NAMA
KELOMPOK :
-
Aldo Kurnia Septiandi (1B117039)
-
Ifan Efendi (1B117043)
Jurnal
Perbandingan Kompresi Citra Dengan Menggunakan
Metode Delta Modulation dan Metode Scan
Aldo
Kurnia Septiandi1, Ifan Efendi2
Jurusan Sistem Informasi Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Gunadarma
Jalan Margonda Raya 100 Depok, 16424
Telp. (021) 78881112
Email :
Jurusan Sistem Informasi Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Gunadarma
Jalan Margonda Raya 100 Depok, 16424
Telp. (021) 78881112
Email :
ABSTRAK
Kompresi citra
merupakan sebuah proses yang berkaitan dengan pengurangan alokasi bit yang
diperlukan untuk merepresentasikan sebuah citra digital secara efisien. Hal ini
dilakukan dengan menghilangkan bit redudansi (ekstra) yang terdapat pada citra
digital tersebut, khususnya redudansi spasial. Program kompresi citra dengan
metode delta modulation ini, dibuat dengan GUI dan source coding. Dengan
menerapkan fungsi dari Dmsig untuk pengolahan sinyal,maka didapatkan rumus
untuk mengkompres gambar yang dipengaruhi oleh step size dan ukuran gambar
tersebut. Sedangkan dalam metode Scan digunakan karena metode ini mampu
memanfaatkan sifat redundansi spasial dengan memperhatikan pola Scan. Hasil
simulasi memperlihatkan bahwa rasio kompresi meningkat sebanding dengan ukuran
citra yang akan dikompresi. Hal ini terjadi karena semakin besar ukuran citra
yang akan dikompresi, maka semakin besar jumlah bit redudansi yang dapat
dihilangkan (kami menggunakan citra grayscale dalam pengujian metode Scan).
Kata
Kunci : Kompresi Citra, Delta Modulation,
Metode Scan
PENDAHULUAN
Pada saat ini, perkembangan dalam dunia
teknologi berkembang sangat pesat. Hal ini ditandai dengan banyaknya
produk-produk teknologi yang canggih yang beredar di pasaran. Begitu juga dalam
dunia telekomunikasi. Kemajuan teknologi telekomunikasi saat ini juga telah
berkembang dengan sangat pesat sehingga kebutuhan akan pendukung-pendukung di
dalamnya menjadi tidak terelakkan. Perkembangan perangkat bergerak seperti
handphone, PDA dan notebook tentu juga diiringi dengan perkembangan perangkat
lunak untuk dapat menjalankan berbagai aplikasi seperti mengetik dokumen,
melihat foto, memainkan musik, melihat video dan banyak hal lain yang tidak
pernah dapat dibayangkan dalam beberapa dasawarsa yang lalu. Perangkat lunak
sendiri juga mengalami perkembangan yang sangat signifikan dalam beberapa tahun
terakhir dengan munculnya platform untuk mobile device seperti Symbian, Java
dan Android. Era teknologi informasi saat ini tidak dapat dipisahkan dari
multimedia. Situs web di internet dibuat semenarik mungkin dengan menyertakan
visualisasi berupa gambar/video yang dapat diputar. Beberapa waktu lalu istilah
sms (short message service) begitu popular bagi pengguna telepon genggam
(handphone). Tetapi saat ini, orang dapat mengirim pesan tidak hanya
dalam bentuk teks tetapi juga dapat mengirim pesan berupa gambar atau video
yang dikenal dengan layanan MMS (Multimedia Message Service).
Citra ialah fungsi intensitas cahaya
dua-dimensi f(x,y), dimana x dan y merupakan koordinat spasial (bidang), dan
nilai f pada suatu titik (x,y) sebanding dengan kecerahan (brightness) dari
citra di titik tersebut. Kecerahan yang dimaksud berasal dari sumber cahaya, dan cahaya adalah suatu bentuk
energi. Citra dapat dilihat karena adanya berkas cahaya yang dipantulkan oleh
benda-benda sekitarnya. Sumber cahaya menerangi sebuah obyek, lalu obyek
tersebut memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut. Pantulan
cahaya ini ditangkap oleh alat-alat optik, misalnya mata pada manusia, kamera,
pemindai (scanner) dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra
tersebut terekam.
Citra sebagai keluaran dari suatu
sistem perekam data dapat bersifat optik berupa foto, analog berupa sinyal
video seperti gambar pada monitor televisi, atau digital yang dapat langsung
disimpan pada suatu pita magnetik. Citra yang dimaksudkan di dalam tulisan ini
adalah citra biasa (still image). Citra (image) sebagai salah satu
komponen multimedia memegang satu peranan sangat penting sebagai bentuk
informasi visual. Citra memiliki karakteristik yang tidak dimiliki oleh data
teks, yaitu citra kaya dengan informasi. Ada sebuah peribahasa yang berbunyi, “
a picture is more than a thousand words “ yang mempunyai makna : sebuah
gambar lebih bermakna dari seribu kata, yang maksudnya sebuah gambar dapat
memberikan informasi yang lebih banyak daripada informasi tersebut disajikan
dalam bentuk kata-kata (tekstual).
