Kompresi Data
KONSEP
Tujuan Kompresi: Mengurangi ukuran file Hasil kompresi mirip dengan sinyal (file) asli Algoritma kompresi dapat di implementasi dengan mudah Handal/ tidak mudah berubah (robust)
KOMPRESI DATA
Contoh kompresi sederhana yang biasa kita lakukan misalnya adalah menyingkat kata-kata yang sering digunakan tapi sudah memiliki konvensi umum.
Misalnya: kata “yang” dikompres menjadi kata “yg”
Syarat: Pengiriman data hasil kompresi dapat dilakukan jika pihak pengirim / yang melakukan kompresi dan pihak penerima memiliki aturan yang sama dalam hal kompresi data.
KOMPRESI DATA
Pihak pengirim harus menggunakan algoritma kompresi (di-kode-kan) data yang sudah baku dan pihak penerima juga menggunakan teknik dekompresi data yang sama dengan pengirim sehingga data yang diterima dapat dibaca / didekode kembali dengan benar.
Kompresi data menjadi sangat penting karena:
memperkecil kebutuhan penyimpanan data, mempercepat pengiriman data, memperkecil kebutuhan bandwidth.
KOMPRESI DATA
Teknik kompresi bisa dilakukan terhadap data: teks, audio (MP3), gambar (JPEG), video (MPEG)
JENIS KOMPRESI DATA
Metode Lossy format : ada bagian yang dihilangkan Loseless format : tidak ada bagian yang hilang
JENIS KOMPRESI DATA Lossy Compression
Teknik kompresi dimana data hasil dekompresi tidak sama dengan data sebelum kompresi namun sudah ”cukup” untuk digunakan. ada bagian yang dihilangkan
Contoh: MP3, JPEG, MPEG.
Kelebihan: ukuran file jauh lebih kecil dibandingkan aslinya, namun masih memenuhi syarat untuk digunakan (informasi utama tidak hilang).
JENIS KOMPRESI DATA
Biasanya teknik kompresi dengan metode Lossy: membuang bagian-bagian data yang sebenarnya tidak begitu berguna, tidak begitu dirasakan, tidak begitu dirasa oleh indera manusia sehingga manusia masih beranggapan bahwa data tersebut masih bisa digunakan walaupun sudah dikompresi.
JENIS KOMPRESI DATA Loseless Compression
Teknik kompresi dimana ketika data hasil kompresi, dilakukan dekompres lagi maka hasilnya tepat sama seperti data sebelum proses kompresi.
Teknik ini digunakan jika diperlukan data yang setelah dikompresi harus dapat diekstrak/ didekompres lagi, harus tepat sama.
KRITERIA ALGORITMA DAN APLIKASI KOMPRESI DATA
Kualitas data hasil enkoding: ukuran lebih kecil, data tidak rusak (kompresi lossy)
Ketepatan proses dekompresi data: data hasil dekompresi tetap sama dengan data sebelum dikompres (kompresi loseless)
Kecepatan, ratio, dan efisiensi proses kompresi – dekompresi
Teknik Kompresi Teks
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS Run-Length-Encoding (RLE)
Kompresi data teks dilakukan jika ada beberapa huruf yang sama ditampilkan berturut-turut:
Misalnya: Data: ABCCCCCCCCDEFGGGG = 17 karakter RLE tipe 1 (min. 4 huruf sama) : ABC!8DEFG!4 = 11 karakter
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS
Best case: untuk RLE adalah ketika terdapat 127 karakter yang sama sehingga akan dikompres menjadi 2 byte saja.
Worst case: untuk RLE adalah ketika terdapat 127 karakter yang berbeda semua, maka akan terdapat 1 byte tambahan sebagai tanda jumlah karakter yang tidak sama tersebut.
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS Algoritma Lempel-Ziv-Welch (LZW)
Menggunakan teknik yang berbasiskan “kamus”
Pendahulu LZW adalah LZ-77 dan LZ-78 yang dikembangkan oleh Jacob Ziv dan Abraham Lempel pada tahun 1977 dan 1978. Terry Welch mengembangkan teknik tersebut pada tahun 1984.
