungkinkan pengalokasian frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal). Setelah itu simbolsimbol OFDM dikonversikan lagi kedalam bentuk serial, dan sinyal dikirim. Sinyal yang terkirim tersebut, dalam persamaan matematik bisa diekspresikan sebagai berikut,
(2.1)
11
Dimana Re(.) adalah bagian real dari persamaan, f(t) adalah respons implus dari filter transmisi, T adalah periode simbol, v o adalah frekuensi pembawa (carrier frequency) dalam bentuk radian, j adalah fase pembawa (carrier phase), dan bn adalah data informasi yang telah termodulasi yang menjadi input dari IDFT. Sedangkan pada stasiun penerima, dilakukan operasi yang berkebalikan dengan apa yang dilakukan di stasiun pengirim. Mulai dari konversi dari serial ke parallel, kemudian konversi sinyal parallel dengan Fast Fourier Transform (FFT), setelah itu demodulasi, konversi parallel ke serial, dan akhirnya kembali menjadi bentuk data informasi. Apa yang dimaksud dengan Orthogonal ? Istilah orthogonal dalam Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) mengandung makna hubungan matematis antara frekuensi-frekuensi yang digunakan. Dengan persamaan matematika bisa diekspresikan sebagai berikut, dua buah kumpulan sinyal dikatakan orthogonal bila,
(2.2) Pemakaian frekuensi yang saling orthogonal pada OFDM memungkinkan overlap antar frekuensi tanpa menimbulkan interferensi satu sama lain. Ada beberapa kumpulan sinyal yang orthogonal, salah satunya yang cukup sering kita gunakan adalah sinyal sinus, sebagaimana diperlihatkan pada gambar.2 dibawah ini,
12
Gambar 2.3 Sinyal-sinyal Orthogonal dan Spectrum OFDM DVB-T menggunakan modulasi OFDM (Orthoghonal Frequency Divion Multiplex) yaitu metode transmisi multicarrier yang berisi banyak subcarrier dimana tiap – tiap subcarrier-nya tidak akan saling mengganggu (interfere) karena mereka saling tegak lurus (orthogonal). Setiap subcarrier-nya bisa dimodulasi secara terpisah yang berisi informasi berbeda dan tidak akan saling mengganggu. Jenis-jenis modulasi yang dipakai dalam system DVB-T adalah : QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation) atau 64QAM (64 Quadrature Amplitude Modulation) . Dalam hal ini pemancar yang dianalisa milik PT. MAC menggunakan modulasi 64QAM.
Gambar. 2.4 Spektrum Modulasi OFDM
Gambar diatas menunjukkan gabungan dari beberapa subcarrier (QAM), yang membentuk transisi fasa pada batas simbolnya
13
OFDM dipilih untuk siaran TV / komunikasi digital karena : a.
OFDM meningkatkan efisiensi frekuensi pada channel transmisi komunikasi digital.
b.
OFDM tahan terhadap gangguan interferensi. Hanya sebagian kecil frekuensi subcarrier yang bisa terpengaruh. Namun hal ini dapat diatasi dengan tehnik FEC (Forward Error Correction).
c.
OFDM
cocok
diaplikasikan
untuk
daerah
yang
berpotensial
menghasilkan multipath signal. d.
OFDM mudah digunakan untuk siaran TV tetap maupun bergerak.
e.
OFDM sangat menguntungkan pada penggunaan jaringan siaran TV pada satu frekuensi.
2.2.1. Guard Interval Pada OFDM terdapat parameter yang dinamakan Guard Interval yang fungsinya untuk menghilangkan inteferensi intersimbol dengan memberi jarak / spacing dan waktu untuk impulse response pada suatu channel saat encoder berubah nilai simbolnya dan saat decoder menerima sinyal demodulasi. Guard interval dihasilkan dengan membuat sebagian salinan simbol guard interval tersebut pada bagian akhir saat akan dipancarkan dan mememancarkannya pada bagian awal dari sebelum simbol datanya seperti tampak pada gambar dibawah. Pada DVB Guard Interval adalah : 1/4, 1/8, 1/16 atau 1/32 dari simbol periode OFDM.
