KOMPRESI LOSSY MPEG-1 VIDEO

Oleh :

I MADE WAHYU ADI WIRAWAN

0704405036

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA 2011

ABSTRAK

Kompresi video adalah bentuk kompresi data yang berhubungan dengan data video

digital. Kompresi diperlukan dalam streaming video agar transmisi data menjadi lebih cepat

dan tidak memakan terlalu banyak bandwidth. Salah satu format kompresi video digital yang

banyak dipakai adalah format MPEG. Format MPEG-1 menjadi salah satu standar yang

dipakai untuk berbagai aplikasi seperti format MPEG-1 audio, format MPEG-1 video, dan

juga teleconference. Format ini memiliki rasio kompresi yang cukup besar sehingga file

dengan format ini memiliki ukuran yang sangat kecil dibanding dengan data aslinya.

Tahapan pada kompresi MPEG-1 meliputi transformasi sistem warna RGB ke sistem

warna YCbCr, yaitu dengan cara men-downsampling komponen chrominance Cb dan Cr.

Standar untuk downsampling rate pada MPEG-1 adalah 4:2:0. Kemudian tahapan proses

macroblock, DCT, zig-zag scan, quantizing, run length coding , dan Huffman coding.

Proses encoding dan decoding pada MPEG-1 video hampir sama karena proses

decoding dilakukan dengan cara membalik proses encoding dengan perangkat yang

digunakan harus match. Hasil kompresi MPEG-1 video dapat memperkecil ukuran file video

yang sangat besar menjadi ukuran file yang lebih kecil sehingga lebih efektif dalam segi

penyimpanan maupun untuk ditransmisikan.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

anugrah-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini tepat pada waktunya. Dalam

penulisan karya ilmiah ini penulis memilih judul Kompresi Lossy Video MPEG-1.

Dalam menyelesaikan karya ilmiah ini, penulis tidak lepas dari bantuan dan kerja

sama dengan berbagai pihak. Penulis penyadari adanya kekurangan dalam penyusunan karya

ilmiah ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari

para pembaca. Semoga karya ilmiah ini dapat berguna bagi para pembaca.

Denpasar, April 2011

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

ABSTRAK .................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ................................................................................. iii

DAFTAR ISI ................................................................................................ iv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi

DAFTAR TABEL ...................................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 1

1.3 Tujuan ....................................................................................... 1

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ........................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 3

2.1 Video Digital............................................................................. 3

2.1.1 Frame Rate .................................................................... 3

2.1.2 Pixel Aspect Rasio ......................................................... 4

2.1.3 Resolusi Spasial dan Frame Size .................................... 5

2.1.4 Bit Depth ....................................................................... 6

2.1.5 Bit Rate ......................................................................... 6

2.2 Kompresi video ......................................................................... 6

2.2.1 DCT (Discrete Cosine Transform) ................................. 8

2.3 Proses Digitalisasi Gambar Bergerak ......................................... 9

2.3.1 Sistem Warna ................................................................ 9

BAB III PEMBAHASAN ............................................................................12

3.1 MPEG-1 Video Encoding .........................................................12

3.1.1 Group of Picture ...........................................................13

3.2 Proses kompresi MPEG-1 Encoding .........................................14

3.2.1 Konversi RGG ke YcbCr (Sampling) ............................14

3.2.2 Macroblock ..................................................................15

3.2.3 DCT (Discrete Cosine Transform) ................................15

3.2.4 Quantization .................................................................16

3.2.5 Zig-Zag Scan ................................................................16

3.2.6 Run Lenght Coding.......................................................17

3.2.7 Huffman Coding ...........................................................17

3.3 MPEG-1 Video Decoding ........................................................17

BAB IV PENUTUP .....................................................................................18

4.1 Simpulan ..................................................................................18

4.2 Saran ........................................................................................18

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................19

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis-jenis camcorder ................................................................... 3

Gambar 2.2 Perbedaan frame rate format video NTSC, PAL dan Film ............. 4

Gambar 2.3 Perbandingan Aspect Ratio 4:3 dan 16:9 ....................................... 5

Gambar 2.4 Perbandingan square pixels dan nonsquare pixels ......................... 5