1.1
Pengertian Kompresi Image (Image Compressions)
Kompresi Citra adalah
proses untuk meminimalisasi jumlah bit yang merepresentasikan suatu citra
sehingga ukuran data citra menjadi lebih kecil. Namun, seringkali kualitas
gambar yang diperoleh jauh lebih buruk dari aslinya karena keinginan untuk
memperoleh rasio kompresi yang tinggi. Pada dasarnya teknik kompresi citra
digunakan pada proses transmisi data (data transmission) dan penyimpanan
data (data storage). Kompresi citra banyak diaplikasikan dalam penyiaran
televisi, penginderaan jarak jauh (remote sensing), komunikasi militer,
radar, telekonferensi, pencitraan kedokteran, dan lain – lain.
Semakin besar ukuran
citra, semakin besar memori yang dibutuhkan, namun kebanyakan citra mengandung
duplikasi data, yaitu:
a.
Suatu piksel memiliki intensitas yang sama dengan piksel tetangganya,
sehingga penyimpanan piksel membutuhkan memori (space) yang lebih besar
sehingga sangat memboroskan tempat.
b.
Citra banyak mengandung bagian (region) yang sama sehingga
bagian yang sama ini tidak perlu dikodekan berulang kali karena mubazir atau redundan.
Contohnya: citra langit biru dengan beberapa awan putih yang memiliki banyak
intensitas dan region yang sama.
Manfaat kompresi citra adalah :
a. Waktu pengiriman data pada saluran komunikasi data
lebih singkat. Contoh: pengiriman gambar dari fax, videoconferencing,
handphone, download dari internet, pengiriman data medis, pengiriman dari
satelit, dan sebagainya.
b. Membutuhkan ruang memori dalam storage lebih
sedikit dari pada representasi citra yang tidak dikompresi.
Ada dua tipe utama kompresi data, yaitu
kompresi tipe lossless dan kompresi tipe lossy. Kompresi tipe lossy
adalah kompresi dimana terdapat data yang hilang selama proses kompresi.
Akibatnya kualitas data yang dihasilkan jauh lebih rendah daripada kualitas
data asli. Lossy compression menyebabkan adanya perubahan data
dibandingkan sebelum dilakukan proses kompresi. Sebagai gantinya lossy
compression memberikan derajat kompresi lebih tinggi. Tipe ini cocok untuk
kompresi file suara digital dan gambar digital. File gambar secara alamiah
masih bisa digunakan walaupun tidak berada pada kondisi yang sama sebelum
dilakukan kompresi.
Sementara itu, kompresi
tipe lossless tidak menghilangkan informasi setelah proses kompresi
terjadi, akibatnya kualitas citra hasil kompresi juga tidak berkurang. Lossless
Compression memiliki derajat kompresi yang lebih rendah tetapi dengan akurasi
data yang terjaga antara sebelum dan sesudah proses kompresi. Kompresi ini
cocok untuk basis data, dokumen atau spreadsheet. Pada lossless compression ini
tidak diijinkan ada bit yang hilang dari data pada proses kompresi.
1.2 Pengertian Resolusi
Resolusi mengacu pada
kerapatan pixel dalam sebuah gambar. Resolusi gambar diukur berdasarkan
kerapatan pixel dalam 1 inch (pixels per inch / ppi atau dots per inch / dpi).
Resolusi 1 ppi berarti ada satu pixel per 1 inch persegi. Begitu pula, resolusi
300 ppi brarti ada 300 pixel per satu inch persegi. Semakin besar resolusi,
berarti semakin banyak pixel dalam sebuah gambar. Semakin besar resolusi
gambar, semakin baik kualitasnya. Semakin besar resolusi, tampilan detail
gambar akan semakin tampak. Kamu pun kemudian tahu, kenapa file yang berisi
gambar-gambar atau image dengan resolusi tinggi mempunyai ukuran yang besar
juga, karena pixel yang terkandung di dalamnya juga semakin rapat dan banyak.
1.3 Pengertian Teknik Lossy Compression
Teknik Lossy kompresi
(Lossy compression) adalah suatu metode untuk mengkompresi data dan
men-dekompresinya, data yang diperoleh mungkin berbeda dari yang aslinya tetapi
cukup dekat perbedaaanya. Lossy kompresi ini paling sering digunakan untuk
kompres data multimedia (Audio, gambar diam). Sebaliknya, kompresi lossless
diperlukan untuk data teks dan file, seperti catatan bank, artikel teks dll.