Gambar. 2.5. Guard Interval pada DVB-T
14
Tanpa Guard Interval pada receiver akan terjadi gangguan berupa interferensi intersimbol yang disebabkan multipath propagation. Pemilihan nilai Guard Interval akan mempengaruhi kapasitas isi siaran pada channel yang tersedia. 2.3.
COFDM OFDM membawa ribuan carrier dalam pengirimannya maka sangat mungkin sekali
terjadi gangguan pada proses pengiriman sinyal tersebut hingga sampai dipenerima. Untuk itu diperlukan system/kondisi yang bisa melindungi hal tersebut. Yaitu ditambahkan FEC (Forward Error Correction).
Jadi
FEC + OFDM = COFDM
Gambar 2.5. Coded - Orthogonal Frequency Division Multiplex (COFDM)
FIR Filter
PreCorr.
Symbol Interleaver
Mapper
O(rthogonal) F(requency) D(ivision) M(ultiplex)
C(oded)
IF RF
Power Ampl.
BandPass Filter
IFFT
Guard Interv. Insert.
TS1
TS2
FEC HP (Option)
Demux
FEC LP Bit Interleaver
Frame Adapt.
(2, 4, 6) Pilots, TPS
Gambar 2.6. Blok Diagram Modulator DVB-T (C-OFDM)
15
Pada gambar 2.6 diatas menunjukkan bahwa COFDM merupakan inti dari sistem pemancar DVB-T. Input sinyal yang disebut TS1 dan TS2 / Transport Stream merupakan gabungan data stream yang menggunakan format MPEG-2 (Moving Picture Experts Group versi 2) atau MPEG-4 yang berisi beberapa program siaran. MPEG-2 adalah format standard internasional untuk coding dan compression data video dan audio. TS1 sebagai input LP (Low Priority) akan mendistribusikan MPEG-2 dengan data rate yang tinggi, kompresi data rendah sehingga kualitas gambar / suara bagus, error protection rendah dengan modulasi 16QAM / 64QAM. Sedangkan TS2 merupakan input HP (High Priority) mendistribusikan MPEG-2 dengan data rate yang lebih rendah, kompresi data tinggi sehingga kualitas gambar / suara rendah, tapi dengan error protection tinggi dengan modulasi QPSK.
DVB-T menggunakan modulasi COFDM mode 2048 carrier (2k) atau 8192 carrier (8k). Namun tidak semua dari carrier tersebut digunakan sebagai payload carrier / carrier pembawa informasi utama. Untuk mode 2k ada 1512 sebagai payload carrier. Untuk mode 8k ada 6048 sebagai payload carrier-nya. Macam – macam carrier yang terdapat pada DVB-T adalah : -
Payload carrier
-
Inactive carrier
-
Continual pilot
-
Scattered pilot
-
Transmission Parameter Signalling / TPS carrier
Gambar 2.7. Special Carrier dalam DVB-T
16
Payload carrier adalah carrier yang digunakan untuk membawa data transmisi yang sebenarnya. Pinggiran carrier pada upper dan lower channel di-set ke nol, tidak ada modulasi dinamakan Inactive carrier. Continual pilot berada pada sumbu utama pada sumbu "I" (in-phase). Continual pilot dinaikkan levelnya (boost) 3 dB diatas sinyal power rata – rata dan digunakan direceiver sebagai referensi fasa dan untuk Automatic Frequency Control (AFC), misalnya untuk men-locked frekuensi pada frekuensi pemancar. Scattered pilot menyebar pada semua spektrum dari sebuah channel, dari simbol ke simbol dan menjadi sinyal sweep secara virtual pada channel tersebut. Dalam tiap simbol, terdapat Scattered pilot tiap 12 carrier. TPS carrier berada di posisi frekuensi yang tetap. Misalnya carrier no.50 adalah TPS carrier. TPS carrier ini mewakili informasi parameter transmisi pada sebuah channel yang dipancarkan. Parameter – parameter yang dibawa oleh TPS adalah: Nomer Frame : 00 / 01 / 10 / 11
-
Tipe constellation : QPSK, 16QAM, 64QAM
-
Mode subcarrier : 2k atau 8k
-
Forward Error Correction Code Rate : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
-
Guard interval : 1/4, 1/8, 1/16, 1/32
-
Bandwidth yang digunakan : 6, 7, 8 MHz
2.4.
