IMPLEMENTASI TEKNIK KOMPRESI SUARA
METODE LOSSLESS MENGGUNAKAN ALGORITMA
RICE CODING
Implementation Of Audio Compression Technic Using Lossless Metode With Rice Coding Algorithm
PROYEK AKHIR
untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro
Diajukan oleh: MIKHA AGUSTINA 091331052
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Mikha Agustina
NIM
: 091331052
Tempat/Tanggal lahir
: Pangururan, 16 Agustus 2012
SD lulus tahun
: 2003 di SD Negeri Dua, No.101899, Deliserdamg
SLTP lulus tahun
: 2006 di SMP Negeri 1 Lubuk Pakam, Deliserdang
SLTA lulus tahun
: 2009 di SMA Negeri 1 Lubuk Pakam, Deliserdang
Tanggal permulaan kuliah
: 2009
Prestasi yang pernah dicapai: 1. Anggota Unit Kegiatan Mahasiswa Persekutuan Mahasiswa Kristen (UKM PMK) divisi Pemuridan, Dana dan Usaha 2011. 2. Anggota Unit Kegiatan Mahasiswa Persekutuan Mahasiswa Kristen (UKM PMK) divisi Musik, Pujian dan Penyembahan 2010 3. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi (HIMATEL) – Politeknik Negeri Bandung divisi Seni. 4. Anggota Unik Kegiatan Sumatera Utara (UKM UBSU).
ii
LEMBAR PERSEMBAHAN
I know what you do ; I know that you have a little power; you have followed my teaching and have been faithful to me. I have opened a door in front of you, which no one can close. –TEV Rev 3:8
From My Deepest Heart, I dedicated this assignment for My Beloved Father, My King, My
Saviour, My Love, My BestFriend, My Everything, My GOD Jesus Christ^^ . By Your
Mercies, Grace and Power I have finished my last assignment. How wonderful God You Are!
Untuk kedua orangtua yang terbaik yang selalu menjadi semangat dan motivasi untuk Mc
melakukan yang terbaik menjalani kuliah. Untuk kaka-adik2ku yang terbaik, yang menjadi orang2 terdekat Mc . Buat uin yg byk memberi sumbangan dana dan tenaga, dan menjadi teman sehari2 dkosan. GodBless u more sist..
Pembina rohaniku Pdt.Gideon Nainggolan S.Th, Ev. Anna Nababan S.Th terimakasih untuk setiap Untuk semangat,nasehat,kebaikan,perhatina,bantuan dan doa-doa yang diberikan. Semoga Tuhan senantiasa
memberkati bapak-ibu dan keluarga.
Buat kaka rohaniku, kakaku yg garing :p ka Resta, ka Citra yg slalu ada kalo Mc brtanya hal2 Rohani, yg ngajarin Mc byk hal. Thanks kaa |ka yoshi | ka ika | ka reni | ka mitha | ka sri | bg helmi | bg Mike |bg erick |ka siska| ka ribka| ka itin| n all sista and brother yg amat baik ama Mc, kamzahamida….
Tmen2 Pengurus’09 yg tersayaaang, Pupu, Hanoy, Hertug, Tipen, Karel, Novi, Dama, Tino, Yano, Martha, makasih udah jadi tmen terbaikku. Aku sayaang kalian^^ Buat adik rohaniku |ataa |Ester|Panda, mkasih udh jdi adk2 ku yg cantiik :p Buat ank2 PMK |nova| siska| yana | lina | mumud | yenni| eli| david| ciko| eki| yehe| ola| sarah| danil | lee | dika| mawar| ira | janu | arnov| adolf | dkk
Makasih buat kelasku ‘budugs squarepants’ the best damn things. Mkasih utk HIMATEL. Anak2 POLBAN. Buat tmen2 terbaikku geng | Regay | Quimle | dan smua org2 yg terlibat dlam khdupanku, makasih tlah menjadi sahabat2ku dan menjadi inspirasiku. Dalam perjalanannya aku menemukan semangat, aku menemukan lelah. Aku menemukan ide, aku menemukan hambatan. Aku menemukan tangis aku menemukan tawa. Aku menemukan logika aku menemukan keajaiban. Aku menemukan amarah dan aku menemukan cinta… Dalam perjalannya aku menemukan banyak hal. Maka aku mengucap syukur dan bersukacita karena karya yang tercipta dengan penemuan berbagai hal. Dalam sejarahnya, aku mengenal usaha dan penghargaan. Demikianlah karyaku diutarakan dalam sebuah kata-kata yang tercetak hitam dalam lembaran putih. Seperti perbuatan yang terekam sebagai cerita kehidupanku. Aku tak bisa menghapusnya, tapi aku bisa melihat, membaca dan belajar daripadanya dan olehnya. Ini bukanlah karya tulis, scenario, puisi, atau curahan hati, Ini hanya sebuah lembar persembahan…………….
