BAB III KOMPRESI DATA
3.2 Jenis Kompresi
3.2.1 Algoritma Kompresi Lossy
Kompresi adalah suatu metode untuk mengkompresi data dan mendekompresikannya, data yang diperoleh mungkin berbeda dari yang aslinya tetapi cukup dekat perbedaannya. Format kompresi Lossy mengalami generation loss, yaitu jika melakukan berulang kali kompresi dan dekompresi file akan menyebabkan kehilangan kualitas secara progresif.
Keuntungan metode Lossy ini adalah rasio kompresi yang cukup tinggi. Hal ini dikarenakan cara kompresi Lossy yang akan mengeleminasi beberapa data dari suatu berkas. Namun data yang dieliminasikan biasanya adalah data yang kurang diperhatikan atau hanya mengurangi sedikit dari nilai data tersebut sehingga tidak terlalu menimbulkan perbedaan yang besar. Contoh format yang menggunakan algoritma Lossy adalah JPEG dan MPEG.
Rasio Kompresi atau perbandingan ukuran file sebelum dan setelah dikompresi pada kompresi dengan menggunakan algoritma Lossy memang tinggi. Pada video misalnya, dapat terkompres dengan rasio kompresi hingga 100:1, tanpa terlihat perbedaan kualitas yang signifikan dengan data aslinya. Pada audio dan gambar dapat terkompresi hingga 10:1, perbedaannya adalah jika pada audio perbedaan kualitas dari data yang terkompresi dan data aslinya tidak terlalu terdengar sedangkan pada gambar akan sedikit terlihat perbedaannya.
Ada dua skema dasar Lossy kompresi, yaitu: 1. Lossytransform codec
2. Lossy predictive codec
3.2.1.1 JPEG
JPEG merupakan sebuah organisasi Joint Photographic Experts Group yang mengeluarkan format .jfif, namun pada perkembangannya, nama JPEG itu sendiri lebih dikenal sebagai nama format itu sendiri. JPEG adalah metode kompresi yang umum digunakan untuk gambar-gambar berupa foto. Pada tahun 1994, standar JPEG disahkan sebagai ISO 10918-1. Standar JPEG memberikan spesifikasi codec kompresi data ke dalam stream data byte dan didekompresi kembali ke bentuk gambar serta format data penyimpanannya. Metode kompresi data yang digunakan umumnya berupa lossy compression, yang membuang detail visual tertentu, dimana hilangnya data tersebut tidak bisa dikembalikan. File JPEG memiliki ekstensi .jpg, .jpeg, .jpe, .jfif dan .jif.
Format JPEG banyak digunakan untuk penyimpanan dan transfer data berupa foto. JPEG mampu mengkompresi data citra yang kaya warna (24 bit) atau gradasi warna abu-abu (bayangan). Dalam hal ini format JPEG lebih baik dari GIF yang menggunakan pallete maksimum 256 warna. Sebaliknya algoritma kompresi JPEG tidak cocok untuk menyimpan data gambar garis, teks dan icon.
Gambar dalam format JPEG umumnya dikompresi dengan menggunakan JFIF encoding:
1. Representasi warna diubah dari RGB (Red, Green, Blue) ke YCbCr yaitu satu komponen brightness, luma (Y) dan dua komponen warna, chroma (CbCr).
2. Resolusi data chroma diturunkan (down sampling), biasanya dengan faktor pembagian 2. Hal ini dikarenakan mata manusia lebih peka terhadap detail brightness daripada detail warna.
3. Gambar dibagi kedalam blok-blok 8x8 pixel. Tiap blok akan melalui proses transformasi Discrete Cosine Transform (DCT). DCT akan menghasilkan spektrum spatial dari data Y, Cb dan Cr.