-
QPSK, 16QAM DAN 64QAM Quadrature Amplitude Modulation (QAM) merupakan modulasi digital yang
digunakan pada DVB-T. Merupakan bentuk modulasi yang berisi 2 digital bit streams dengan merubah amplitudo dari dua gelombang carrier menggunakan Amplitude Shift Keying (ASK). Dua gelombang tersebut yang biasanya sinusoidal akan saling beda fasa 90º dan
dinamakan quadrature
carrier. Gelombang modulasi
saling
menjumlahkan dan menghasilkan gelombang kombinasi antara Phase Shift Keying (PSK) dan Amplitude Shift Keying (ASK). Pada QAM biasanya ditampilkan dalam bentuk diagram konstelasi / constellation diagram. Bentuk yang paling umum adalah 4QAM / QPSK, 16QAM, 64QAM, 128QAM dan 256QAM.
17
Pada QPSK phase sinyal digeser sebesar 90 derajat( Quadrature = 1 kuadran). Sinyal bergeser dengan kenaikan sebesar 90 derajat dari 45o ke 135o, -45o, atau – 135o. Titik –titik ini dipilih karena dapat diimplementasikan secara mudah dengan menggunakan modulator I/Q. Dan dengan 2 nilai I dan 2 nilai Q diperoleh 2 bit per simbolnya. Maka terjadi 4 kondisi karena 22 = 4, yaitu 00, 01, 10, dan 11. Maka QPSK lebik efisien dari BPSK. Modulasi 16-QAM (16-state Quadrature Amplitudo Modulation) didapat dengan menambahkan 2 lagi nilai pada I dan Q sehingga ada 4 nilai I dan 4 nilai Q,sehingga ada 16 total kondisi yang mungkin karena 24 = 16 atau ada 4 bit per simbol yaitu, 0000, 0001,0010, 0011, 0100, 0101 dan sterusnya sampai 1111. Pada 16-QAM terdapat 4 bit per simbol yang dapat dikirim. Laju simbolnya adalah ¼ dari laju bit-nya. Dengan demikian format modulasi ini menghasilkan suatu transmisi yang lebih efisien dibandingkan dengan QPSK. Variasi lain dari QAM yang digunakan pada DVB-T adalah 64-QAM (64-state Quadrature Amplitudo Modulation) yang memungkinkan adanya total 64 kondisi. Karena 64 = 26 sehingga ada 6 bit per simbol yang dapat dikirim atau setiap simbol merepresentasikan 6 bit. Sinyal 64-QAM yang dapat mengirimkan 6 bit per simbol adalah sangat efisien, namun karena simbol-simbol tersebut sangat berdekatan maka sangat mungkin terjadi kesalahan karena derau dan distorsi. Sinyal yang dikirim juga membutuhkan daya yang relatif besar sehingga mengurangi efisiensi dayanya bila dibandingkan dengan skema yang lebih sederhana Dengan menaikkan nilai QAM akan mungkin untuk lebih banyak mengirimkan transfer rate data lebih besar. Semakin tinggi transfer rate data artinya kualitas informasi akan semakin bagus maka akan semakin rentan terhadap gangguan. Berikut perbandingan constellation diagram antara QPSK, 16QAM dan 64QAM:
Gambar 2.8. Diagram konstelasi DVB-T
18
Berdasarkan gambar diatas maka pada QPSK/4 QAM ada 2 bit per symbol, dan 4 bit per symbol pada 16 QAM serta 6 bit per symbol pada 64 QAM. Berikut Bit Mapper pada masing-masing jenis modulasi :
Gambar 2.9. Bit Mapper pada masing-masing QAM
Pada semua sistem modulasi digital, apabila sinyal input mengalami distorsi atau peredaman maka di penerima bisa mengalami hilangnya clock symbol, dan jika clock symbol ini tidak bisa diperbaiki akibatnya sinyal tidak dapat didemodulasikan kembali. Dengan sedikit penurunan, clock symbol dapat diperbaiki namun akan terjadi noisy dan lokasi symbolnya juga noisy. Hal ini mengakibatkan kesalahan interpretasi pada detektor I dan Q di penerima, sehingga memungkinkan terjadi kesalahan bit. 64-QAM memang lebih efisien dari 16-QAM, namun karena kondisi
19
bit per simbolnya yang sangat berdekatan maka kesalahan bit pada demodulator juga menjadi lebih rentan sehingga diperlukan daya yang lebih tinggi untuk memperoleh BER (Bit Error Rate) yang sama dengan 16-QAM. Sedangkan pada 16-QAM lebih tahan terhadap gangguan derau, lintasan jamak, namun kurang efisien pada lebar pita (band width).