Format kompresi lossy mengalami generation loss yaitu jika melakukan berulang
kali kompresi dan dekompresi file akan menyebabkan kehilangan kualitas secara
progresif. hal ini berbeda dengan kompresi data lossless. ketika pengguna yang
menerima file terkompresi secara lossy (misalnya untuk mengurangi waktu
download) file yang diambil dapat sedikit berbeda dari yang asli dilevel bit
ketika tidak dapat dibedakan oleh mata dan telinga manusia untuk tujuan paling
praktis. Metode ini menghasilkan ratio kompresi yang lebih besar daripada
metode lossless.
1.4
Pengertian Metode Delta Modulation
Salah satu skema yang paling sederhana dalam
prediksi lossy adalah Delta Modulation, dimana sampel ini
diperkirakan sebagai s (n) dalam hal masa lalu segera direkonstruksi sampel s
(n -1). Delta modulasi (DM) adalah bentuk terkenal dari predictive coding lossy
dimana rumus proses delta modulasinya didefinisikan sebagai:
for
i=1:length(sig)-1
if
xr(i)<=sig(i)
xr(i+1)=xr(i)+del;
else
xr(i+1)=xr(i)-del;
end
Delta
modulasi (DM) adalah metode konversi A/D yang sederhana dan handal pada sistem
yang membutuhkan komunikasi digital secara serial dari sinyal analog. Delta
Modulasi terdiri dari komparator pada bagian umpan maju dan integrator sebagai
umpan balik untuk membentuk suatu loop kontrol yang sederhana.
1.5
Pengertian Metode Scan
Kompresi
citra dilakukan dengan mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk
merepresentasikan suatu citra dengan mengambil keuntungan dari bit-bit ekstra
(redundancy) yang terdapat pada citra digital. Proses ini bertujuan untuk
menghasilkan representasi citra yang membutuhkan memori yang kecil. Kompresi
dicapai dengan penghilangan satu atau lebih dari tiga basic redundancies data
yang terdapat pada citra digital, antara lain:
1.
Coding Redudancy : timbul akibat kurang optimalnya pengkodean yang digunakan.
2.
Interpixel Redudancy : timbul akibat korelasi di antara pixel-pixel dari
citra.
3.
Psychovisual Redundancy: timbul akibat adanya data yang tidak dapat diterima
oleh sistem visual manusia.
Kompresi citra disusun oleh dua
struktur blok yang berbeda, yaitu: Encoder dan Decoder, seperti diperlihatkan
pada Gambar 1.
Gambar
1. Diagram Blok Sistem Kompresi Citra
Encoder
bertanggung
jawab mengurangi interpixel redudancy dan psychovisual redundancy
dari citra masukan. Pada tahap pertama, mapper mengubah citra input ke
dalam format/domain yang baru untuk mengurangi interpixel redudancy.
Pada tahap kedua, blok quantizer mengurangi akurasi dari keluaran
mapper sesuai dengan kriteria yang telah ditentukan sebelumnya.
Pada tahap terakhir, symbol decoder menghasilkan kode untuk keluaran quantizer
dan memetakan output tersebut sesuai dengan kode. Cara kerja decoder
merupakan kebalikan dari blok-blok pada encoder.
Metode
kompresi citra dalam tulisan ini merupakan kompresi lossless. Artinya
citra hasil dekompresi sama dengan citra semula sebelum dikompresi (citra
masukan). (Mannicam, S.S. & N. Bourbakis, 2004). Menurut pendapat Chen,
Chao S. dan Chen, Rong J. (2006), secara umum, proses kompresi dengan metode
ini dilakukan melalui 3 tahap, yaitu :
1. Scanning
and prediction
2. Scan
Path Encoding
3. Arithmetic
Coding
PEMBAHASAN
Modulasi Delta adalah
suatu teknik konversi sinyal analog to digital dan digital to analog yang
digunakan untuk transmisi informasi suara. Modulasi Delta merupakan sebuah
teknik modulasi sinyal input analog didekati melalui fungsi tangga yang
bergerak naik turun dengan satu level kuantisasi (δ) pada setiap interval
sampling. Bentuk fungsi tangga berhimpit mendekati bentuk gelombang sinyal
informasi. Modulasi Delta pada dasarnya tersusun atas beberapa blok rangkaian,
yaitu differential amplifier, komparator, clock and pulse generator, integrator
dan low pass filter.
Kompresi citra
dilakukan dengan mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk merepresentasikan
suatu citra dengan mengambil keuntungan dari bit-bit ekstra (redundancy) yang
terdapat pada citra digital. Proses ini bertujuan untuk menghasilkan
representasi citra yang membutuhkan memori yang kecil. Kompresi dicapai dengan
penghilangan satu atau lebih dari tiga basic redundancies data yang terdapat
pada citra digital, antara lain:
1. Coding Redudancy : timbul akibat kurang
optimalnya pengkodean yang digunakan.
