Kompresi Citra dan Video. Muhtadin, ST. MT

Kompresi Citra dan Video

Muhtadin, ST. MT.

Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

Outline • Motivasi • Redundancy & Irrelevancy

• Spatial Processing – JPEG • Temporal Processing – Frame differencing – Motion Estimation dan Motion Compensation Prediction – Arsitektur Dasar Kompresi Video • Scalable Video Coding • Standar Kompresi Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

2

Kompresi Video : Motivasi • Permasalahan : – Video dalam bentuk raw memerlukan data dalam jumlah yang sangat besar – Kemampuan media komunikasi dan media penyimpanan terbatas dan mahal • Contoh kasus HDTV : – 1280 x 720 pixel / frame, progresive scan, 60 frame / s : 1280 × 720 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙 𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒

60 𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

3 𝑤𝑎𝑟𝑛𝑎 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙

8 𝑏𝑖𝑡 = 1.3 𝐺𝑏/𝑠 𝑤𝑎𝑟𝑛𝑎

– Channel HDTV hanya memiliki bandwidth 20 Mb/s  Memerlukan kompresi dengan faktor 70 (ekuivalen dengan 0.35 bit/pixel). Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

3

Perbandingan Bandwidth Hasil Kompresi

Application

Data Rate Uncompressed

Video Conference 352 x 240 @ 15 fps CD-ROM Digital Video 352 x 240 @ 30 fps Broadcast Video 720 x 480 @ 30 fps HDTV 1280 x 720 @ 60 fps


Compressed

30.4 Mbps

64 - 768 kbps

60.8 Mbps

1.5 - 4 Mbps

248.8 Mbps

3 - 8 Mbps

1.33 Gbps

20 Mbps

4

Spatial & Temporal Domain


5

Cara Kompresi • Mengurangi redundancy dan irrelevancy • Redundancy berasal dari : – Temporal : Frame yang berdekatan mempunyai korelasi yang tinggi – Spatial : Pixel yang berdekatan biasanya saling berkorelasi – Color space : RGB  Relatif lebih mudah untuk dilakukan • Irrelevancy – Informasi yang tidak penting secara perceptual  Sulit untuk dimodelkan dan dilakukan


6

Redundancy

• • •

Bagaimana sebuah video dapat dikompresi? – Video memliki banyak redundancy spatial dan temporal Redundancy Spatial : Pixel yang berdekatan mempunyai kemiripan Temporal redundancy : Frame yang berdekatan biasanya memiliki banyak kemiripan Kompresi dilakukan dengan cara menangani redundancy spatial dan temporal yang dimiliki video


7

Sistem Kompresi secara Umum Sinyal Asli Representation

Quantization

Binary Encoding

Bitstream ter-kompres

• Sistem kompresi terdiri dari 3 blok utama: – Representation • Menghimpun informasi penting kedalam beberapa paramater – Quantization • Men-diskritkan parameter – Binary encoding • Mengolah statistik yang non-uniform dari parameter yang sudah ter-kuantisasi • Membuat bitstream untuk ditransmisikan Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

8

Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan) Sinyal Asli Representation

Quantization

Binary Encoding


• Lossy vs Lossless – Representation: Biasanya lossless – Quantization: Biasanya lossy – Binary Encoding: Biasanya lossless • Karena distorsi hanya ada pada quantization, memudahkan desain sistem


9

Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan)


Sinyal Asli Representation

Quantization

Binary Encoding

Encoder Channel

Sinyal Hasil Rekonstruksi Representation

Invers Quantization

Binary Decoding

Decoder

• Decoder melakukan proses yang berkebalikan dengan encoder Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

10

Sekilas tentang Image Compression Gambar Asli

RGB to YUV

Blok DCT

Quantisasi

Runlength & Huffman Coding

Image ter-kompres

• Proses coding sebuah image (single frame): – Konversi color space dari RGB to YUV – Melakukan partisi image dengan blok 8x8 pixel – 2-D DCT untuk masing-masing blok – Quantisasi masing-masing koefisien DCT – Runlength dan Huffman code untuk koefisien DCT yang sudah ter-kuantisasi  Standar basic dari kompresi JPEG  JPEG-2000 menggunakan transformasi wavelet dan arithmatic coding


11

JPEG Encoding

Sampling

Quantize

Zig-zag

011010001011101... Run-length Code

Huffman Code


12

JPEG Encoding DC component 139 144 150 159

144 151 155 161

149 153 160 162

153 156 163 160

original image 79

0 -2

-1

run-length code

AC components

-1 -1 0 0 -1

0 1 0 0 0 2 0

DCT

1260 -1 -12 -23 -17 -6 -11 -9 -2 -7 -2 0

79 -2 -1 -1 -1 -1 0

0 0 0 0 0 0 0

Huffman code


zigzag

-5 -3 2 1

Quantize

79 -2 -1 0

0 -1 -1 0

-1 0 0 0

10011011100011...

13

0 0 0 0

Hasil dari Encoding & Decoding

139 144 150 159

144 151 155 161

149 153 160 162

144 156 155 160

153 156 163 160

146 150 156 161

149 152 157 161

152 154 158 162

reconstructed block

original block -5 -4 -5 -1

-2 1 -1 0

0 1 1 2 3 5 1 -2

errors Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

14

Contoh

Uncompressed (262 KB)

Compressed (50) (22 KB, 12:1)


Compressed (1) (6 KB, 43:1)

15

Kompresi Video • Video : serangkaian frame (image) yang memiliki relasi antar frame • Relasi tersebut ada sepanjang dimensi temporal – Menyebabkan adanya temporal redundancy • Merupakan kompresi tambahan disamping kompresi image – Temporal redundancy  Video coder harus menangani permasalahan temporal redundancy ini


16

Standar Kompresi Video STANDARD

APPLICATION

BIT RATE

JPEG

Continuous-tone still-image compression

Variable

H.261

Video telephony and teleconferencing over ISDN

p x 64 kb/s

MPEG-1

Video on digital storage media (CD-ROM)

1.5 Mb/s

MPEG-2

Digital Television

> 2 Mb/s

H.263

Video telephony over PSTN

< 33.6 kb/s

MPEG-4

Object-based coding, synthetic content, interactivity

Variable

H.264

From Low bitrate coding to HD encoding, HD-DVD, Surveillance, Video conferencing.

Variable


17

Sejarah Kompresi Video


18

TERIMA KASIH


19

Kompresi Citra dan Video. Muhtadin, ST. MT

Recommend Documents