Gambar 2.5 Lossless Compression ................................................................... 7

Gambar 2.6 Lossy Compression ...................................................................... 7

Gambar 2.7 Proses sampling gambar bergerak ................................................. 9

Gambar 2.8 Komponen kubus warna RGB .................................................... 10

Gambar 3.1 Runtutan frame I, P, B frame ...................................................... 13

Gambar 3.2 Contoh deretan GOP dengan 3 jenis frame.................................. 13

Gambar 3.3 Blok diagram kompresi video MPEG-1 ...................................... 14

Gambar 3.4 Contoh hasilkonversi RGb ke YcbCr .......................................... 14

Gambar 3.5 Format chrominance Subsampling .............................................. 15

Gambar 3.6 Pembagian koefisien frekuensi DCT ........................................... 15

Gambar 3.7 Matrix Standar kuantisasi ........................................................... 16

Gambar 3.8 Urutan zig-zag kuantisasi ............................................................ 16

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Format standar video tiap negara didunia ........................................ 4

Tabel 2.2 Kolom warna dan amplitudo RGB ................................................. 10

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini teknologi video merupakan salah satu teknologi yang sangat penting dalam

komunikasi multimedia, dimana video menyajikan informasi yang melengkapi informasi

media lainnya seperti teks, gambar dan suara. Pemanfaatan teknologi video telah menyentuh

berbagai aplikasi dalam bidang kehidupan seperti pendidikan, kesehatan, bisnis, hiburan,

informasi dan sebagainya. Sistem komunikasi digital dan representasi digital seperti film,

televisi, citra dan suara, semuanya dalam bentuk sinyal digital karena mudah dalam

menyimpan dan mengirimkannya melalui jaringan telekomunikasi. Proses digitalisasi ini

juga berpengaruh terhadap sistem pengolahan gambar bergerak. Sehingga format gambar

analog pun mulai ditinggalkan dan beralih ke format gambar digital.

Salah satu format gambar digital yang banyak dipakai adalah format MPEG, yang

telah berkembang dari format MPEG-1 sampai dengan MPEG-7. Format MPEG-1 menjadi

salah satu standar yang dipakai untuk berbagai aplikasi seperti format MPEG-1 audio, format

MPEG-1 video, dan juga teleconference. Format ini memiliki rasio kompresi yang cukup

besar sehingga file dengan format ini memiliki ukuran yang sangat kecil dibanding dengan

data aslinya.

1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas, Maka dalam karya ilmiah ini akan

dibahas beberapa permasalahan antara lain :

1. Mengapa format MPEG-1 dikategorikan lossy compression?

2. Bagaimana tahapan proses decoding dan encoding format MPEG-1 video?

3. Apa kelebihan format MPEG-1 dibanding format video kompresi lainnya?

1.3 Tujuan Dari rumusan masalah diatas, dapat ditentukan beberapa tujuan penulisan karya ilmiah

sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui teknik kompresi yang digunakan format MPEG-1.

2. Untuk mengetahui proses decoding dan encoding format MPEG-1 video, teknik kompresi

yang digunakan, serta perangkat penyusun kompresi tersebut.

3. Untuk mengetahui keunggulan format MPEG-1.

1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Melihat luasnya permasalahan dalam karya ilmiah ini, maka penulisan karya ilmiah ini

hanya membahas mengenai kompresi video digital khususnya kompresi video lossy yang

diterapkan pada MPEG-1 Video serta perangkat sistem penyusunnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Video Digital

Video merupakan gabungan gambar-gambar yang dibaca berurutan dalam suatu waktu

dengan kecepatan tertentu. Video digital adalah jenis sistem video recording yang bekerja

menggunakan sistem digital. Video digital disimpan dalam media penyimpanan random

misalnya magnetic/optical disk. Sedangkan video analog dengan media penyimpanan

sekuensial, misalnya: magnetic disc/kaset video. Biasanya video digital direkam dalam tape,

kemudian didistribusikan melalui optical disc, misalnya VCD dan DVD. Salah satu alat yang

dapat digunakan untuk menghasilkan video digital adalah camcorder, yang digunakan untuk

merekam gambar video dan audio.

