PEMAMPATAN CITRA (IMAGE COMPRESSION)
PENGERTIAN Kompresi Citra adalah aplikasi kompresi data yang dilakukan terhadap citra digital dengan tujuan untuk mengurangi redundansi dari data-data yang terdapat dalam citra sehingga dapat disimpan atau ditransmisikan secara efisien.
TUJUAN Kompresi citra bertujuan meminimalkan kebutuhan memori untuk merepresentasikan citra digital dengan mengurangi duplikasi data di dalam citra sehingga memori yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit daripada representasi citra semula.
MANFAAT • Waktu pengiriman data pada saluran komunikasi data lebih singkat Contoh : pengiriman gambar dari fax, video conferencing, handphone, download dari internet, pengiriman data medis, pengiriman dari satelit, dsb • Membutuhkan ruang memori dalam storage lebih sedikit dibandingkan dengan citra yang tidak dimampatkan
Proses kompresi merupakan proses mereduksi ukuran suatu data untuk menghasilkan representasi digital yang padat atau memampatkan namun tetap dapat mewakili kuantitas informasi yang terkandung pada data tersebut. Pada citra, video atau audio, kompresi mengarah pada minimisasi jumlah bit rate untuk representasi digital.
Semakin besar ukuran citra, semakin besar memori yang dibutuhkan. Namun kebanyakan citra mengandung duplikasi data, yaitu : • suatu pixel memiliki intensitas yang sama dengan dengan pixel tetangganya, sehingga penyimpanan setiap pixel memboroskan tempat • citra banyak mengandung bagian (region) yang sama, sehingga bagian yang sama ini tidak perlu dikodekan berulangkali karena mubazir atau redundan
TEKNIK KOMPRES CITRA • 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)
• Lossy Compression Ukuran file citra menjadi lebih kecil dengan menghilangkan beberapa informasi dalam citra asli. Teknik ini mengubah detail dan warna pada file citra menjadi lebih sederhana tanpa terlihat perbedaan yang mencolok dalam pandangan manusia, sehingga ukurannya menjadi lebih kecil. Biasanya digunakan pada citra foto atau image lain yang tidak terlalu memerlukan detail citra, dimana kehilangan bit rate foto tidak berpengaruh pada citra.
METODE SHANNON-FANO Metode ini dikembangkan oleh Claude Shanon dari Bell Labs dan RM Fano dari MIT. Metode ini tergantung pada probabilitas dari setiap simbol yang hadir pada suatu data (pesan).
Berdasarkan probabilitas tersebut kemudian dibentuk daftar kode untuk setiap simbol dengan ketentuan sebagai berikut: 1. Setiap simbol berbeda memiliki kode berbeda. 2. Simbol dengan probabilitas kehadiran yang lebih rendah memiliki kode jumlah bit yang lebih panjang dan simbol dengan probabilitas yang lebih tinggi memiliki jumlah bit yang lebih pendek. 3. Meskipun memiliki panjang kode yang berbeda, simbol tetap dapat didekode secara unik.
Algoritma Shannon-Fano 1. Buatlah daftar peluang atau frekuensi kehadiran setiap simbol dari data (pesan) yang akan dikodekan. 2. Urutkanlah daftar tersebut menurut frekuensi kehadiran simbol secara menurut (Descending) 3. Bagilah daftar tersebut menjadi dua bagian dengan pembagian didasari pada jumlah total frekuensi suatu bagian (bagian atas) sedekat mungkin dengan jumlah total frekuensi dengan bagian yang lain (bagian bawah). 4. Daftar bagian atas diberi nilai 0 dan 1 untuk bagian bawah. 5. Lakukan proses secara rekursif (berulang) untuk langkah 3 dan 4.
Contoh: Suatu data sebagai berikut: BCEEDDBBAAAABEEEDDDCCCAAACCDAAAAABBBAAA Jawab: Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
0 0 1 1 1
Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
0 0 1 1 1
0 1 0 1 1
Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
0 0 1 1 1
0 1 0 1 1
0 1
Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
Kode 00 01 10 110 111
Bit …. …. …. …. ….