4. Amplitudo dari frekuensi komponen-komponen tersebut dikuantisasi. Mata manusia lebih sensitif terhadap variasi kecil warna atau brightness dalam lingkup area yang luas daripada variasi brightness pada frekuensi tinggi. Oleh karena itu, nilai dari komponen yang berfrekuensi tinggi disimpan dalam akurasi yang lebih rendah daripada komponen yang berfrekuensi rendah. Dalam kasus encoding dengan settings kualitas yang sangat rendah, komponen frekuensi tinggi akan dibuang seluruhnya. 5. Hasil dari setiap blok 8x8 tersebut akan dikompresi lebih lanjut dengan
algoritma lossless yaitu dengan menspesifikasikan tabel kode Huffman untuk entropy coding.
3.2.1.2 MPEG
MPEG (Moving Picture Experts Group) adalah nama organisasi internasional ISO/IEC yang mengembangkan standar pengkodean citra bergerak. Pertemuan pertama terjadi pada bulan Mei 1998 di Ottawa, Kanada. Beberapa standar yang dikembangkan adalah MPEG-2 dan MPEG-3. Encoding MPEG-2 digunakan pada video CD, sementara MPEG-3 menjadi populer dengan tampilannya lapisan audio (audio layer) MPEG-3, atau yang lebih dikenal dengan MP3.
MPEG berkembang menjadi beberapa kategori, yaitu: 1. MPEG-1
Standar pengompresian suara dan gambar pada video CD termasuk juga lapisan audio 3 (audio layer 3) MP3 format kompresi suara (audio).
2. MPEG-2
Standar untuk penyiaran suara dan gambar over-the-air televisi digital ATSC, DVB dan ISDB, satelit televisi digital Dish Network, sinyal digital cable television dan juga DVD.
3. MPEG-3
Standar untuk High-definition television HDTV. 4. MPEG-4
Pengembangan dari MPEG-1 untuk mendukung objek suara dan gambar televisi tiga dimensi (3D).
5. MPEG-7
Standar suatu sistem formal untuk menggambarkan isi dari suatu multimedia.
6. MPEG-21
Standar MPEG untuk generasi masa depan (rangka multimedia).
Berikut ini adalah metode yang biasa digunakan dalam kompresi MPEG: 1. Estimasi pergerakan dilakukan pada setiap macroblock. MPEG mampu
melakukan prediksi terhadap frame sebelumnya, sesudahnya atau kombinasi keduanya.
2. Setiap macroblock mempunyai dua buah motion vektor, satu untuk frame sebelumnya dan satu lagi untuk frame sesudahnya. Hal ini dikarenakan objek dalam frame tidak bergerak secara tetap dari frame ke frame. Untuk melakukan prediksi terhadap frame selanjutnya, harus dilakukan buffer terhadap frame ekstra. Estimasi pergerakan juga dapat dilakukan hingga range yang lebih besar (hingga ±1023) dan dengan resolusi half-pixel.
3. MPEG malakukan prediksi yang dibentuk dari perbedaan aritmatika antara macroblock sekarang dengan macroblock dari frame sebelumnya, frame selanjutnya, rata-rata antara frame sebelumnya dengan frame selanjutnya atau mengkodekan macroblock sekarang dari awal. Sebuah DCT 8x8 diaplikasikan kedalam masing-masing blok pada macroblock sekarang. MPEG menggunakan matriks dan faktor skala untuk kuantisasi.
4. Karena visual efek dari kuantisasi frequency bin berbeda antara blok perkiraan dengan blok sekarang, MPEG dapat menggunakan dua matriks (masing-masing satu untuk setiap tipe). Biasanya, matriks tersebut diset sekali untuk urutan gambar dan skala kuantisasinya disesuaikan untuk mengontrol rasio kompresi.
5. Tahap terakhir adalah zig-zag scanning, Run-Length encoding dan entropy coding. MPEG menspesifikasikan tabel kode Huffman untuk entropy coding.
Pada proses dekompresinya, setiap operasi dilakukan terbalik, kecuali untuk estimasi pergerakan. Karena vektor pergerakan dimasukkan dalam bit-stream yang dikompresi, dekompresor MPEG hanya cukup menerapkan vektor pergerakan untuk memprediksi frame sebelumnya maupun frame selanjutnya jika diperlukan.