Gambar 2.1 Jenis-jenis Camcorder

Camcorder terdiri dari 3 komponen utama antara lain :

a. Lensa: untuk mengatur banyak cahaya, zoom, dan kecepatan shutter

b. Imager: untuk melakukan konversi cahaya ke sinyal elektronik video

c. Recorder: untuk menulis sinyal video ke media penyimpanan

2.1.1 Frame Rate

Kecepatan pembacaan gambar disebut dengan frame rate. Dengan satuan fps (frame

per second). Karena dimainkan dalam kecepatan yang tinggi maka tercipta ilusi gerak yang

halus, semakin besar nilai frame rate maka akan semakin halus pergerakan yang ditampilkan

Diperlukan frame rate minimal sebesar 10 fps (frame per second) untuk menghasilkan

pergerakan gambar yang halus.

Gambar 2.2 Perbedaan frame rate format video NTSC, PAL dan Film

Film-film yang dilihat di gedung bioskop adalah film yang diproyeksikan dengan

frame rate sebesar 24 fps, sedangkan video yang dilihat pada televisi memiliki frame rate

sebesar 30 fps (tepatnya 29,97 fps). Frame rate digunakan sebagai format standar NTSC,

PAL dan SECAM yang berlaku pada negara-negara didunia.

Tabel 2.1 Format standar video tiap negara didunia

2.1.2 Pixel Aspect Ratio Pixel aspect ratio menjelaskan tentang rasio atau perbandingan antara lebar dengan

tinggi dari sebuah pixel dalam sebuah gambar. Frame aspect ratio menggambarkan

perbandingan lebar dengan tinggi pada dimensi frame dari sebuah gambar. Sebagai contoh,

D1 NTSC memiliki pixel aspect ratio 0,9 (0,9 lebar dari 1 unit tinggi) dan memiliki pula pixel

aspect ratio 4:3 (4 unit lebar dari 3 unit tinggi).

Gambar 2.3 Perbandingan 4:3 frame aspect ratio (kiri) dan 16:9 frame aspect ratio (kanan)

Beberapa format video menggunakan frame aspect ratio yang sama tetapi memakai

pixel aspect ratio yang berbeda. Sebagai contoh, beberapa format NTSC digital menghasilkan

sebuah 4:3 frame aspect ratio dengan square pixel (1,0 pixel aspect ratio) dan dengan resolusi

640 x 480. sedangkan D1 NTSC menghasilkan frame aspect ratio yang sama yaitu 4:3 tetapi

menggunakan rectangular pixel (0,9 pixel aspect ratio) dengan resolusi 720 x 486.

Pixel yang dihasilkan oleh format D1 akan selalu bersifat rectangular atau bidang

persegi, akan berorientasi vertikal dalam format NTSC dan akan berorientasi horisontal dalam

format PAL. Jika menampilkan rectangular pixel dalam sebuah monitor square pixel tanpa

alterasi maka gambar yang bergerak akan berubah bentuk atau mengalami distorsi. Contohnya

lingkaran akan berubah menjadi oval. Tetapi bagaimanapun juga apabila ditampilkan pada

monitor broadcast, gambar gerak akan ditampilkan secara benar. Ini terlihat pada gambar

dibawah ini:

Gambar 2.4 A. Square pixels dan 4:3 frame aspect ratio B. Nonsquare pixels dan 4:3 frame aspect ratio C.

Nonsquare pixels yang ditampilkan pada monitor square-pixel

2.1.3 Resolusi Spasial dan Frame Size

Lebar dan tinggi frame video disebut dengan frame size, yang menggunakan satuan

piksel, misalnya video dengan ukuran frame 640480 piksel. Dalam dunia video digital,

frame size disebut juga dengan resolusi. Semakin tinggi resolusi gambar maka semakin besar

pula informasi yang dimuat, berarti akan semakin besar pula kebutuhan memory untuk

membaca informasi tersebut. Misalnya untuk format PAL D1/DV berukuran 720576 piksel,

format NTSC DV 720480 piksel dan format PAL VCD/VHS (MPEG-1) berukuran 352288

piksel sedangkan format NTSC VCD berukuran 320240 piksel.

