[TTG4J3] KODING DAN KOMPRESI. Oleh : Ledya Novamizanti Astri Novianty. Prodi S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom

[TTG4J3] KODING DAN KOMPRESI

Oleh : Ledya Novamizanti Astri Novianty

Prodi S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom



Terjadi transformasi atau revolusi dalam cara kita

berkomunikasi dalam kurun waktu 20 tahun terakhir  Perkembangan internet, komunikasi mobile yang

berkembang sangat cepat, dan komunikasi multimedia 

Salah satu teknologi pemicu revolusi multimedia adalah teknologi kompresi data

[TTG4J3] Koding dan Kompresi

Pengantar Kompresi Data



Data compression is the art of science of

representing information in a compact form. 

Kompresi data adalah cara untuk

merepresentasikan informasi menjadi bentuk kompak. 

Tujuan kompresi  untuk memperkecil ukuran sebuah data [TTG4J3] Koding dan Kompresi




Sebagian besar informasi yang kita pakai

atau pun kita hasilkan kini direpresentasikan dalam bentuk digital dan jumlahnya terus meningkat dari waktu ke waktu. 

Jumlah byte pada data multimedia bisa sangat besar tanpa dikompresi [TTG4J3] Koding dan Kompresi




Di antara dampak teknologi kompresi data:  Memungkinkan penggunaan gambar, audio, dan video

pada website  Berkembangnya TV digital,

 dll 

Awalnya kompresi data hanya domain sekelompok

kecil engineer dan scientist, tapi sekarang menjadi ubiquitous [TTG4J3] Koding dan Kompresi




Merepresentasikan atau mengubah data ke dalam

bentuk kode tertentu sedemikian rupa sehingga kode yang dihasilkan dapat memenuhi tujuan tertentu 

Di antara tujuan pengkodean: 1. Error detecting dan error correcting pada transmisi data 2. Mengamankan data (enkripsi data) 3. Kompresi data





Beberapa algoritma pengkodean hanya

dapat digunakan untuk 1 tujuan saja, beberapa dapat multifungsi





Algoritma pengkodean selalu mencakup dua

proses dasar: 1. Encoding 2. Decoding





 

 

Di dalam komputer data teks disimpan dalam bentuk representasi data ASCII Setiap simbol karakter direpresentasikan ke dalam 8 bit data Contoh: Message “ini kompresi” tersimpan dalam bentuk representsi ASCII sebanyak 12 x 8 bit = 96 bit [TTG4J3] Koding dan Kompresi


pixel





Satuan terkecil image

adalah piksel 

Pixel H (horizontal number of pixel)

Total jumlah piksel

pada image adalah (banyaknya piksel horisontal) x (banyaknya piksel vertikal) [TTG4J3] Koding dan Kompresi




Di dalam komputer, setiap piksel dapat

direpresentasikan oleh:  1 bit data (BW)

 1 byte data (grayscale)  1 byte data (256 warna)

 2 byte data (64K warna)  3 byte data (16M warna) [TTG4J3] Koding dan Kompresi


Black and White

Color Greyscale



14

= 1 byte 8 pixels





Setiap piksel pada BW image direppresentasikan dalam 1 bit data Hanya ada 2 variasi warna: hitam dan putih

Black & White [TTG4J3] Koding dan Kompresi


15

= 1 byte 1 pixels





Setiap piksel pada Grayscale image direpresentasikan dalam 1 Byte data Ada 256 variasi warna abu-abu Greyscale [TTG4J3] Koding dan Kompresi


16

Grayscale Image 500 x 400 pixel  Ukuran file? 

Pixel-2 Pixel-1

= 1 byte

Pixel-n

17 [TTG4J3] Koding dan Kompresi




Image 400 x 500 pixel



Ukuran file?

Pixel-1

Pixel-2

18

= 1 byte


Pixel-n


Computer Sound Board Microphone Signal Conditioner

Analog to Digital Converter

Computer System

Computer Storage



19

1.

2.

3.

Sampling Sinyal audio berupa sinyal analog disampling dengan sampling rate tertentu (dalam satuan Hz, atau samples per second) Kuantifikasi Setelah sinyal disampling, dilakukan kuantifikasi untuk menentukan representasi bit setiap hasil sampling. Koding Setiap hasil sampling direpresentasikan ke dalam bentuk data bit-bit.



Quantizatio n Error

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001

1001

1010

1001

1011

1011

1011

1010

Sampling Period

0000

Digital Data Stream : 1010 1011 1011 1011 1001 ... [TTG4J3] Koding dan Kompresi


21



Sampling rate untuk standar audio pada CD

adalah 44.1 kHz, pada Digital Audio Tape adalah 48 kHz. 

Data audio standar umumnya disimpan dalam 16 bit data per sample.





Berapa ukuran file audio berdurasi 2 menit

menggunakan standar CD-Audio?





Berapa ukuran file audio berdurasi 5 menit

menggunakan standar CD-Audio?





Terdiri atas rangkaian frame yang

ditampilkan dengan sangat cepat 

Frame pada dasarnya adalah sebuah citra

(image) 

Banyaknya frame yang ditampilkan dalam 1

detik diistilahkan frame per second (fps)



frame



26



Dua jenis standar video yang banyak digunakan: a. NTSC (National Television Standards Committee) 

mentrasfer 30 fps



resolusi per frame = 352 x 240 pixel = 84.480 pixel



1 pixel menggunakan RGB 3 Byte

b. PAL (Phase Alternating Line) 

mentrasfer 25 fps



resolusi per frame = 352 x 288 pixel = 101.376 pixel



1 pixel menggunakan RGB 3 Byte [TTG4J3] Koding dan Kompresi


NTSC = 30 fps, PAL = 25 fps

frame

10 minutes NTSC video consist of 10 x 60 x 30 = 18.000 frames



28



Berapa ukuran file video NTSC VCD berdurasi

10 menit tanpa kompresi?