Simbol A B C D E
Frekuensi 15 7 6 6 5
Kode 00 01 10 110 111
Bit 2 2 2 3 3
Tot Bit …. …. …. …. ….
Simbol Frekuensi Kode Bit Tot Bit A 15 00 2 30 B 7 01 2 14 C 6 10 2 12 D 6 110 3 18 E 5 111 3 15 --------------------------------------------------------------------….. byte ….. bit
Simbol Frekuensi Kode Bit Tot Bit A 15 00 2 30 B 7 01 2 14 C 6 10 2 12 D 6 110 3 18 E 5 111 3 15 --------------------------------------------------------------------39 byte 89 bit 89/8=11 byte
Latihan: Suatu image dengan komposisi warna sebagai berikut: R
M
B
M
G
M
R
R
Y
G
R
Y
B
M
G
G
M
R
M
B
Y
B
Y
G
R
Y
G
B
R
R
G
M
B
M
G
R
Mampatkan image tersebut Algoritma Shannon-Fano!
mengunakan
METODE HUFFMAN Metode ini banyak diterapkan untk aplikasi kompresi citra. Seperti halnya metode shannon-fano, metode ini membentuk pohon atas dasar probabilitas setiap simbolnya. Tetapi dengan cara yang berbeda.
Algoritma Huffman 1. Urutkan secara ascending frekuensi kemunculannya atau peluang kumunculan simbolnya. 2. Gabung 2 buah pohon yang mempunyai frekuensi kemunculan paling kecil pada sebuah akar. Akar mempunyai frekuensi yang merupakan jumlah dari frekuensi 2 pohon penyusunnya. Perhatikan : frekuensi dengan nilai lebih kecil diletakkan di sisi kiri. 3. Ulangi langkah diatas sampai tersisa 1 pohon biner. 4. Beri label setiap sisi pada pohon biner, label sisi kiri = 0, label sisi kanan = 1.
Contoh: Terdapat suatu image dengan informasi sebagai berikut: Simbol 0 1 2 3 4 5 6 7
Frekuensi 19 25 21 16 8 6 3 2
Simbol Frekuensi Kode Bit Tot Bit 0 19 00 2 38 1 25 01 2 50 2 21 10 2 42 3 16 011 3 48 4 8 0001 4 32 5 6 11111 5 30 6 3 101111 6 18 7 2 001111 6 12 ----------------------------------------------------------------------------100 byte 270 bit 270/8=33 byte
Latihan: Suatu image dengan komposisi informasi sbb: Simbol Frekuensi A 4 B 3 N 3 I 2 K 1 S 1 T 1 U 1 Mampatkan image tersebut mengunakan Algoritma Huffman!
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.
Teknik Kompresi PNG • PNG (Portable Network Graphics) digunakan di Internet dan merupakan format terbaru setelah GIF, bahkan menggantikan GIF untuk Internet image karena GIF terkena patent LZW yang dilakukan oleh Unisys. • Menggunakan teknik loseless dan mendukung: Kedalaman warna 48 bit, Tingkat ketelitian sampling: 1,2,4,8, dan 16 bit, Teknik pencocokan warna yang lebih canggih dan akurat
Teknik Kompresi JPG • 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 2000 • Adalah pengembangan kompresi JPEG. • Didesain untuk internet, scanning, foto digital, remote sensing, medical imegrey, perpustakaan digital dan ecommerce. • Dapat digunakan pada bit-rate rendah sehingga dapat digunakan untuk network image dan remote sensing. • Menggunakan Lossy dan loseless tergantung kebutuhan bandwidth. Loseless digunakan untuk medical image. • Transmisi progresif dan akurasi & resolusi pixel tinggi.
Teknik Kompresi TIFF • TIFF (Tagged Image File Format) • Dikembangkan oleh Aldus Corporation, tahun 80an • Dalam perkembangannya didukung oleh Microsoft • Mendukung adanya pengalokasian untuk informasi tambahan (tag) fleksibel • Dapat menyimpan berbagai tipe gambar : 1 bit, grayscale, 8 bit, 24 bit RGB, dll