2.1.4 Bit Depth

Dalam dunia komputer, satuan bit merupakan unit terkecil dalam penyimpanan

informasi. Bit Depth menyatakan jumlah atau banyaknya bit yang disimpan untuk

mendeskripsikan warna suatu piksel. Sebuah gambar yang memiliki 8 bit per piksel dapat

menampilkan 256 warna, sedangkan gambar dengan 24 bit dapat menampilkan warna

sebanyak 16 juta warna. Komputer (PC) menggunakan 24 bit RGB sedang sinyal video

menggunakan standar 16 bit YUV sehingga memiliki jangkauan warna yang terbatas.

Penentuan bit depth ini tergantung pada sudut pemisah antara gambar yang diterima oleh

kedua mata. Sebagai contoh, pada layar datar persepsi kedalaman suatu benda berdasarkan

subyek benda yang tampak.

2.1.5 Bit Rate

Bit rate disebut juga dengan nama laju data. Laju bit menentukan jumlah data yang

ditampilkan saat video dimainkan. Laju data ini dinyatakan dalam satuan bps (bit per second).

Laju data berkaitan erat dengan pemakaian dan pemilihan codec (metode kompresi video).

Beberapa codec menghendaki laju data tertentu, misalnya MPEG-2 yang digunakan dalam

format DVD dapat menggunakan laju bit maksimum 9800 kbps atau 9,8 Mbps, sedangkan

format VCD hanya mampu menggunakan laju bit 1,15 Mbps.

2.2 Kompresi Video

Kompresi video adalah bentuk kompresi data yang berhubungan dengan data video

digital. Kompresi video diperlukan agar penulisan data video dalam file menjadi lebih efisien.

Kompresi juga diperlukan dalam streaming video agar transmisi data menjadi lebih cepat dan

tidak memakan terlalu banyak bandwidth. Kompresi adalah pengubahan data kedalam bentuk

yang memerlukan bit yang lebih sedikit, biasanya dilakukan agar data dapat disimpan atau

dikirimkan dengan lebih efisien. Jika kebalikan dari proses ini, yaitu dekompresi,

menghasilkan data yang sama persis dengan data aslinya, maka kompresi tersebut disebut

lossless compression.

Gambar 2.5 lossless compression

Sebaliknya, dekompresi tersebut menghilangkan sebagian data, maka disebut lossy

compression. Lossy compression biasanya diterapkan dalam kompresi data berupa gambar

atau video. Ukuran file citra menjadi lebih kecil daripada citra asli. Biasanya teknik ini

membuang bagian-bagian data yang sebenarnya tidak begitu berguna, tidak begitu dirasakan,

tidak begitu dilihat oleh manusia sehingga masih beranggapan bahwa data tersebut masih bisa

digunakan walaupun sudah dikompresi (Hari Fernando, hal. 3).

Teknik Lossy compression 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, walaupun tidak dapat menghasilkan data yang sama persis

dengan aslinya, namun dianggap lebih efisien.

Gambar 2.6 lossy compression

Video pada dasarnya merupakan array tiga dimensi. Dua dimensi digunakan untuk

menggambarkan ruang pergerakan gambar, dan satu dimensi menggambarkan waktu. Sebuah

frame adalah kumpulan pixel pada suatu waktu. Pada dasarnya, frame sama dengan gambar.

Data video mengandung redundancy (pengulangan). Kesamaan tersebut dapat dikodekan

dengan mencatat perbedaan dalam sebuah frame atau antara frame. Kompresi video pada

umumnya mengurangi pengulangan tersebut dengan loosy compression. Pada saat ini, hampir

semua kompresi video menerapkan Discrete Cosine Transform (DCT). Metode lain seperti

fractal compression, matching pursuits, dan discrete wavelet transform (DWT) tidak banyak

digunakan karena kurang efektif.