With love, Mechammi-When you become successful, don't say, "I'm rich, and I've earned it all myself." Instead, remember that the LORD your God gives you the strength to make a living. That's how he keeps the promise he made to your ancestors. – CEV Deuteronomy 8:17-18 iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah
memberikan seluruh hikmat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “IMPLEMENTASI TEKNIK
KOMPRESI SUARA METODE LOSSLESS MENGGUNAKAN ALGORITMA CODING” tepat pada waktunya. RICE
Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Bandung.
Penulisan laporan ini dapat diselesaikan tidak lepas dari bimbingan, arahan,
dan motivasi dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih
kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa yang luar biasa baik dalam hidup penulis. 2. Kedua Orangtua yang selalu memberikan dukungan, semangat dan kasih sayang dan telah banyak memberi dukungan moril, materil dan spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. 3. Kakak dan adik-adik penulis yang sangat berperan dalam membantu penulis membuat laporan tugas akhir ini. 4. Bapak Hertog Nugroho, Ir., Ph. D selaku pembimbing II. Terima kasih untuk bimbingan, masukan, kesediaan waktunya serta kesabarannya dalam membimbing penulis untuk menyelesaikan proyek akhir ini. 5. Bapak
Sanam
Herlambang,
SST,
M.T,
Bapak
Mohammad
Farid
Susanto,S.T.,M. dan Eng, Mina Naidah Gani, S.T., M. Eng selaku penguji. 6. Bapak Ir. Hari Purnama ,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 7. Bapak Andry Haidar, S.T., M.T selaku ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi. 8. Seluruh panitia proyek akhir, dosen dan staff karyawan POLBAN yang telah membantu dan memberikan ilmunya yang tiada henti. 9. Hanna Theresia Lubis, Hertalina Anastasia, Yetti Haloho, Steven Sihombing, Karel Harefa, David Tino, Novitasari S, Martha, Yanosius dan semua temanteman PMK 2009 yang banyak memberi semangat, sukacita dan bantuan kepada penulis pada proyek akhir ini.
iv
10. Teman teman SMA penulis yang selalu memberi semangat dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini dan mengingatkan penulis untuk selalu kuliah
yang rajin. Regay yang sudah seperti keluarga sendiri bagi penulis, Quimle yang sangat baik dan perhatian bagi penulis, Aisyah Haq Iriawan, Desy Julia,
Febrina Sitorus, Saddam Sanwari dan banyak lagi yang tidak mampu penulis
ucapkan dalam buku ini.
11. Bapak Dewa, Dosen Jurusan Teknik Komputer POLBAN yang sedikit
banyak membantu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
12. Kepada keluarga penulis di kampus yaitu Persekutuan Mahasiwa Kristen
POLBAN yang sudah seperti saudara sendiri, membantu penulis dalam keadaan susah dan senang.