2. Interpixel Redudancy : timbul akibat korelasi di
antara pixel-pixel dari citra.
3. Psychovisual Redundancy: timbul akibat adanya
data yang tidak dapat diterima oleh sistem visual manusia.
HASIL
DAN ANALISA
Proses kerja sistem
kompresi citra yaitu dengan memasukkan data berupa gambar atau citra yang telah
ditentukan formatnya diantaranya jpg, bmp, tiff dan png. Semua format file
gambar tersebut akan dilakukan kompresi dengan menggunakan Algoritma Delta Modulation
dan juga menggunakan Metode Scan
Gambar
Flowchart Algoritma Delta Modulation
Gambar
Diagram alur proses kompresi dengan metode SCAN
Sebuah citra grayscale 8 bit, format “*.bmp”
dan ukurannya yang berbeda-beda digunakan sebagai citra masukan untuk pengujian
metode kompresi ini. Kualitas kompresi citra dinilai dengan menghitung rasio
kompresi pada masingmasing citra masukan. Karakteristik dari citra masukan yang
akan diujikan secara umum sama, Pemilihan kelima citra ini untuk pengujian
adalah karena kelima citra ini merupakan citra yang umum digunakan sebagai
sampel untuk proses kompresi.
Berikut adalah tabel
hasil pengujian kompresi Citra dengan metode Scan :
Berikut
adalah tabel hasil pengujian Kompresi Citra dengan Metode Delta Modulation :
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian
yang telah dilakukan, Kompresi citra dengan menggunakan metode Delta Modulation
dapat mengubah ukuran gambar baik gambar yang berformat jpg, bitmap, png dan
tif serta gambar dapat di atur tingkat kejelasan yang diinginkan dengan cara
mengganti step size delta (standarnya memakai 3 sampai 10) semakin besar skala
step sizenya maka kualitas gambar makin buruk. Karena panjang proses
deltamodulasinya juga makin lama. Analisa ukuran citra, setiap citra yang
terkompresi memiliki ukuran sendiri-sendiri. Setiap format file memiliki rasio
kompresi yang berbeda-beda .Terutama dalam penyimpanan hasil gambar yang sudah
dikompresi, masing-masing format gambar memiliki rasio kompresi yang berbeda.
Sedangkan untuk metode
Scan dapat melakukan kompresi citra dengan kompresi lossless dan mampu menghilangkan beberapa bit ekstra yang terdapat
pada citra sehingga ukuran citra bmp yang sudah dikompresi dapat direduksi
(rasio kompresi lebih besar daripada satu) namun jika untuk gambar berformat
jpg untuk hasil yang lebih baik maka disarankan agar lebih menggunakan metode
Delta Modulation karena metode tersebut telah terbukti lebih baik hasil
kompresinya jika dibandingkan dengan kompresi metode Scan.
DAFTAR
PUSTAKA
[1] Bodden, Eric., Clasen, Malte., dan
Kneis, Joachim. (2004). Arithmetic Coding Revealed
[2] Chen, Chao S. & Chen, Rong J.
(2006). Image Encryption and Decryption Using SCAN Methodology, IEEE.
[3] Mannicam, S.S. & N. Bourbakis.
(2004). Lossless Compression and Hiding Image. Pattern Recognition
Letters 37 (2004) 475 - 486.
[4] Wijaya, Marvin Ch & Agus Prijono.
(2007). Pengolahan Citra Digital Menggunakan MatLAB. Bandung :
[5] Amir,
Said. 2004. Comparative Analysis of Arithmetic Coding Computational
Complexity. HP Laboratories Palo Alto California USA : Imaging Systems
Laboratory.
[6] Angga, 2009, Kompresi
Citra. http://angga212.wordpress.com. Diakses pada tanggal 25 Januari 2012.
pukul 16.00 WIB.
[7] Blelloch, Guy
E. 2001. Introduction to Data Compression, Computer Science Department,
Carnegie Mellon University Diakses 27 Maret 2005 6:25:12 AM.
[8] Departmen
Teknik Elektro, Modul Praktikum Pengolahan Citra dan Pengenalan Pola ,Institut
Teknologi Bandung.
[9] Engleza, Mihaela.1993.Predictive Coding
Delta Modulation & DPCM .U.S.A. : Piscataway, NJ: IEEE Press, 1993,
pp.325–350.)
[10] Fauzi . 2006 .Skripsi Kompresi Citra
Dengan Arithmetic Coding.Universitas Sumatera Utara .
Thanks for reading & sharing Blognya ivan
0 comments:
Post a Comment