2.2.1 DCT (Discrete Cosine Transform)

Discrete Cosine Transform adalah sebuah teknik untuk mengubah sebuah sinyal

kedalam komponen frekuensi dasar. Teknik ini mentransformasi data dari domain ruang ke

domain Frekuensi. Biasanya DCT digunakan dalam kompresi gambar dan video (Hananto

Wibowo, hal. 1). Masukan proses DCT berupa matriks data NxN. Persamaan DCT untuk

matriks NxN adalah sebagai berikut (Aan Darmawan, 2005, hal. 4):

Keterangan:

C(i) = 2

1 untuk i = 0,

C(i) = 1 untuk i 0

f(x,y) = data pada domain ruang

F(u,v) = data pada domain frekuensi

x dan y = baris ke x dan kolom ke y pada domain ruang

u dan y = baris ke u dan kolom ke y pada domain frekuensi

Untuk mentransformasikan kembali data dari domain frekuensi ke domain ruang

digunakan inverse dari discrete cosine transform atau IDCT. Persamaan IDCT untuk blok

matriks NxN sebagai berikut:

2.3 Proses Digitalisasi Gambar Bergerak

Bentuk-bentuk tiga dimensi dari dunia nyata ditangkap oleh kamera yang menirukan

proses pada mata manusia. Kamera memiliki lensa dan komponen yang peka cahaya. Sinyal

yang ditangkap kamera selanjutnya diubah menjadi data digital dengan proses digitalisasi

yang terdiri dari dua proses yaitu sampling dan kuantisasi. Proses sampling menggunakan

ruang dua dimensi yang dibagi-bagi dalam bagian kecil yang disebut piksel. Proses kuantisasi

memberikan harga integer untuk tiap piksel tersebut sesuai amplitudo dari sinyal. Suatu

gambar digital dinyatakan dalam matriks, yang merupakan kumpulan dari piksel dalam urutan

baris dan kolom tertentu. Piksel merupakan elemen gambar yang di dalamnya memuat

informasi tentang komponen intensitas dan warna gambar. Proses sampling pada gambar

bergerak dilakukan pada sumbu horisontal, vertikal, dan sumbu waktu. Terlihat pada gambar

di bawah ini:

Gambar 2.7 Proses sampling gambar bergerak

Sumber : (Henry Candra, 2002, hal. 2)

2.3.1 Sistem Warna

Teori Trichromatic menyatakan bahwa hampir semua warna cahaya bisa dihasilkan

dari gabungan ketiga cahaya warna primer merah (Red), hijau (Green), dan biru (Blue) atau

disingkat RGB. Dari teori trichromatic tersebut diturunkan beberapa sistem warna oleh

Commission Internationale de L'clairage (CIE). Sistem warna yang dipakai pada video

MPEG-1 ini adalah sistem RGB dan sistem YCbCr. Sistem warna merah (Red), hijau

(Green), biru (Blue) atau RGB banyak digunakan pada komputer grafik dan sistem imaging.

Merah, hijau, dan biru merupakan tiga warna primer aditif dan dapat digambarkan sebagai

sistem koordinat Kartesian tiga dimensi, seperti pada gambar 2.

Gambar 2.8 Gambar Kubus Warna RGB

Sumber : (Henry Candra, 2002, hal. 3)

Diagonal dari kubus dengan jumlah komponen primer yang sama menghasilkan

berbagai variasi tingkat keabuan. Tabel 2.2 terdiri dari kolom warna dan amplitudo RGB 100

% yang merupakan sinyal tes warna video.

Tabel 2.2 Kolom warna dan amplitudo RGB (Sumber : (Henry Candra, 2002, hal. 2)

Sistem warna RGB lebih banyak dipakai untuk frame buffer grafis, karena CRT berwarna

menggunakan phospor merah, hijau, dan biru untuk menghasilkan warna yang diinginkan.