Tanpa Noise
Dengan Noise
Gambar 2.10. 64 QAM dengan dan tanpa noise Pada gambar 2.10 terlihat jelas betapa modulasi 64 QAM sangat rentan terhadap noise dan lintasan jamak, karena alasan itulah untuk penerimaan bergerak jarang menggunakan 64 QAM tetapi menggunakan 16 QAM atau bahkan QPSK.
2.5.
Sistem Coding Data stream yang akan dimodulasi dan ditransmisikan oleh pemancar berisi
source coding (Transport Stream) dan channel coding. Source coding atau disebut juga Transport Stream / TS merupakan coding yang yang terdiri dari : -
MPEG audio dan video coding
-
Data insertion
-
Multiplexing
-
Scrambling code
Sedangkan untuk channel coding yang merupakan Forward Error Correction code terdiri dari :
20
-
Outer Reed Solomon coding
-
Bit interleaver coding
-
Inner coding
Untuk kualitas siaran yang baik, sinyal yang dipancarkan DVB-T membutuhkan Bit Error Rate (BER) yang sangat kecil (10-10 – 10-12 dengan bit rate 30 Mbit/s). Channel yang mempunyai BER sangat kecil disebut Quasi Error Free (QEF).
FEC1/ Outer Coder
Inv. Sync.
TS In Baseband Interf.
Sync Invers.
ReedSolom. Enc.
Energy Disp.
x2
x (1.5-Code Rate)
FEC2/ Inner Coder Conv. Interleaver
Synchronization same as DVB-C
Conv. Coder
= Date Rate Out [2.17...(1.63)...1.36]
Puncturing
x 204/188
Data Rate In
Coded Data Out
Code Rate 1/2...(3/4)...7/8
same as DVB-S Gambar 2.11. Blok Diagram Modulator DVB-T (Coded OFDM)
DVB-T menggunakan 204 byte untuk setiap paket 188 byte. Untuk proteksi terhadap error saat Transport Stream dikirimkan, terdapat FEC1 Outer Coder yang menggunakan sistem Red Solomon encoder (204, 188, t=8). Saat 188 bytes diterima, maka akan diperpanjang 16 byte. 188 byte pertama tetap. Code redundancy Red Solomon akan memperbaiki sampai 8 byte error pada satu frame (204 byte). Jika terdapat lebih dari 8 error pada saat pengiriman satu paket data frame, indikator trasnport error akan menandai paket data ini sebagai paket data yang rusak. Decoder MPEG tidak akan men-encode paket data ini.
21
Decoding dari Reed Solomon menggunakan Fast Fourir Transform untuk mengkalkulasi algoritma Euclidean untuk mencari kesalahan / error dan memperbaikinya menggunakan formula Forney.
Selanjutnya seperti tampak pada Gambar 2.11, selain FEC1 Outer Coder yang menggunakan Reed Solomon coder, terdapat FEC2 yang dinamakan Inner Coder. Inner coder tersebut dinamakan Convolutional coding. Coding ini pada prakteknya akan menjadi continuous bitstream dari panjang arbitrary yang biasa dinamakan Viterbi coding. Digunakan untuk memperbaiki error yang random. Convolution coding men-transform input stream menjadi beberapa output stream sehingga menjadi saling me-redundansi.
2.5.1. MPEG-2 Standard video kompresi yang digunakan didunia pertelevisian antara lain: -
MPEG-1 merupakan standard pertama untuk gambar bergerak dengan resolusi 384x288 pixel. Video data rate kurang dari 1,44 Mbit/s dengan kualitas gambar setara dengan VCD. MPEG-1 hanya digunakan untuk standard gambar bergerak pada media penyimanan seperti CD.