13. Teman-teman kelas 3 Telekomnuikasi B yang sudah menjadi teman satu
kelas penulis selama 3 tahun perkuliahan di POLBAN. 14. Teman-teman
seperjuangan
angkatan
2009
Program
Studi
Teknik
Telekomunikasi dan Program Studi Telekomunikasi Nirkabel angkatan 2008. 15. Seluruh teman-teman HIMATEL dari seluruh angkatan. Terima kasih untuk segala doa, dukungan, semangat, dan ilmu yang telah diberikan. 16. Dan kepada semua pihak yang tidak mungkin penulis tuliskan satu per satu yang telah membantu penulis selama menyelesaikan proyek akhir. Terima kasih atas bantuannya yang telah diberikan
Akhir kata penulis berharap agar laporan ini dapat bermanfaat dan dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Penulis mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dimasa yang akan datang. Atas segala perhatiannya, penulis mengucapkan terima kasih.
Bandung, Juli 2012
Penulis
v
Abstrak
Pada proses penyimpanan, terutama pada pengiriman data, proses kompresi adalah hal yang sangat penting. Hal ini terjadi bila pengiriman data yang besar ukurannya/volumenya akan terjadi kerusakan atau hilang data, yakni data suara. Pada proyek akhir ini dilakukan teknik kompresi dengan metode Rice Coding, dimana metoda ini menggunakan parameter K sebagai nilai yang harus ditentukan oleh pembuat aplikasi kompresi. Metoda rice coding ini merupakan kompresi yang dilakukan dengan pengkodekan dari prediksi nilai error yang dihitung dari input audionya. Besarnya faktor kompresi didapat dari penentuan parameter K pada algoritma Rice Coding. Dimana nilai K dihitung dari jumlah kemunculan data audio yang sering muncul, pada program ini dipilih probabilitas kemunculan 85%. Keberhasilan dari proses kompresi yang dibuat berhasil dengan baik. Kualitas suara setelah melakukan proses kompresi – dekompresi merupakan hal yang penting diperhatikan. Pada proyek akhir ini diperlihatkan hasil yang terbaik dari untuk proses pengkompresian dimana suara masih memiliki kualitas yang baik yang menyerupai dengan suara aslinya. Yaitu pembulatan data dengan pengali 1000, dimana nilai errornya 1,346 yang sudah dianggap kecil dan tidak terlalu berpengaruh terhadap suara. Kata kunci: Kompresi, Audio, Rice Coding
Abstract In the storage process, especially in data transpmission, the compression process is very important. This occurs when sending large data size / volume will be damage or loss of data, the voice data. This Finall Project was carried out by the method of compression techniques Rice Coding, wherein the method uses a parameter K as the value should be determined by the manufacturer of compression applications. Rice coding method is performed by coded compression of the prediction error value is calculated from the input audio. The magnitude of the compression factor obtained from the determination of the parameter K in Rice Coding algorithm. Where the K value calculated from the number of occurrences of audio data that often appear, on the program selected 85% probability of occurrence. The success of the compression process is made to work well. The sound quality after compression - decompression is important to note. At this finall project demonstrated the best results from a process in which the sound compression still have good quality sound that resembles the original. That is rounding the data to the multiplier 1000, where the value 1.346 errornya already considered too small and does not affect the sound. Keywords: Compression, Audio, Rice Coding
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN...........................................................................................i
DAFTAR RIWAYAT HIDUP..................................................................................... ii KATA PENGANTAR ................................................................................................ iv Abstrak ....................................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... x DAFTAR TABEL ...................................................................................................... 12 DAFTAR ISTILAH ................................................................................................... 13 BAB I PENDAHULUAN .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.1
Latar Belakang Masalah .............................. Error! Bookmark not defined.
1.2
Perumusan Masalah ..................................... Error! Bookmark not defined.
1.3
Pemecahan Masalah .................................... Error! Bookmark not defined.
1.4
Tujuan Proyek Akhir ................................... Error! Bookmark not defined.
1.5
Batasan Masalah .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.6
Sistematika Laporan ................................... Error! Bookmark not defined.
BAB II TINJAUAN TEORITIS ................................ Error! Bookmark not defined. 2.1
Tinjauan Kepustakaan ................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2
Frekuensi .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.3
Amplitudo ............................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.4
Membuat suara ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.5
Mendeteksi suara.................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1
AAC (Advanced Audio Coding) [ .m4a ]Error!