Sistem warna YCbCr dibuat berdasarkan rekomendasi ITU-R BT.601 (sebelumnya

CCIR 601) yang dikeluarkan pada saat penentuan standart komponen video digital pada

tingkat internasional. Y adalah merupakan informasi hitam putih dari gambar, sedang

informasi warna adalah Cb dan Cr. Nilai Y berkisar antara 16 sampai dengan 235, dan Cb dan

Cr memiliki range 16 sampai dengan 240 dengan nilai 128 sebanding dengan nol. Ada

beberapa format sampling untuk YCbCr yaitu 4:4:4, 4:2:2, 4:1:1, dan 4:2:0. Persamaan

konversi dari sistem RGB ke YCbCr (0:255) dan sebaliknya :

Y = 0,257R' + 0,504G' + 0,098B' + 16

Cb = -0,148R' - 0,291G' + 0,439B' + 128

Cr = 0,439R' - 0,368G' - 0,071B' + 128 .....................................................................(1)

R' = 1,164(Y-16) + 1,596(Cr-128)

G' = 1,164(Y-16) - 0,813(Cr-128) - 0,392(Cb-128)

B' = 1,164(Y-16) + 2,017(Cb-128) .............................................................................(2)

Format YCbCr digunakan pada standard kompresi MPEG-1 video. Pada sistem ini diterapkan

reduksi Cb dan Cr sebesar 2 : 1 pada arah vertikal dan horisontal.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 MPEG-1 Video Encoding

MPEG adalah kependekan dari Motion Picture Expert Group. MPEG dikembangkan

oleh ISO/IEC JTC1 SC29/WG11. MPEG-1 dirancang untuk progressive scan video pada

aplikasi multimedia, dan target untuk hasil mendekati VHS quality video dengan bit rate

sekitar 1,2 mbps (1,5 mbps untuk input audio dan data). Audio dan data diencoding dengan

kecepatan 1,5 Mbps, yang merupakan kecepatan yang dapat dicapai pada CD-ROM (Yao

Wang, 2002, hal. 423).

Skema video berdasarkan blok, beberapa gambar tertentu dikompresi dengan format

JPEG dan adanya temporal redundancy antara frame yang digunakan. Beberapa poin penting

pada proses kompresi MPEG-1 adalah :

1. Transformasi sistem warna RGB ke sistem warna YCbCr, yaitu dengan cara men-

downsampling komponen chrominance Cb dan Cr. Standar untuk downsampling rate

pada MPEG-1 adalah 4 : 2 : 0.

2. Dekorelasi lokal yang meliputi proses macroblock, DCT, zig-zag scan, quantizing, run

length coding , dan Huffman coding.

3. Displaced Frame Difference (DFD), yang berarti bahwa tiap jenis gambar yang berbeda

dikompresi dengan teknik yang berbeda.

Ketiga proses yang disebutkan di atas merupakan hal wajib yang harus dilakukan

untuk kompresi MPEG-1. Jenis frame pada MPEG-1 dibagi dua jenis besar Intra Picture dan

Inter Picture. Keduanya meliputi 3 jenis frame yang harus dikodekan pada kompresi MPEG-1

antara lain menggunakan I-,P-, dan B-frame ((Yao Wang, 2002, hal. 424)

1. Frame jenis pertama adalah I (Intra) frame (~1bit/piksel), merupakan gambar yang

dikodekan sebagai suatu gambar diam yang berdiri sendiri.

2. Frame jenis kedua adalah P (Predicted) frame (~0.1 bit /piksel) dikodekan relatif terhadap

frame I atau P terdekat sebelumnya, menghasilkan proses prediksi ke depan (forward). P

frame mengalami proses kompresi yang lebih besar dari I, dengan adanya kompensasi

gerak (motion compensation).

3. Frame jenis ketiga adalah B (Bidirectional) frame (~0.015bit/piksel) menggunakan frame

I atau P terdekat baik dari sebelumnya atau sesudahnya sebagai referensi, menghasilkan

prediksi dua arah (forward dan backward). Frame B memiliki kompresi terbesar dan

dapat mengurangi noise karena mengambil rata-rata dari dua gambar.

Gambar 3.1 Runtutan I-,P-,B- frame

Sumber : (Silvester Tena, hal. 3)

3.1.1 Group of Pictures (GOP)

Group of Pictures (GOP) adalah merupakan suatu deretan dari satu atau lebih frame

yang telah terkodekan yang bertujuan untuk memudahkan proses akses atau proses edit.

Sebagai contoh GOP dapat berupa deretan frame-frame IBBPBBPBBPBBI. Ada juga GOP:

IBPBPBI. Semakin tinggi frekuensi dari gambar P dan B semakin rendah kualitas gambar,

tetapi semakin tinggi rasio kompresinya. Nilai GOP dikonfigurasi selama proses encoding.