-
MPEG-2 pengembangan dari MPEG-1 dengan resolusi dan kualitas lebih baik. Paket data yang lebih kecil dibandingkan MPEG-1 dengan error corection dan sistem multiplexing lebih baik. Merupakan standard untuk dunia pertelevisian (SDTV/Standard Definition TV dan HDTV/High Definition TV). Resolusi gambar untuk SDTV 720x576 dengan video data rate sampai 15 Mbit/s. MPEG-2 inilah dijadikan standard untuk transport stream pada DVB-T.
-
MPEG-4 adalah standard yang digunakan untuk aplikasi multimedia dengan komponen interaktif. Biasanya digunakan pada internet, aplikasi multimedia interaktif pada PC dan bagian kecil dari program siaran pada broadcast.
-
MPEG-7 akan digunakan untuk Multimedia Home Platform (MHP) merupakan standard untuk set top box modern.
-
MPEG-21 akan digunakan untuk sistem broadcast via internet nantinya. Masih dalam proses pengembangan.
22
Gambar 2.12. Proses digitalisasi sinyal video
Seperti terlihat pada gambar 2.11 dimana sinyal analog dari kamera yang terdiri dari R, G, dan B. Kemudian sinyal tersebut di matrik dan dipisahkan menjadi sinyal Y (Luminance) dan Chrominance (Cb, Cr). Masing-masing sinyal tersebut kemudian di sampling dengan frekwensi 13.5 MHz untuk Y dan 6.75 MHz untuk Cb dan Cr. Kemudian dilakukan quantizing dan menghasilkan total data rate sampai 270 Mbit/s. Untuk keperluan broadcast, data rate ini terlalu besar sehingga harus dilakukan proses video kompresi sampai 2-7 Mbit/s.
Gambar 2.13. Proses digitalisasi sinyal audio
23
Untuk audio dengan sistem stereo akan menghasilkan data rate total 1,5 Mbit/s. Data sebesar ini harus dikompres hingga 100 - 400 kbit/s. Semakin besar data rate yang akan ditransmisikan, akan semakin bagus juga kualitas gambar dan suaranya.
2.5.2. MPEG-2 Transport Stream Packet Pada saat sinyal video/audio dikompres maka akan terbentuk Elementary Stream(ES) yang dibagi-bagi menjadi Packetized Elementary Stream (PES) yang masing -masing berisi sebuah header dan sebuah payload . Payload berisi 184 byte informasi video/audio. Sedangkan header berisi 4 byte timing informasi.
Gambar 2.14 Bentuk dari Transport Stream
Pada header berisi 1 byte sync, 1 bit indikator kesalahan dan 13 bit berupa packet indentifikasi (PID). PID ini berfungsi untuk proses pengenalan data pada sisi dekoder.
Gambar 2.15. Sinyal video dan audio yang sudah terkompres berupa MPEG-2
24
Keluaran dari MPEG-2 Multiplexer ini yang merupakan Transport Stream yaitu sinyal Video dan Audio yang sudah terkompres 2-7 Mbit/s. Semakin besar nilai Transport Stream maka akan semakin banyak / bagus kualitas paket data informasi yang bisa ditransmisikan.
Gb. 2.16. MPEG-2 Paket Transport Stream dengan Reed Solomon error correct
2.5.3
MPEG-4
Gambar 2.17. Perkembangan standar kompresi video MPEG-4 merupakan standar untuk kompresi video, transport, dan object oriented framework yang didesain untuk mendukung aplikasi video digital konvensional maupun interaktif yang mempunyai bit rate berkisar dari 5 Kbps hingga
25
4 Mbps. MPEG-4 menyediakan fungsi-fungsi baru untuk content authoring dan peningkatan fleksibilitas. MPEG-4 menggabungkan gambar alami dengan gambar sintetis, mendukung interaksi tingkat tinggi dengan user, dan mengakomodasi semua tipe dan teknologi jaringan. MPEG-4 menggabungkan dua set algoritma inti, yaitu VLBV core (Very Low Bit rate Video) yang didesain untuk bit rate 4,8 hingga 64 Kbps hingga 4 Mbps. Standar MPEG-4 memungkinkan jangkauan aplikasi yang sangat luas seperti interactive mobile multimedia communications, videophone, mobile audiovisual communications, multimedia electronic mail, remote sensing, electronic newspaper, interactive multimedia databases, multimedia videotext, games, interactive computer imagery, sign language captioning. Setiap objek dalam layer disegmentasi ke dalam sejumlah bentuk citra yang dinamakan VOP (Video Object Plane). VOP berurutan yang dimiliki oleh objek fisik yang sama dinamakan Video Object (VO). Pengkodean VOP untuk masing-masing VO diperlakukan sama dengan teknik pengkodean MPEG-2.