Bookmark
not
defined. 2.3.2
Waveform Audio [ .Wav ] .................... Error! Bookmark not defined.
2.3.3
Audio Interchange File Format [.AIF] . Error! Bookmark not defined.
2.3.4
Audio CD [.cda] ................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.5
Mpeg Audio Layer 3 [.mp3] ................. Error! Bookmark not defined.
2.3.6
MIDI (Music Instrument Digital Interface)Error!
Bookmark
not
defined. 2.4
Kompresi Audio ........................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.3
FIR Linear Prediction ....................... Error! Bookmark not defined.
2.4.4
Error Prediction................................. Error! Bookmark not defined. viii
2.5.1
Konstruksi Kode .................................. Error! Bookmark not defined.
2.5.2
Algoritma Rice Coding......................... Error! Bookmark not defined.
2.5.3
Parameter Rice Coding ..................... Error! Bookmark not defined.
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEMError!
Bookmark
not
defined.
3.1
Perancangan Sistem ........................................ Error! Bookmark not defined. 3.1.1
Spesifikasi ............................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.2
Kompresi .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.3
Dekompresi .......................................... Error! Bookmark not defined.
3.2
Realisasi Sistem........................................... Error! Bookmark not defined.
IV PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISAError! Bookmark not BAB
defined. 4.1
Pengujian ..................................................... Error! Bookmark not defined.
4.1.1
Pengujian Proses Kompresi ................. Error! Bookmark not defined.
4.1.2
Pengujian Proses Dekompresi .............. Error! Bookmark not defined.
4.2
Analisa ......................................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.1
Hasil Pengujian Kompresi – DekompresiError!
Bookmark
not
defined. 4.2.2
Analisa ................................................. Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP..................................................... Error! Bookmark not defined. 5.1
Kesimpulan .................................................. Error! Bookmark not defined.
5.2
Saran ............................................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 15 LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2. 1 TRANSVERSE GELOMBANG (GELOMBANG AIR)ERROR! BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 2. 2 LONGITUDINAL ATAU GELOMBANG KOMPRESI (SUARA) ............ ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
GAMBAR 2. 3 KONVERSI SINYAL ANALOG KE DIGITALERROR! BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 2. 4 KONVERSI SINYAL DIGITAL KE ANALOG.ERROR! BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 2. 5 LINIER PREDICTION SYSTEM ............ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
GAMBAR 2. 6 DIAGRAM ALIR PROSES DEKOMPRESIERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 3. 1 PROSES KOMPRESI .......................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 2 PROSES DEKOMPRESI ...................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 3 DIAGRAM ALIR PARSING ................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 4 DIAGRAM ALIR FILTERING .............. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 5 DIAGRAM ALIR MENGHITUNG JUMLAH PROBABILITAS ............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 6 DIAGRAM ALIR MENCARI NILAI K . ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 7 DIAGRAM ALIR PENGKODEAN RICE CODINGERROR! BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 3. 8 DIAGRAM ALIR DEKOMPRSI............ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 9 GUI KOMPRESI ............................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 3. 10 GUI DEKOMPRESI ......................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR
4.
1
FORM
APLIKASI
PROSES
KOMPRESI.......................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. GAMBAR 4. 2 FORM APLIKASI PROSES DEKOMPRESIERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 4. 3 GRAFIK WAKTU KOMPRESI- DEKOMPRESIERROR!
BOOKMARK
NOT
DEFINED.
GAMBAR 4. 4 GRAFIK NILAI ERROR DALAM PENENTUAN KUALITAS DATA ...... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
x
xi
DAFTAR TABEL
2. 1 Frekuensi Sample Dan Kualitas Suara Yang Dihasilkan............... Tabel
Error! Bookmark not defined.
Tabel 3. 1 Contoh Perhitungan Residual Error Pada Proses Filtering....................
Error! Bookmark not defined.
