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

(1)

[TTG4J3] KODING DAN KOMPRESI

Prodi S1 Teknik Telekomunikasi

Fakultas Teknik Elektro

Universitas Telkom

Oleh :

Ledya Novamizanti

Astri Novianty

(2)

[TTG4J3] Koding dan Kompresi Pengantar Kompresi Data



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

(3)



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

(4)



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

(5)



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

(6)



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)

(7)



Beberapa algoritma pengkodean hanya

dapat digunakan untuk 1 tujuan saja,

beberapa dapat multifungsi

(8)



Algoritma pengkodean selalu mencakup dua

proses dasar:

1. Encoding

2. Decoding

(9)

(10)



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

(11)

(12)

Pixel

H (horizontal number of pixel)



Satuan terkecil image

adalah piksel



Total jumlah piksel

pada image adalah

(banyaknya piksel

horisontal) x

(banyaknya piksel

vertikal)

(13)



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)}

(14)

14 Greyscale

Black and White

(15)



Setiap piksel pada

BW image

direppresentasikan

dalam 1 bit data



Hanya ada 2

variasi warna:

hitam dan putih

15 Black & White

8 pixels

(16)



Setiap piksel pada

Grayscale image

direpresentasikan

dalam 1 Byte data



Ada 256 variasi

warna abu-abu

16 Greyscale

1 pixels

= 1 byte

(17)



_{Grayscale Image}

500 x 400 pixel



Ukuran file?

17

Pixel-1

(18)

18



Image 400 x 500 pixel



Ukuran file?

Pixel-1 Pixel-2 Pixel-n

(19)

19 Signal

Conditioner

Analog to

Digital

Converter

Computer

System

Microphone

Computer

Storage

(20)

1. Sampling

Sinyal audio berupa sinyal analog disampling dengan sampling

rate tertentu (dalam satuan Hz, atau samples per second)

2. Kuantifikasi

Setelah sinyal disampling, dilakukan kuantifikasi untuk

menentukan representasi bit setiap hasil sampling.

3. Koding

Setiap hasil sampling direpresentasikan ke dalam bentuk data

bit-bit.

(21)

21

1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111

Quantizatio

n

Error

1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1

Digital Data Stream : 1010 1011 1011 1011 1001 ...

Sampling

Period

(22)



Sampling rate untuk standar audio pada CD

adalah 44.1 kHz, pada Digital Audio Tape

adalah 48 kHz.



Data audio standar umumnya disimpan

(23)



Berapa ukuran file audio berdurasi 2 menit

(24)



Berapa ukuran file audio berdurasi 5 menit

(25)



Terdiri atas rangkaian frame yang

ditampilkan dengan sangat cepat



Frame pada dasarnya adalah sebuah citra

(image)



Banyaknya frame yang ditampilkan dalam 1

(26)

26

(27)



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

(28)

28 frame

NTSC = 30 fps, PAL = 25 fps

10 minutes NTSC video

(29)



Berapa ukuran file video NTSC VCD berdurasi

(30)



Berapa ukuran file video PAL VCD berdurasi 2

(31)



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?

(32)



_{Berapa kebutuhan bandwidth jika mata kita masih dapat}

menikmati video dengan minimal 20 fps?

(33)



_{Jika menggunakan koneksi Ethernet 10 Mbps, hitung berapa}

besar data yang harus direduksi agar video dapat dinikmati

oleh penerima streaming dengan kualitas 20 fps?

(34)

1.

Menghemat storage space (kapasitas

penyimpanan)

2.

Mengurangi waktu transmisi

3.

Proses transmisi dapat lebih progresif

(35)



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)

(36)

Misalkan:

x = data original,

sebelum dikompresi

xc = data hasil kompresi

y = data hasil

rekonstruksi/

dekompresi

αβγδεζηθλμνρος σφψωПαβγδεζηθ λμνροςσφψωПα βγδεζηθλμνροςσ φψωПαβγδεζηθλ μνροςσφψωПαβ γδεζηθλμνροςσφ ψωП αβγδεζηθλμνρος σφψωПαβγδεζηθ λμνροςσφψωПα βγδεζηθλμνροςσ φψωПαβγδεζηθλ μνροςσφψωПαβ γδεζηθλμνροςσφ ψωП Αβγδεζηθ λμνροψωПαβγδ εζ νροςσφψ ωПαβγδε ψωП αβγδεПαβγ δεζηθλμ νροςσφ ψωП Kom pres i De ko_m pre si/ Re_ko nst_ru ksi

Original

Hasil Rekonstruksi

x

c

(37)

1.

Lossless Compression

(38)



_{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.

(39)



_{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

(40)



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.

(41)

1. Kompleksitas relatif algoritma yang dipakai

2. Besar memori yang diperlukan utuk

mengimplementasikan algortima kompresi yang

dipakai

3. Kecepatan algoritma bekerja pada mesin tertentu

4. Besar kompresi

5. Seberapa dekat/mirip antara hasil rekonstruksi

(42)



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

(43)



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

(44)



Adalah prosentase jumlah data yang berhasil

direduksi di dalam kompresi dibandingkan

data awalnya.



Untuk contoh kasus yang sama di atas, maka

(45)



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

(46)