LZW banyak dipergunakan pada UNIX, GIF, modem V.42
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS Shannon-Fano Algorithm
Dikembangkan oleh Shannon (Bell Labs) dan Robert Fano (MIT)
Contoh : HELLO Simbol Jumlah
H 1
E 1
L 2
O 1
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS HUFFMAN TREE Misalnya: MAMA SAYA Total = 8 karakter
Frekuensi karakter dari string yang akan dikompres dianalisa terlebih dahulu. A = 4 4/8 = 0.5 M = 2 2/8 = 0.25 S = 1 1/8 = 0.125 Y = 1 1/8 = 0.125
CONTOH-CONTOH TEKNIK KOMPRESI TEKS HUFFMAN TREE Selanjutnya dibuat pohon huffman yang merupakan pohon biner p(YSMA)=1 0
1
p(YSM)=0.5 1
0
p(YS)=0.25 1
p(Y)=0.125
p(A)=0.5
p(M)=0.25 0
p(S)=0.125
TEKNIK KOMPRESI AUDIO
KOMPRESI AUDIO MP3
Asal-usul MP3 dimulai dari penelitian IIS-FHG (Institut Integriette Schaltungen-Fraunhofer Gesellschaft), sebuah lembaga penelitian terapan di Munich, Jerman dalam penelitian coding audio perceptual. (1991)
Penelitian tersebut menghasilkan suatu algoritma yang menjadi standard sebagai ISO-MPEG Audio Layer-3 (MP3)
TABEL KOMPRESI AUDIO MP3
Tabel kemampuan kompresi MPEG Layer 3 dengan kualitas suara yang dihasilkan
Fungsi masing-masing lapisan adalah sebagai berikut:
Lapisan 1: fungsi dari lapisan ini adalah melakukan penyaringan dengan Model DCT dan melakukan pengelompokan terhadap sinyal yang mempunyai bandwidth yang sama
Lapisan 2 dan 3: membuat critical band yang paling baik untuk frekuensi yang tidak sama dengan menggunakan model psychoacoustic yang didalamnya terdapat efek masking, dan kemudian menggunakan Huffman coder
TEKNIK KOMPRESI MP3 (1)
Critical band : merupakan daerah frekuensi tertentu dimana pendengaran manusia lebih peka pada frekuensifrekuensi rendah, sehingga alokasi bit dan alokasi subband pada filter critical band lebih banyak dibandingkan frekuensi lebih tinggi.
TEKNIK KOMPRESI MP3 (2)
Model Psikoakustik Karakteristik dari MP3 yang memanfaatkan kelemahan pendengaran manusia.
Model yang menggambarkan karakteristik pendengaran manusia.
Salah satu karakteristik pendengaran manusia adalah memiliki batas frekuensi 20 Hz ... 20 kHz, dimana suara yang memiliki frekuensi yang berada di luar ambang batas ini tidak dapat didengar oleh manusia, sehingga suara seperti itu tidak perlu dikodekan.
TEKNIK KOMPRESI MP3 (3)
Auditory Masking : Manusia tidak mampu mendengarkan suara pada suatu frekuensi dengan amplitudo tertentu jika pada frekuensi di dekatnya terdapat suara dengan amplitudo yang jauh lebih tinggi.
TEKNIK KOMPRESI GAMBAR
MODEL WARNA
Model yang digunakan untuk menentukan warna dalam komputer adalah:
RGB model - Metodologi 24-bit di mana warna ditetapkan dalam hal nilai merah, hijau, dan biru mulai dari 0 hingga 255 HSB /HSL dan HSV model - Warna ditentukan sebagai sudut 0360 derajat pada roda warna CMYK (untuk media cetak/tinta) YIQ (NTSCUS, Japan), YUV (PALAustralia, Europe), xvYCC (YCbCr/YPbPr +RGB) CIE (International Commision Illumination, France, 1931)
≈ KOMPRESI GAMBAR (JPEG)
SPATIAL REDUNDANCY REDUCTION
Quantization • major reduction • controls „quality‟
Runlength coding
YUV
YCRCB
TEKNIK KOMPRESI VIDEO
???
APLIKASI KOMPRESI
ZIP File Format Ditemukan oleh Phil Katz untuk program PKZIP kemudian dikembangkan untuk WinZip
Berekstensi *.ZIP
Dapat menggabungkan dan mengkompresi beberapa file sekaligus menggunakan bermacammacam algoritma, namun paling umum menggunakan Katz’s Deflate Algorithm.
APLIKASI KOMPRESI
Beberapa method Zip: Deflate : menggunakan LZW Shrinking : merupakan metode variasi dari LZW Reducing : merupakan metode yang mengkombinasikan metode same byte sequence based dan probability based encoding. Imploding : menggunakan metode byte sequence based dan Shannon-Fano encoding. Bzip2
Aplikasi: WinZip oleh Nico-Mak Computing
APLIKASI KOMPRESI
RAR File Format Ditemukan oleh Eugene Roshal, sehingga RAR merupakan singkatan dari Roshal Archive pada 10 Maret 1972 di Rusia.
Berekstensi *.RAR
Proses kompresi lebih lambat dari ZIP tapi ukuran file hasil kompresi lebih kecil.
Aplikasi: WinRAR yang mampu menangani RAR dan ZIP, mendukung volume split, enkripsi AES.