Hal ini diperlihatkan pada gambar 3.1 dibawah ini:

Gambar 3.2 Contoh Deretan GOP dengan 3 Jenis Frame

Sumber : (Henry Candra, 2002, hal.6)

3.2 Proses Kompresi MPEG-1 Encoding

Proses kompresi MPEG-1 encoding secara keseluruhan diperlihatkan pada blok

diagram pada gambar 3.2. Proses ini dilakukan untuk tiap jenis frame (Henry Candra, 2002,

hal. 54)

Gambar 3.3 Blok Diagram kompresi MPEG-1 Encoding

Sumber : (Henry Candra, 2002, hal.6)

3.2.1 Konversi RGB ke YcbCr

Sistem warna yang digunakan pada MPEG-1 adalah sistem warna YCbCr, maka

sistem warna RGB yang biasanya berasal dari kamera atau alat input yang lain harus

dikonversi terlebih dahulu ke dalam sistem warna YCbCr dengan menggunakan persamaan

(1) pada tinjauan pustaka. Standar downsampling rate pada MPEG-1 adalah 4:2:0.

Gambar 3.4 Contoh gambar hasil konversi RGB ke YcbCr

Sumber : (OkaWidyantara, chapter 2, hal 24)

Gambar 3.5 Format chrominance subsampling

Sumber : (Yao Wang, 2002, hal.25)

3.2.2 Macroblock

Setelah diperoleh sinyal informasi dalam sistem warna YcbCr maka dilakukan proses

macroblock yang membagi sebuah gambar menjadi blok-blok berukuran 16 x 16

(macroblock). Tiap macroblock tersebut dibagi lagi menjadi macroblock yang lebih kecil

yaitu 16 piksel x 16 line. Selanjutnya macroblock yang lebih kecil ini dibagi menjadi 4 buah

blok berukuran 8 piksel x 8 line.

3.2.3 DCT (Discrete Cosine Transform)

Proses selanjutnya yaitu setiap 8 x 8 blok yang telah diperoleh diproses dengan DCT

(Discrete Cosine Transform) pada arah horisontal dan vertikal (DCT 2-D) menghasilkan

komponen koefisien frekuensi horisontal dan vertikal dari blok 8 x 8 tersebut. Jika frekuensi

fungsi basisnya kecil, maka koefisien yang berkorespondensi disebut koefisien frekuensi

rendah. Persamaan DCT 2-D dapat dilihat pada tinjauan pustaka.

Gambar 3.6 Pembagian Koefisien Frekuensi DCT Untuk Ukuran Blok 8 x 8

Sumber : (Yusinthia Pramitarini, hal. 16)ITARINI

3.2.4 Kuantisasi

Proses mengkuantisasi komponen koefisien frekuensi horisontal dan vertikal dari blok

8 x 8, menghilangkan komponen frekuensi tinggi yang tidak dapat dibedakan oleh mata

manusia, karena makin tinggi frekuensinya makin banyak dihasilkan deretan koefisien

bernilai nol. Tiap macroblock menggunakan nilai kuantisasi yang berbeda-beda.

Gambar 3.7 Matrix standar kuantisasi

Sumber : (Yusinthia Pramitarini, hal. 18)I

3.2.5 Zig Zag Scan

Zig Zag scan dilakukan mulai dengan komponen DC (frekuensi nol), dilanjutkan

dengan frekuensi yang makin besar untuk mendapatkan suatu deretan linier dari koefisien

frekuensi, Zig zag scan ini menghasilkan deretan koefisien yang banyak mengandung deret

nol yang panjang.

Gambar 3.8 Urutan zig zag kuantisasi

Sumber : (Yusinthia Pramitarini, hal. 19)

3.2.6 Run Length Coding

Deretan linier yang dihasilkan oleh zig zag scan diubah menjadi pasangan deret run,

versus amplitudo. Tiap pasang deret tersebut menunjukkan jumlah koefisien nol dan diakhiri

oleh amplitudo dari koefisien yang tidak nol.