Gambar 2.18 Segmentasi objek pada MPEG-4 Untuk setiap VO, informasi shape, motion, dan texture dari VOP dalam VO yang sama akan dikodekan. 1.
Shape coding, Metode yang diterapkan dalam standar ini mencakup
pengkodean lossless dan lossy sehingga ada trade-off antara bit rate dan akurasi representasi bentuk. Setelah shape coding selesai, setiap VOP dalam sebuah VO akan dipartisi menjadi blok makro yang tidak saling overlap untuk selanjutnya masuk ke dalam tahap motion coding.
26
2.
Motion coding, Redundansi temporal antara data video pada VOP yang
terpisah dalam satu VO dieksploitasi dengan menggunakan estimasi dan kompensasi gerak berbasis blok antar VOP dari lokasi, ukuran dan bentuk yang berbeda, akan diterapkan sebuah pendekatan blok makro yang beradaptasi dengan bentuk. Jendela referensi
adalah
batas
citra
asli.
Parameter
pergeseran
dikodekan
untuk
mengindikasikan lokasi dari VOP relatif terhadap batas dari jendela referensi. Jendela VOP mengelilingi objek video dan membuat sejumlah blok makro sebesar 16x16 pixel. Blok makro standard dan kontur akan diproses dengan estimasi dan kompensasi gerak seperti yang dijelaskan sebelumnya. 3.
Texture coding, Error residual dari proses esimasi dan kompensasi gerak
akan dikodekan langsung dengan DCT 8x8, kuantisasi dan pengkodean lossless.
Gambar 2.19. Blok pemodelan sistem encoder untuk MPEG-4
Gambar 2.20. Blok pemodelan sistem decoder untuk MPEG-4
27
2.5.4.
MPEG-2 vs MPEG-4 Pertama, MPEG-4 AVC mampu memberi kualitas yang sama baiknya seperti
MPEG-2 dengan bitrate yang jauh lebih kecil dari MPEG-2. Efisiensi tinggi ini didapat berkat teknologi Scalable Video Coding. Dengan bitrate yang kecil berarti file size-nya juga menjadi kecil, hingga sebuah file video yang dibuat memakai MPEG-4 AVC hanya memiliki file size seperempat dari video yang dibuat memakai MPEG-2. sehingga sekeping DVD dapat menampung beberapa film yang dikompres memakai format MPEG-4 AVC dengan kualitas yang tetap baik.
Gambar 2.21. Perbandingan Frame pada MPEG-2 dan MPEG-4 Kedua, MPEG-4 AVC menghasilkan gambar yang lebih baik daripada MPEG-2 pada pemakaian bit rate yang rendah. Pada kompresi MPEG-2, kualitas gambar hanya dapat dipertahankan apabila kita memakai pilihan bit rate tinggi, dan begitu nilai bit rate diturunkan maka kualitasnya akan langsung turun. Namun MPEG-4 AVC mampu memberi kualitas gambar lebih baik pada bit rate rendah sehingga cocok untuk ruang simpan yang terbatas seperti pada peranti genggam.
Gambar 2.22. Data Rate pada MPEG-4
28
MPEG-4 AVC secara umum dapat memberikan kualitas gambar yang lebih baik dan mampu mengurangi artefak atau noise akibat proses kompresi. Teknik-teknik baru diperkenalkan disini untuk memperbaiki kualitas gambar, seperti Multi-picture inter-picture prediction, Lossless macroblock coding, Increased precision in motion estimation dan deblocking filter baru. Selain itu, MPEG-4 AVC dapat diimplementasikan pada bermacam perangkat dengan berbagai format dari streaming melalui jaringan 3G beresolusi QCIF dengan 15 fps hingga full High Definition video beresolusi 1920 x 1080 dengan 60 fps. Oleh karena itu format ini akan dapat dinikmati oleh pemakai telepon genggam, internet, Set-top-boxes, hingga HD-DVD.