Berapa ukuran file video PAL VCD berdurasi 2

jam?





Misalkan kita akan mentransfer video “live” melalui internet. Spesifikasi video streamnya adalah sebagai berikut:  512× 512 pixel per frame,  25 frames per second  full colour RGB, 3 bytes per pixel  durasi video 30 menit

Berapa kebutuhan bandwidth jika mata kita masih dapat menikmati video dengan minimal 20 fps?  Jika menggunakan koneksi Ethernet 10 Mbps, hitung berapa besar data yang harus direduksi agar video dapat dinikmati oleh penerima streaming dengan kualitas 20 fps? 





Berapa kebutuhan bandwidth jika mata kita masih dapat menikmati video dengan minimal 20 fps?



32



Jika menggunakan koneksi Ethernet 10 Mbps, hitung berapa besar data yang harus direduksi agar video dapat dinikmati oleh penerima streaming dengan kualitas 20 fps?



33

1.

Menghemat storage space (kapasitas

penyimpanan) 2.

Mengurangi waktu transmisi

3.

Proses transmisi dapat lebih progresif

4.

Mengurangi komputasi





Mencakup 2 algoritma dasar: 1. Algoritma kompresi

Mengubah data awal menjadi data terkompresi 2. Algoritma dekompresi/rekonstruksi

Mengubah data terkompresi menjadi data awal kembali (sesuai dengan asliya) [TTG4J3] Koding dan Kompresi


xc

pr es i

Αβγδεζηθ λμνροψωПαβγδ εζ νροςσφψ ωПαβγδε ψωП αβγδεПαβγ δεζηθλμ νροςσφ ψωП

Ko m

Misalkan: x = data original, sebelum dikompresi xc = data hasil kompresi y = data hasil rekonstruksi/ dekompresi x

D Re eko ko m ns pre tr si uk / si

y

αβγδεζηθλμνρος σφψωПαβγδεζηθ λμνροςσφψωПα βγδεζηθλμνροςσ φψωПαβγδεζηθλ μνροςσφψωПαβ γδεζηθλμνροςσφ ψωП

αβγδεζηθλμνρος σφψωПαβγδεζηθ λμνροςσφψωПα βγδεζηθλμνροςσ φψωПαβγδεζηθλ μνροςσφψωПαβ γδεζηθλμνροςσφ ψωП

Original

Hasil Rekonstruksi



1.

Lossless Compression

2.

Lossy Compression



    

Tidak ada informasi yang hilang Data hasil rekonstruksi = data original Reversible Cocok untuk data diskrit (teks, bit string, dll) Digunakan ketika aplikasi tidak dapat mentolerir perubahan data atau hilangnya sebagian data. Contoh:  Pada teks, contoh: “do not send money” menjadi “do now send

money”  Pada data yang akan di”enhanced” oleh analisis lebih lanjut.

Dikhawatirkan analisis tersebut akan memperbesar error. Contoh pada image radiologi. [TTG4J3] Koding dan Kompresi


Contoh kompresi teks: winzip pada Windows atau gzip pada UNIX.  Algoritma Lossless Compression: 

 Huffman Code  Golomb Code  Rice Code

 Tunstall Code  Arithmetics Code  Dictionary Code

 Run-Length Code  Burrows-Wheeler Transform



   







Ada informasi yang hilang Data hasil rekonstruksi data original Irreversible Cocok untuk data kontinu (image, sound, dll) Digunakan ketika aplikasi masih dapat mentolerir perubahan data atau hilangnya sebagian data selama perubahan data tersebut tidak mengganggu. Data hasil rekonstruksi hanya perlu “mirip” dengan data aslinya. Misalnya pada data image, audio dan video. Menghasilkan rasio kompresi yang lebih besar. [TTG4J3] Koding dan Kompresi


1. 2.

3. 4. 5.

Kompleksitas relatif algoritma yang dipakai Besar memori yang diperlukan utuk mengimplementasikan algortima kompresi yang dipakai Kecepatan algoritma bekerja pada mesin tertentu Besar kompresi Seberapa dekat/mirip antara hasil rekonstruksi dengan data asli yang dikompresi.





Untuk Lossless Compression, biasanya yang

dijadikan acuan performansi adalah besar kompresi 

Untuk Lossy Compression, parameter performansi yang umum dipakai selain rasio

kompresi adalah seberapa mirip antara hasil rekonstruksi dengan data asli yang dikompresi. [TTG4J3] Koding dan Kompresi


 

Perbandingan antara jumlah data sebelum dikompresi dengan data setelah dikompresi. Contoh:  sebuah image beresolusi 256x256 pixel dengan warna

1 byte,  jumlah data yang tersimpan sebelum dikompresi

adalah 65.536 Bytes.  Jika setelah dikompresi ukuran data menjadi 16.384

Bytes, maka rasio kompresinya adalah 4:1. [TTG4J3] Koding dan Kompresi






Adalah prosentase jumlah data yang berhasil direduksi di dalam kompresi dibandingkan data awalnya. Untuk contoh kasus yang sama di atas, maka rasio kompresinya adalah 75%.



Perbedaan antara data original dengan data hasil rekonstruksi  Semakin besar distorsi, rasio kompresi yang diperoleh semakin besar  Tetapi distorsi yang besar akan menyebabkan penerima data akan merasa “terganggu” dengan data hasil rekonstruksi  Pada akhirnya yang menilai kualitas kompresi Lossy adalah manusia 



[TTG4J3] KODING DAN KOMPRESI. Oleh : Ledya Novamizanti Astri Novianty. Prodi S1 Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom

Recommend Documents