TABEL 4. 1 DATA SUARA
(INPUT).......................................................................
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. TABEL 4. 2 DATA PENGUJIAN KOMPRESI – DEKOMPRESI..........................................
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TABEL 4. 3 SAMPEL
ASLI
DATA ASLI DAN SETELAH DEKOMPRESI.....................................
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TABEL 4. 4 NILAI ERROR
DALAM PENENTUAN KUALITAS DATA TERKOMPRESI.........
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
12
DAFTAR ISTILAH
Arithmetic Code
: Merupakan salah satu algoritma pengkodean kompresi dimana metode yang digunakan lebih rumit.
Decode
: Cara untuk mengembalikan kode – kode yang telah dibentuk pada kompresi menjadi nilai – nilai yag semula sebelum
Dekompresi
dikompresi. : Proses pengembalian data yang terkompres ke data sebelum dikompres.
Encoding
: Proses pembentukan kode – kode dalam proses kompresi, dilakukan sesuai dengan algoritma yang digunakan.
Error Prediction : Perhitungan nilai error/kesalahan karena nilai prediksi yang
dilakukan dalam proses pengkompresian data. Golomb Code
:
Salah
satu
algoritma
pengkodean
kompresi
dengan
menggunakan parameter M. GUI
: Cara membuat tampilan jendela (windows) pada aplikasi kompresi
Huffman Code
: Salah satu algorritma pengkodean kompresi dengan metoda shorten.
K
: Parameter yang digunakan pada metoda kompresi algoritma Rice Coding, yang digunakan sebagai panjang dari sisa bagi yang dihitung.
Kompresi
: Proses membuat ukuran data yang besar menjadi ukuran yang lebih kecil, yang bermanfaat dalam pengiriman data menjadi lebih cepat.
LZW Code
: Salah satu algoritma pengkodean kompresi, dimana faktor kompresi
ditentukan
dengan
mencari
seberapa
banyak
perulangan nilai yang terjadi pada data yang akan dikompresi tersebut. Biasanya digunakan pada kompresi teks. M
: Parameter yang digunakan pada kompresi algoritma Golomb Code, dimana nilai M ini dicari dari nilai data yang sering muncul. Parameter M ini juga dipakai pada algoritma Rice Code dalam penentuan nilai K.
13
Probabilitas
: Jumlah kemunculan data yang paling sering muncul dalam suatu proses kompresi.
Q
: Nilai hasil bagi pada proses encoding, dimana nilai nya diperoleh dari rumus golomb code ataupun rice code.
R
: Nilai sisa bagi pada proses encoding, dimana nilainya diperoleh
Rice Code
dari rumus golomb code ataupun rice code :
Salah
satu
algortima
kompresi
dengan
menggunakan parameter K. Rice coding merupakan kasus
khusus
dari
metoda
14
pengkodean
kompresi
Golomb
code.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Santoso, Petrus. 2004. Studi Kompresi Data dengan Metode Arithmetic
Coding. Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Petra.
[ 2]
Rija ,Wahyu. 2011. Realization Of Audio Compression Simulator Using
Lossless Audio Compression. Tugas Akhir,Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung. [ 3]
Irsad, Adiyaksa. 2010. Rancangan Bangun Aplikasi Kompresi Data Dengan
Menggunakan Kombinasi Metode Polynomial Linear Prediction Coding )Lpc) Dan
Rice Coding Pada Local Area Network (Lan), Teknik Informatika, Unikom.
[ 4]
Nurhayati, Oky Dwi. 2010. Pengolahan Audio, Power Point Tugas Akhir,
Program Studi Sistem Komputer, Universitas Dipenegoro [ 5]
Alamsyah, Andry. 2010. Sistem Multimedia 3. Perpustakaan Pusat Unikom.
[ 6]
Bultheel, Adhemar., Van Barel, Marc. Linear Prediction: Mathemathics And
Engineering. 1994. [ 7]
Kiely. Selectiny The Golomb Parameter In Rice Coding. 2000
46