3.2.7 Huffman Coding

Sebagai proses terakhir adalah Huffman Coding untuk mendapatkan deret yang lebih

pendek. Pasangan dari run dan amplitudo dikodekan dengan panjang yang berbeda-beda.

Prosedur ini menghasilkan kode yang singkat untuk pasangan yang sering muncul, dan kode

yang lebih panjang untuk pasangan yang jarang.

Demikianlah proses MPEG-1 encoding. Proses encoding ini sedikit berbeda untuk setiap jenis

frame I, P, atau B.

3.3 MPEG-1 Video Decoding

Sedang proses Decoding dari MPEG-1 tersebut dapat diperoleh dengan membalik

semua proses pada encoding-nya.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Simpulan

Dari pembahasan diatas yang telah dijelaskan diatas dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. MPEG-1 video merupakan salah satu format video digital yang sering digunakan dalam

penyimpanan data atau informasi berupa gambar bergerak.

2. Teknik kompresi MPEG-1 video dapat memperkecil ukuran file gambar bergerak yang

sangat besar menjadi ukuran file yang lebih kecil sehingga lebih efektif dalam segi

penyimpanan maupun untuk ditransmisikan.

3. Proses encoding dan decoding pada MPEG-1 video sangat mudah karena proses yang satu

dapat dilakukan dengan membalik proses yang lain.

4.2 Saran

Adapun saran yang dapat dsarankan dari karya ilmiah ini antara lain :

1. Perlunya dilakukan pembuktian kompresi video MPEG-1 dengan menggunakan simulasi

software untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Candra, H. 2002. Video MPEG-1. http://blog.trisakti.ac.id/jetri/files/2010/02/1.2.5henry.pdf.

Jakarta : Jurusan Teknik Elektro, Universitas Trisakti.

Darmawan, A. 2005. PENGKODEAN VIDEO DENGAN METODE SPATIAL

SCALABILITY. http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/view/1360/1141 Bandung :

Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha.

Fernando, H._______. Kompresi Data dengan algoritma Huffman dan Algoritma lainnya.

http://www.informatika.org/~rinaldi/Matdis/2009-

2010/Makalah0910/MakalahStrukdis0910-108.pdf. Bandung : Departemen Teknik

Informatika ITB.

Gora, W. 2006. Mengolah Video Dengan Windows Movie Maker 2.0.

http://tutorial.smkn6dki.or.id/index.php?action=downloadfile&filename=BAB-II-

LangkahPraktisWMM2.pdf&directory=public_downloads/Tutorial_Moviemaker&P

HPSESSID=2ee21b5a1e275f98a75ccf089a67ac3c Jakarta : Multimedia.

Herdiyeni. Y. 2006. KOMPRESI CITRA. Bandung : Departmen Ilmu Komputer IPB.

Madenda, S. 2005. Sistem Multimedia. Jakarta : Universitas Gunadarma.

Murni, A. 2004. Kompresi Citra dan Reduksi Data. Jakarta : Fakultas Ilmu Komputer

Universitas Indonesia.

Tena, S._______. Pengaruh Jenis Wavelet dan Level Dekomposisi Wavelet Terhadap Rasio

Kompresi. http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/silvertena_6_.pdf. Kupang : Program

Studi Teknik Elektro, Universitas Nusa Cendana.

Wang, Y. 2002. Video Processing And Communications. New Jersey : Prentice Hall.

Wibowo. H.______. Kompresi Video Menggunakan Discrete Cosine Transform.

http://blog.trisakti.ac.id/jetri/files/2010/02/1.2.5henry.pdf. Bandung : Departemen

Teknik Informatika ITB.

Widyantara, O.______.Pengolahan Sinyal Multimedia.

http://staff.unud.ac.id/~okaw/wp-content/uploads/2009/03/chapter-2-

dasarvideo_hvs.pdf. Denpasar : Fakultas Teknik Elektro,Universitas Udayana.

Yushintia, P. 2011. Analisa Pengiriman Citra Terkompresi JPEG dengan Teknik

Spread Spektrum Direct sequence (DS-SS. http://repo.eepis-its.edu/504/1/1291.pdf

Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya