SIMULASI PENERAPAN MPEG-4 PFGS UNTUK PENGIRIMAN VIDEO MELALUI JARINGAN WIRELESS

(1)

Simulasi Penerapan Mpeg-4 Pfgs ( Izza Anshory ST, MT,Indah Sulistiyowati, ST,MT ) Untuk Pengiriman Video Melalui Jaringan Wireless

SIMULASI PENERAPAN MPEG-4 PFGS UNTUK PENGIRIMAN VIDEO MELALUI

JARINGAN WIRELESS

1 _{Izza Anshory,}2 _{Indah Sulistiyowati}

1,2_{Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sidoarjo}

Email : anshory_2004@yahoo.com

ABSTRAK

Simulasi penerapan MPEG-4 PFGS pada pengiriman video melalui jaringan wireless dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui peningkatkan jaminan QoS pada layer-layer yang berbeda melalui pengkodean scalable video dan apabila paket data video yang diterima mengalami kegagalan maka diminta transmisi ulang serta mengatur prioritas sistem transmisi paket data video. Pengkodean scalable video yang digunakan pada penelitian ini adalah PFGS (Progressive Fine Granularity Scalable). Pengkodean ini mempunyai karakteristik mengkodekan video menjadi banyak layer, yaitu base layer yang mempunyai informasi yang kasar dan

Enhancement layer yang mempunyai perbaikan kualitas, sedangkan untuk mengatur prioritas sistem transmisi

dilakukan berdasarkan informasi kanal yang dimodelkan dengan kanal model two state Markov. Hasil penelitian pada penerapan arsitektur cross layer QoS mapping untuk pengiriman video dengan asumsi jumlah frame adalah 25, resolusi video adalah 176 x 144, laju frame 25 fps dan 30 fps, format video adalah 420, nilai SNR antar 1-25 dB, probabilitas good state adalah 0,01, probabilitas bad state sebesar 0,4. maka dihasilkan peningkatan kualitas video sebesar 5,18 dB.

Kata Kunci : Cross Layer, MPEG-4 PFGS, scalable video, Kanal Markov.

ABSTRACT

Simulation implementation of mpeg-4 pfgs in sending video over a wireless network was aimed to determine the improvement guarantee QoS on different layers via a scalable video encoding and request retransmission if the received video data packets have failed and set the priority of data packet transmission system video.Scalable video coding is used in this study is PFGS (Progressive Fine Granularity Scalable). This coding has the characteristic of encoding video into multiple layers, the base layer having a rough information and Enhancement layer that has improved quality, while the transmission system to set priorities based on the information channel is modeled with a two-state Markov channel model. Results of research on the implementation of cross layer QoS mapping architecture for video delivery with the assumption that the number of frames is 25, the video resolution is 176 x 144, frame rate 25 fps and 30 fps, the video format is 420, values between 1-25 dB SNR, the probability of good state is 0.01, the probability of bad state of 0.4. then the resulting video quality improvement of 5.18 dB

(2)

Simulasi Penerapan Mpeg-4 Pfgs

Untuk Pengiriman Video Melalui Jaringan Wireless

TEKNOLOJIA Vol. 5

1. PENDAHULUAN

Kualitas video yang ditransmisikan pada jaringan wireless idealnya adalah tidak mengalami adanya penurunan (distorsi) kualitas dan tidak terhambat oleh terbatasnya media transmisi, tetapi hal tersebut adalah tidak mungkin. Dalam praktiknya ketika terjadi pengkodean video dan proses transmisi menghasilkan degradasi pada kualitas video yang diterima.

Pengiriman video melalui jaringan wireless memerlukan jaminan kualitas layanan atau

of Service (QoS) yang berbeda, baik dari sisi

sumber video yang akan ditransmisikan dan dari sisi informasi kualitas kondisi kanal wireless. Jaminan QoS diantara kedua sisi tersebut diperlukan untuk menjaga kualitas video yang ditransmisikan dan untuk menunjang kelancaran pengiriman data video tersebut melalui kanal wireless sehingga video yang ditransmisikan dapat diterima dengan kualitas yang baik.

kualitas layanan (QoS) untuk pengiriman video melalui jaringan wireless dapat ditingkatkan melalui pengkodean scalable pada sumber video yang akan ditransmisikan (application layer pengaturan prioritas sistem transmisi (

berdasarkan informasi kondisi kanal wireless (physical layer) yang dimodelkan dengan kanal two state Markov. [3].

Permasalahan pada simulasi penerapan 4 PFGS pada pengiriman video melalui jaringan wireless adalah bagaimanakah penggunaan metode MPEG-4 PFGS untuk meningkatkan jaminan QoS di application layer dan pemodelan kanal wireless dengan model kanal two state Markov untuk mengetahui status kondisi kanal wireless sebagai media transmisi yang mewakili sisi

Sedangkan pada simulasinya kualitas layanan tersebut diukur melalui parameter

Noise Ratio (PSNR) dan Mean Square E

(MSE) untuk mengetahui kualitas penerim video dan kualitas layanan untuk kanal wireless yang diukur melalui melalui parameter BER

Error Rate).[1].

2. DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas tentang pustaka pustaka yang berkaitan dengan penerapan cross layer QoS mapping pada pengiriman video

jaringan wireless. 2.1.Video Digital

Video digital dapat didefinisikan sebagai gelombang sinyal analog yang direpresentasikan kedalam sejumlah deretan digital. Video digital ini pada dasarnya tersusun oleh serangkaian frame, dan masing-masing frame merupakan gambar atau image digital. Suatu image digital direpresentasikan dengan sebuah bidang yang masing

( Izza Anshory ST, MT,Indah Sulistiyowati Untuk Pengiriman Video Melalui Jaringan Wireless

Kualitas video yang ditransmisikan pada jaringan wireless idealnya adalah tidak mengalami ) kualitas dan tidak terhambat oleh terbatasnya media transmisi, tetapi ak mungkin. Dalam praktiknya ketika terjadi pengkodean video dan proses transmisi menghasilkan degradasi pada engiriman video melalui jaringan wireless memerlukan jaminan kualitas layanan atau Quality erbeda, baik dari sisi sumber video yang akan ditransmisikan dan dari sisi informasi kualitas kondisi kanal wireless. Jaminan QoS diantara kedua sisi tersebut diperlukan untuk menjaga kualitas video yang ditransmisikan dan untuk menunjang kelancaran iman data video tersebut melalui kanal wireless sehingga video yang ditransmisikan dapat diterima dengan kualitas yang baik.[1]. Jaminan kualitas layanan (QoS) untuk pengiriman video melalui jaringan wireless dapat ditingkatkan pada sumber video

application layer),

pengaturan prioritas sistem transmisi (link layer) berdasarkan informasi kondisi kanal wireless dengan kanal two penerapan MPEG-pengiriman video melalui jaringan

penggunaan metode ningkatkan jaminan QoS dan pemodelan kanal wireless dengan model kanal two state Markov untuk atus kondisi kanal wireless sebagai media transmisi yang mewakili sisi link layer. Sedangkan pada simulasinya kualitas layanan tersebut diukur melalui parameter Peak Signal to

Mean Square Error

(MSE) untuk mengetahui kualitas penerimaan video dan kualitas layanan untuk kanal wireless yang diukur melalui melalui parameter BER (Bit

Pada bab ini akan dibahas tentang pustaka-penerapan cross pengiriman video melalui

Video digital dapat didefinisikan sebagai gelombang sinyal analog yang direpresentasikan kedalam sejumlah deretan digital. Video digital ini pada dasarnya tersusun oleh serangkaian frame, dan merupakan gambar atau image digital. Suatu image digital direpresentasikan dengan sebuah bidang yang masing-masing

elemennya merepresentasikan nilai intensitas. titik dimana image disampling disebut sebagai

picture elements atau lebih sering dikenal sebagai pixel.

Karakteristik suatu video digital akan menentukan tawar menawar antara kualitas video dan jumlah bit yang dibutuhkan untuk menyimpan dan mentransmisikannya. Adapun karakteristik dari video digital ditentukan oleh

i. Resolusi atau dimensi frame

sebuah frame pada video digital. Resolusi dinyatakan dalam pixel x pixel. Semakin tinggi resolusinya maka semakin baik kualitas video yang dihasilkan.

Gambar 1 Citra video dengan resolusi yang berbeda

ii. Kedalaman bit, menentukan jumlah bit yang

digunakan untuk merepresentasikan tiap pixel pada sebuah frame

Gambar. 2. Citra video dengan kedalaman bit yang berbeda

Pada Gambar 2.2. menunjukkan semakin banyak jumlah pixel yang digunakan untuk merepresentasikan sebua

semakin tinggi pula kualitasnya, sehingga jumlah bit yang diperlukan semakin tinggi. Dengan 1 byte (8 bit) untuk tiap pixel, diperoleh 2 8 atau sejumlah 256 level intensitas

iii.

Laju frame, menunjukkan jumlah frame yang

digambar tiap detik dan dinyatakan dalam frame/detik. Untuk mendapatkan gerakan yang halus, video digital harus menampilkan sedikitnya 25 frame per detik

2.2.Jenis-jenis Pengkodean Skalable Scalable video coding disebut juga

coding. Metode scalability pada awalnya diusulkan

untuk menangani cell loss pada jaringan ATM. Ide Indah Sulistiyowati, ST,MT )

Page 40 elemennya merepresentasikan nilai intensitas. Titik-titik dimana image disampling disebut sebagai

atau lebih sering dikenal sebagai Karakteristik suatu video digital akan tawar menawar antara kualitas video dan jumlah bit yang dibutuhkan untuk menyimpan dan mentransmisikannya. Adapun karakteristik dari video digital ditentukan oleh

Resolusi atau dimensi frame yaitu ukuran

sebuah frame pada video digital. Resolusi dinyatakan dalam pixel x pixel. Semakin tinggi resolusinya maka semakin baik kualitas video

Citra video dengan resolusi yang

, menentukan jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan tiap pixel

video dengan kedalaman bit yang berbeda

Pada Gambar 2.2. menunjukkan semakin banyak jumlah pixel yang digunakan untuk merepresentasikan sebuah pixel, yang berarti semakin tinggi pula kualitasnya, sehingga jumlah bit yang diperlukan semakin tinggi. Dengan 1 byte (8 bit) untuk tiap pixel, atau sejumlah 256 level intensitas , menunjukkan jumlah frame yang

k dan dinyatakan dalam frame/detik. Untuk mendapatkan gerakan yang halus, video digital harus menampilkan sedikitnya 25 frame per detik

.

jenis Pengkodean Skalable Video video coding disebut juga layered . Metode scalability pada awalnya diusulkan pada jaringan ATM. Ide

(3)

dari metode ini adalah codec membangkitkan dua bit-stream menjadi:

i. Base layer: memuat informasi video yang vital. ii. Enhancement layer: memuat informasi residual untuk meningkatkan kualitas image base layer. Ada beberapa macam metode scalability, yaitu: a. Data Partioning

Single-coded video bit-stream yang dipartisi menjadi dua layer atau lebih untuk keperluan transmisi atau penyimpanan. Pada dekoder kedua layer dapat dikombinasikan untuk menghasilkan gambar dengan kualitas yang sama dengan bit-stream yang tidak dipartisi. Base layer berisi bagian kritis dari bit-stream dan ditransmisikan pada kanal dengan error yang lebih kecil. Sementara itu enhancementlayer untuk data yang kurang kritis dan ditransmisikan pada kanal dengan error lebih besar.

b. SNR Scalability

SNR scalability merupakan scalability yang

menggunakan lebih dari satu layer. Tiap layer mempunyai kualitas yang berbeda dalam resolusi spasial yang sama. SNR scalability membutuhkan bit lebih sedikit daripada data partitioning. Secara khusus pengkombinasian pada dekoder menghasilkan kualitas yang lebih rendah dibandingkan dengan data

partitioning. Base layer dalam SNR scalability

menyediakan kualitas dapat digunakan untuk menyediakan layanan multi kualitas dan pada aplikasi

error-resilient.

c. Spatial Scalability

Spatial scalability adalah metode pengkodean

yang menyediakan dua atau lebih layer. Metode pengkodean ini lebih kompleks daripada SNR

scalability tetapi juga menawarkan fleksibilitas

resolusi yang berbeda pada tiap layer. Base layer dapat mencapai kualitas yang cukup baik. Kualitas dari kombinasi layer dalam beberapa kasus lebih rendah dari hasil nonscalable coding. Base layer menyediakan resolusi spatial dasar dan enhancement

layer memberikan resolusi spatial penuh dari input

video.

d. Temporal Scalability

Temporal scalability merupakan scalability yang

menggunakan lebih dari satu layer. Tiap layer mempunyai resolusi temporal yang sama atau berbeda, tetapi masih dalam resolusi spasial yang sama.

Temporal scalability memerlukan kompleksitas pengkodean yang sama dengan yang dihasilkan oleh

non scalable coding. Pada base layer dan enhancement layer mungkin memiliki sebagian

resolusi temporal dari input video. Kualitas spasial dari base layer biasanya lebih tinggi

e. Hybrid Scalability

Hybrid scalability merupakan gabungan kombinasi dari ketiga scalability, sehingga diperoleh kualitas yang lebih baik.

2.3.MPEG-4 PFGS

Teknologi MPEG-4 mendefinisikan suatu sistem multimedia untuk komunikasi yang interoperable atau fleksible dari bagian-bagian yang kompleks yang terdiri dari audio, video, synthetic audio, dan materi-materi grafik. MPEG4 dikembangkan oleh Moving Picture Experts Group (MPEG), sebuah group dari International Organization for Standardization (ISO) dan International Electrotechnical Committee (IEC)

yang juga mendisain MPEG1, yang termasuk didalamnya adalah MP3 digital audio, dan MPEG2 (Standard untuk televisi digital, DVB, dan DVD), MPEG1 merupakan standard pertama yang ditujukan untuk media penyimpanan dan penerima audio pada sebuah compact disk dengan bit rate sekitar 1,5 Mbit/s.

MPEG-4 secara dramatis meningkatkan kompresi audio dan video, memungkinkan distribusi content dan pelayanan dari low bandwtih ke kualitas high definition melalui broadcast, broadband, dan wireless. MPEG-4 mengirimkan rangkaian tradisional dari video 2D dan audio ke end userseefisien mungkin. MPEG-4 juga mengirimkan scenes (penampakan) multimedia interaktif dengan media yang bermacam-macam dalam bentuk 2D dan 3D. Pada MPEG-4, ketika video dan audio dicoded dengan teknik kompresi grafik, teks dan obyek tiruan mempunyai cara kodingnya sendiri-sendiri dari pada membentuk grafik teks, dan obyek tiruan tersebut ke dalam bentuk piksel-piksel atau waveforms. Hal ini membuat representasi menjadi lebih efisien dan fleksibel. Sedangkan cara terbaik memahami MPEG-4 adalah dengan membandingkan MPEG-4 dengan MPEG-2, content dihasilkan dari sumber-sumber yang bervariasi seperti moving video, grafik dan teks. Setelah disusun dalam suatu bidang piksel-piksel, content akan diencoded sebagia piksel-piksel moving video. Pada sisi user, decoding merupakan operasi yang kontinue, selain itu MPEG-4 merupakan presentasi yang dinamik. Obyek-obyek yang berbeda dapat diencoded dan ditransmisikan secara terpisah ke decoder dalam stream dasarnya masing-masing. Penyusunan hanya akan terjadi setelah decoding, bukannya sebelum decoding. Untuk dapat melakukan penyusunan, MPEG4 memasukkan suatu gambaran bahasa scene yang spesial yang dinamakan BIFS (Binary Format

For Scenes). Bahasa BIFS tidak hanya

menggambarkan dimana dan kapan suatu obyek terlihat dalam scene, tetapi dapat juga menggambarkan kelakuan (membuat obyek untuk berputar) dan bahkan kelakuan conditional (obyek melakukan sesuatu sebagai respon dari suatu kejadian, biasanya karena adanya inputan dari user. Pengkodean MPEG-4 PFGS. Pengkodean PFGS ini mengkodekan paket data video menjadi

(4)

banyak layer, termasuk base layer video yang relatif lebih rendah dan

layer yang mempunyai kualitas video yang semakin

meningkat atau lebih baik dari base layer framework PFGS menggunakan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi untuk prediksi dala pengkodean enhancement layer

menggunakan base layer. Penggunaan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi akan membuat prediksi gerak lebih akurat dan akan meningkatkan efisiensi pengkodean.

Hal ini akan lebih menjamin skema pengkodean yang dapat memulihkan dari

kesalahan atau kerugian. Kesalahan atau kehilangan kualitas pada layer enhancement yang lebih tinggi akan secara otomatis direkonstruksi kembali dari layer yang di bawahnya secara bertahap. Struktur GOP pengkodean MPEG-4 PFGS dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 3. Dari penelitiannya menyimpulkan bahwa manajemen QoS diperlukan untuk memberikan jaminan yang lebih baik terhadap paket data video yang ditransmisikan.

Gambar 3. Struktur GOP pada PFGS

3. METODE PENELITIAN

3.1.Pendahuluan

Metodologi penelitian mengenai pengiriman video melalui jaringan wireless dengan menggunakan pendekatan MPEG-4 PFGS

dengan memetakan kualitas layanan yang terjadi pada proses pengiriman video di jaringan wireless, yaitu kualitas layanan pada sisi sumber video dan kualitas layanan pada kanal wireless. Kualitas layanan yang bisa diberikan untuk sumber video adalah dengan memberikan pengkodean skalable PFGS (Progressive Fine Granularity Scalable Hasil pengkodean skalable PFGS ini adal dengan kualitas dasar yang disebut dengan

layer dan video dengan kualitas yang lebih tinggi

yang disebut dengan enhancement layer

dengan kualitas video yang relatif lebih rendah dan enhancement yang mempunyai kualitas video yang semakin

base layer. Pada

framework PFGS menggunakan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi untuk prediksi dalam dan disamping . Penggunaan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi akan membuat prediksi gerak lebih akurat dan akan meningkatkan efisiensi pengkodean. [2].

Hal ini akan lebih menjamin skema gkodean yang dapat memulihkan dari

kesalahan atau kerugian. Kesalahan atau kehilangan kualitas pada layer enhancement yang lebih tinggi akan secara otomatis direkonstruksi kembali dari layer yang di bawahnya secara bertahap. Struktur GOP pengkodean PFGS dapat diilustrasikan Dari penelitiannya menyimpulkan bahwa manajemen QoS diperlukan untuk memberikan jaminan yang lebih baik terhadap paket data video

. Struktur GOP pada PFGS

Metodologi penelitian mengenai pengiriman video melalui jaringan wireless dengan 4 PFGS, diawali dengan memetakan kualitas layanan yang terjadi pada proses pengiriman video di jaringan wireless, nan pada sisi sumber video dan kualitas layanan pada kanal wireless. Kualitas layanan yang bisa diberikan untuk sumber video adalah dengan memberikan pengkodean skalable

Progressive Fine Granularity Scalable) .

Hasil pengkodean skalable PFGS ini adalah video dengan kualitas dasar yang disebut dengan base dan video dengan kualitas yang lebih tinggi

enhancement layer.

3.2.Blok Diagram Sistem

Blok diagram untuk pengiriman video melalui kanal wireless dengan menggunakan metode MPEG-4 PFGS dapat dikelompokkan ke dalam beberapa bagian yaitu video input sebagai sumber video yang akan ditransmisikan. Sumber video yang digunakan pada simulasi ini adalah news.qcif, dengan resolusi 176 x 144, dengan format video Y U V adalah 4 : 2 : 0 dan jumlah frame adalah 25 frame.

Blok diagram untuk pemodelan sistem adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Blok diagram pemodelan sistem

3.3.Pengkodean Scalable PFGS dan Interaksi Cross Layer

Pada struktur GOP (Group of Picture

4 PFGS terdapat NGOP video frame dan juga

terdapat M video layer dalam satu GOP. Setiap layer video dipaketisasi menjadi beberapa paket dengan ukuran yang tetap sebelum ditransmisikan. Seluruh distorsi dari skema mapping (

diperoleh dengan menggunakan struktur dari skalable video yang diekspresikan pada persamaan berikut :



 







M j GOP

D

1 0

)

(



DGOP = total distorsi yang diharapkan dari

mapping NGOP skalable frame

D0 = total distorsi yang diharapkan jika tidak

ada data video yang diterima.

Dj = sisa distorsi jika video pada layer j telah

dikoreksi di penerima.

Dan sesuai dengan algoritma adaptasi untuk sumber video melalui interaksi dengan jaringan transmisi yang diusulkan oleh Wutt

untuk mencapai total distorsi yang diharapkan da mapping NGOP skalable frame

dengan memberikan batas pada laju layanan kanal yang diharapkan rchannel (t). Batas dan kesesuaian

laju layanan kanal adalah digambarkan pada persamaan berikut :

Indah Sulistiyowati, ST,MT )

Page 42 Blok diagram untuk pengiriman video melalui kanal wireless dengan menggunakan metode dapat dikelompokkan ke dalam beberapa bagian yaitu video input sebagai sumber video yang akan ditransmisikan. Sumber video yang digunakan pada simulasi ini adalah news.qcif, dengan resolusi 176 x 144, dengan format video Y jumlah frame adalah 25 Blok diagram untuk pemodelan sistem adalah

. Blok diagram pemodelan sistem

Pengkodean Scalable PFGS dan Interaksi

Group of Picture)

MPEG-video frame dan juga terdapat M video layer dalam satu GOP. Setiap layer video dipaketisasi menjadi beberapa paket dengan ukuran yang tetap sebelum ditransmisikan. Seluruh distorsi dari skema mapping () dapat diperoleh dengan menggunakan struktur dari kalable video yang diekspresikan pada persamaan

 j j j

D

. '  _(3.1)

total distorsi yang diharapkan dari skalable frame

total distorsi yang diharapkan jika tidak ada data video yang diterima.

sisa distorsi jika video pada layer j telah dikoreksi di penerima.

Dan sesuai dengan algoritma adaptasi untuk sumber video melalui interaksi dengan jaringan transmisi yang diusulkan oleh Wuttipong [1], maka untuk mencapai total distorsi yang diharapkan dari skalable frame yang minimal adalah dengan memberikan batas pada laju layanan kanal (t). Batas dan kesesuaian laju layanan kanal adalah digambarkan pada

(5)

 







K i channel i i

r

t

1

)

(





dimana i(i) adalah batasan laju

pada prioritas klass i yang bersesuaian dengan jaminan QoS dalam bentuk

)

(





GOP

D

3.4.Video Input

Adapun citra dari source video yang akan disimulasikan mempunyai parameter sebagai berikut :

1. Nama file video : News.qcif 2. Resolusi video 176 x 144 3. Format video YUV adalah 4 2

0

4. Jumlah frame 25

Gambar 5. Source Video .News.qcif

3.5.Video Encoder

Pada proses transmisi video dilakukan suatu proses kompresi dengan memanfaatkan redundansi yang terdapat pada data video, baik red

spatial dan redundansi temporal

spatial adalah redundansi yang terdapat dalam

suatu frame. Hal ini disebabkan karena adanya korelasi antara satu pixel dengan pixel disekitarnya sedangkan redundansi temporal adalah

yang terdapat di antara sebuah frame dengan frame sebelumnya atau sesudahnya. Hal ini disebabkan karena banyak bagian frame yang tidak berubah dibanding dengan frame sebelum dan sesudahnya.

Berdasarkan dua jenis redundansi tersebut, kompresi pada data video dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu kompresi intraframe

interframe. Pengkodean intraframe

mengurangi redundansi spatial dengan melihat bahwa nilai pixel yang lokasinya berdekatan dalam sebuah frame adalah hampir sama (selisihnya kecil) atau dapat dikatakan bahwa .pada pengkodean intraframe proses kompresi terjadi di dalam satu frame tunggal sedangkan pada

interframe dapat dijelaskan sebagai berikut yaitu

sebagian besar redundansi informasi terjadi di (3.2)

) adalah batasan laju pada prioritas klass i yang bersesuaian dengan jaminan QoS

Adapun citra dari source video yang akan disimulasikan mempunyai parameter sebagai

Format video YUV adalah 4 2

proses transmisi video dilakukan suatu proses kompresi dengan memanfaatkan redundansi yang terdapat pada data video, baik redundansi

temporal. Redundansi

adalah redundansi yang terdapat dalam Hal ini disebabkan karena adanya korelasi antara satu pixel dengan pixel disekitarnya adalah redundansi yang terdapat di antara sebuah frame dengan frame Hal ini disebabkan karena banyak bagian frame yang tidak berubah dibanding dengan frame sebelum dan sesudahnya.

dua jenis redundansi tersebut, a data video dapat dibagi menjadi dua

intraframe dan kompresi

bertujuan untuk dengan melihat bahwa nilai pixel yang lokasinya berdekatan dalam ir sama (selisihnya kecil) atau dapat dikatakan bahwa .pada pengkodean intraframe proses kompresi terjadi di dalam satu frame tunggal sedangkan pada pengkodean

dapat dijelaskan sebagai berikut yaitu sebagian besar redundansi informasi terjadi diantara

deretan frame-frame image yang bergerak, sehingga informasi dari frame sekarang dapat ditentukan secara prediksi dari frame sebelumnya.

Gambar 6. Blok Diagram Video Encoder Pada gambar 6. menunjukkan blok enkoder yang mempunyai dua buah buffer, de mengasumsikan bahwa buffer di sini adalah untuk menyimpan hasil rekonstruksi dari frame sebelumnya. Frame-frame buffer pada proses pengkodean tersebut mempunyai fungsi sebagai berikut, frame buffer yang pertama digunakan untuk menyimpan hasil rekonst

pada frame sebelumnya dan digunakan sebagai referensi untuk pengkodean video

sekarang dan frame buffer yang kedua digunakan untuk menyimpan hasil rekonstruksi

layer pada frame sebelumnya serta sebagai

referensi untuk pengkodean seluruh

layer

Pada blok QoS mapping dan adaptasi QoS dapat dijelaskan bahwa prioritas sistem transmisi didasarkan atas informasi dari kondisi kanal wireless yang dimodelkan dengan

markov yaitu kanal dalam kondisi

bad state., kondisi good state

berdasarkan probabilitas error yang rendah sedangkan bad sate ditentukan berdasarkan probabilitas error yang tinggi. Dengan mengetahui kondisi kanal maka dilakukan prioritas sistem transmisi terhadap paket yang ditransmisikan. 3.6.Video Decoder

Struktur blok video decoder seperti pada Gambar 7. dapat dijelaskan prosesnya sebagai berikut hasil proses VLC (Variable Length Coding yang berupa bitstream dikodekan kembali oleh

frame image yang bergerak, sehingga informasi dari frame sekarang dapat ditentukan secara prediksi dari frame sebelumnya.

. Blok Diagram Video Encoder . menunjukkan blok enkoder yang mempunyai dua buah buffer, dengan mengasumsikan bahwa buffer di sini adalah untuk menyimpan hasil rekonstruksi dari frame frame buffer pada proses pengkodean tersebut mempunyai fungsi sebagai berikut, frame buffer yang pertama digunakan untuk menyimpan hasil rekonstruksi base layer pada frame sebelumnya dan digunakan sebagai referensi untuk pengkodean video base layer yang sekarang dan frame buffer yang kedua digunakan untuk menyimpan hasil rekonstruksi Enhancement pada frame sebelumnya serta sebagai referensi untuk pengkodean seluruh Enhancement Pada blok QoS mapping dan adaptasi QoS dapat dijelaskan bahwa prioritas sistem transmisi didasarkan atas informasi dari kondisi kanal wireless yang dimodelkan dengan kanal two state markov yaitu kanal dalam kondisi good state dan

good state ditentukan berdasarkan probabilitas error yang rendah ditentukan berdasarkan probabilitas error yang tinggi. Dengan mengetahui aka dilakukan prioritas sistem transmisi terhadap paket yang ditransmisikan.

Struktur blok video decoder seperti pada . dapat dijelaskan prosesnya sebagai

Variable Length Coding)

(6)

VLD (Variable Length Decoding

dilakukan pendekodean maka langkah berikutnya adalah melakukan proses dekuantisasi. Dua buffer frame tersebut menawarkan hubungan timbal balik antara efisiensi pengkodean dan biaya ekstra untu memori serta adanya kompleksitas perhitungan.

Frame buffer pertama digunakan untuk menyimpan base layer yang direkonstruksi pada frame

sebelumnya dan sebagai referensi untuk

Selain itu juga dapat digunakan sebagai referensi untuk merekonstruksi beberapa Enhancement layer dengan kualitas yang lebih rendah dalam membangkitkan gambar ketika referensi dengan kualitas yang lebih tinggi pada frame sebelumnya tidak sesuai karena terjadi error atau terjadi

loss.

Gambar 7. Struktur Decoder Video Coding PFGS Sedangkan frame buffer kedua digunakan untuk untuk menyimpan Enhancement layer direkonstruksi pada frame sebelumnya serta digunakan sebagai referensi prediksi untuk seluruh

Enhancement layer. Fungsi S atau

digunakan untuk mengaktifkan buffer mana yang digunakan untuk membentuk referensi

Enhancement layer berikutnya.

Variable Length Decoding). Setelah dilakukan pendekodean maka langkah berikutnya adalah melakukan proses dekuantisasi. Dua buffer frame tersebut menawarkan hubungan timbal balik antara efisiensi pengkodean dan biaya ekstra untuk memori serta adanya kompleksitas perhitungan.

pertama digunakan untuk menyimpan yang direkonstruksi pada frame sebelumnya dan sebagai referensi untuk base layer. Selain itu juga dapat digunakan sebagai referensi

Enhancement layer

dengan kualitas yang lebih rendah dalam membangkitkan gambar ketika referensi dengan kualitas yang lebih tinggi pada frame sebelumnya atau terjadi packet

. Struktur Decoder Video Coding PFGS Sedangkan frame buffer kedua digunakan

Enhancement layer yang

direkonstruksi pada frame sebelumnya serta digunakan sebagai referensi prediksi untuk seluruh . Fungsi S atau switch digunakan untuk mengaktifkan buffer mana yang digunakan untuk membentuk referensi

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.Penerapan Skalable Video MPEG Application Layer

Pengkodean skalable video jenis MPEG PFGS digunakan untuk meningkatkan jaminan QoS di application layer. Pengkodean ini memberikan hasil sesudah diencoder berupa

dan image enhancement layer

pengkodean ini nantinya akan ditransmisikan menyesuaikan dengan kondisi kanal wireless. Apabila kondisi kanal wireless bagus maka yang ditransmisikan adalah image

untuk mengurangi terjadinya kegagalan dalam transmisinya. Sebaliknya apabila kondisi kanal

wireless adalah jelek maka yang ditransmisikan adalah image enhancement layer

Pengkodean skalable video diterapkan untuk

source video yang pertama yaitu

resolusi 176 x 144 dengan format YUV adalah 4 : 2 : 0 dan jumlah frame yang diuji adalah 25 frame dengan laju frame sebesar 25

(fps)

Page 44

HASIL DAN PEMBAHASAN

Skalable Video MPEG-4 PFGS di Pengkodean skalable video jenis MPEG-4 ingkatkan jaminan QoS . Pengkodean ini memberikan hasil sesudah diencoder berupa image base layer

image enhancement layer. Kedua jenis hasil

pengkodean ini nantinya akan ditransmisikan menyesuaikan dengan kondisi kanal wireless.

pabila kondisi kanal wireless bagus maka yang ditransmisikan adalah image base layer, hal ini untuk mengurangi terjadinya kegagalan dalam transmisinya. Sebaliknya apabila kondisi kanal

wireless adalah jelek maka yang ditransmisikan

t layer.

Pengkodean skalable video diterapkan untuk video yang pertama yaitu News..qcif, dengan resolusi 176 x 144 dengan format YUV adalah 4 : 2 : 0 dan jumlah frame yang diuji adalah 25 frame dengan laju frame sebesar 25 frame per second

(7)

Untuk menilai secara obyektif dapat dilihat berdasarkan hasil pengujian Peak Signal to Noise

Ratio (PSNR) dan Mean Square Error (MSE).

Setelah dilakukan pengujian maka didapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel 1. Nilai PSNR untuk Base Layer dan Enhancement Layer Fram PSNR (dB) Frame PSNR(dB) Base Layer Enhan. Layer Base Layer Enhennt Layer 1 27.69 33.69 14 31.25 36.10 2 28.66 34.93 15 31.35 35.51 3 28.71 34.61 16 31.43 36.12 4 28.87 35.35 17 31.57 36.2 5 28.92 35.72 18 31.63 37.14 6 29.88 35.89 19 31.72 37.77 7 29.97 35.93 20 31.85 37.85 8 29.98 36.12 21 31.94 37.71 9 29.99 36.32 22 32.22 37.87 10 29.9 36.49 23 32.31 37.96 11 30.13 36.52 24 32.42 37.62 12 30.23 36.62 25 32.37 36.16 13 30.37 36.74

Tabel 2. Nilai MSE untuk Base Layer dan Enhancement Layer Fram MSE Frame MSE Base Layer Enhanc Layer Base Layer Enhenc Layer 1 50.91 32.14 14 65.76 31.936 2 95.71 32.10 15 67.32 31.92 3 63.44 32.08 16 66.05 31.973 4 85.96 32.08 17 66.91 31.993 5 62.53 32.05 18 65.98 31.963 6 76.02 32.04 19 64.73 31.963 7 72.49 32.02 20 64.33 31.942 8 56.56 31.98 21 64.38 31.937 9 74.98 31.98 22 66.83 31.938 10 61.02 31.94 23 66.36 31.956 11 85.74 31.93 24 66.24 31.956 12 92.38 31.91 25 66.94 31.974 13 60.29 31.93

Dari Tabel 4.1. dapat dijelaskan bahwa nilai PSNR enhancement layer mempunyai nilai lebih tinggi dibandingkan dengan nilai PSNR pada base

layer. Nilai base layer sendiri mempunyai rata-rata

sebesar 29,92 dB sedangkan untuk enhancement

layer mempunyai rata-rata kualitas visual sebesar

35,59 dB. Hal ini menunjukkan bahwasanya pengkodean skalable membuat kualitas visual meningkat secara bertahap.

Sebaliknya untuk Tabel 4.2. menunjukkan adanya perbandingan terbalik antara nilai PSNR dan MSE, nilai MSE untuk base layer mempunyai rata-rata sebesar 66,825 sedangkan untuk

enhancement layer mempunyai rata-rata mean

square error sebesar 31,988.. Nilai tersebut

menunjukkan bahwa rata-rata base layer mempunyai nilai yang tinggi dibandingkan nilai rata-rata mean square error untuk enhancement

layer.

4.2.Penerapan QoS Mapping untuk Link Layer dan Physical Layer

Penerapan QoS mapping untuk link layer dilakukan dengan melakukan prioritas sistem transmisi berdasarkan informasi kondisi kanal wireless yang mewakili physical layer. Pengujian dilakukan dengan memodelkan kanal wireless dengan kanal two state Markov, kanal Markov ini mewakili kanal fading dan dengan menentukan terlebih dahulu parameter untuk probabilitas matrik transisi good state dan bad state yaitu :

PG = 0,01 PGG = 0,96 PBB = 0,94            BG BG GB GB P P P p P 1 1 (4.1)

Maka dengan menggunakan persamaan probabilitas good state ke bad state dan sebaliknya di dapat nilainya sebagai berikut :

PGB = 1-PGG (4.2) = 1-0.96 = 0.04 PBG = 1-PBB (4.3) = 1-0.94 =0.06 Ptransisi =













94 .

0

06 .

0

04 .

0

96 .

0

Berdasarkan Ptransisi tersebut didapat

probabilitas steady state untuk kanal pada Bad State sebesar GB BG GB B

P





(4.5) 06 . 0 04 . 0 04 . 0   B P = 0.4

sedangkan untuk kanal pada Good state didapat dari persamaan berikut : piG=pBG/(pBG+pGB) (4.6)

















04 .

0

06 .

0

06 .

0 piG

= 0.06/(0.1) = 0.6

Dari pengujian tersebut dapat dijelaskan bahwa dengan probabilitas error yang rendah maka kanal pada keadaan good state mempunyai laju kanal yang lebih besar dibandingkan dengan kanal dalam keadaan bad state

(8)

4.3.Penerapan Cross Layer QoS Mapping Dengan adanya penerapan cross layer QoS mapping diharapkan kualitas video yang akan ditransmisikan dapat ditingkatkan kualitasnya dan dibuat klas-klas untuk memudahkan transmisi pada kanal wireless yang dimodelkan dengan kanal markov.

Kualitas layanan bisa diberikan dengan mengatur laju transmisi data agar tidak melebihi laju pada kanal wireless, selain itu dengan mengetahui kanal dalam kondisi good state

state maka pengiriman data video bisa diatur

waktunya dan disesuaikan dengan kebutuhan. Setelah dilakukan pengujian terhadap penerapan cross layer QoS mapping di application layer dan QoS di link layer, maka didapatkan hasil sebagai berikut

Tabel 3. Perbandingan QoS Mapping dan QoS Non Mapping

PSNR Non QoS Mapping

PSNR QoS Mapping 1-13 14-25 1-13 14-25 1 24.69 30.95 29.76 35.10 25.68 30.85 31.88 35.51 26.01 31.73 32.58 35.11 26.87 31.87 33.34 35 26.92 31.73 34.72 35.94 27.88 31.02 34.89 35.77 27.97 31.14 34.93 35.85 27.93 31.44 35 35.71 28.94 31.88 35.12 35.97 28.9 31.11 35.09 35.16 29.99 31.62 35.12 35.62 29.88 30.95 35.11 35.16 12.58 30.57 35.34 13.34

Gambar 8. Grafik Perbandingan QoS Mapping dan QoS non Mapping

Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwasanya dengan menerapkan QoS mapping pada pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terdapat peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum diterapkannya QoS mapping. Selain itu dengan QoS mapping maka prioritas sistem transmisi dapat

Penerapan Cross Layer QoS Mapping Dengan adanya penerapan cross layer QoS mapping diharapkan kualitas video yang akan ditransmisikan dapat ditingkatkan kualitasnya dan klas untuk memudahkan transmisi pada kanal wireless yang dimodelkan dengan kanal a diberikan dengan mengatur laju transmisi data agar tidak melebihi laju pada kanal wireless, selain itu dengan

good state dan bad

maka pengiriman data video bisa diatur waktunya dan disesuaikan dengan kebutuhan.

Setelah dilakukan pengujian terhadap penerapan cross layer QoS mapping di application layer dan QoS di link layer, maka didapatkan hasil

Perbandingan QoS Mapping dan QoS Non

SNR 1-13 14-25 1 15.84 1.25 19.95 1.58 25.11 1.99 31.62 2.51 39.81 3.16 50.11 3.98 63.09 5.01 79.43 6.30 100 7.94 125.89 10 158.49 12.58 199.53 13.34

QoS Mapping dan

Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwasanya dengan menerapkan QoS mapping pada pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terdapat peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum QoS mapping. Selain itu dengan QoS mapping maka prioritas sistem transmisi dapat

dilakukan baik berdasarkan kualitas informasi yang dikandungnya ataupun menyesuaikan dengan kondisi kanal wireless.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan

Dari penelitian penera

untuk pengiriman video melalui jaringan wireless dapat disimpulkan :

1. Bahwa dengan pengkodoean skalable video didapatkan dua jenis kualitas video yaitu video dengan kualitas yang kasar atau disebut dengan

base layer dan video dengan kualitas

tinggi yang disebut dengan

2. Peningkatan kualitas video dari base layer ke enhancement layer adalah sebesar 6,14 dB. 3. Dan untuk kanal wireless model markov

probabilitas good state adalah 0,6 sedangkan bad state adalah 0,4. Dan denga

kanal wireless dengan kanal markov maka akan diketahui kualitas kanal sehingga lebih memudahkan pada prioritas sistem transmisi. 4. Dengan menerapkan QoS mapping pada

pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terda peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum diterapkannya QoS mapping

5.2.Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan untuk lebih meningkatkan efisiensi pengkodean skalable dan ditingkatkan jumlah frame yang disimulasikan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Wuttipong Kumwilaisak,

Mapping to Video Delivery in Wirelees Network”, IEEE Journal On Selected Areas In Communications, Vol. 21, No. 10, December 2003

2. Feng Wu et al,”Framework for Efficient Progressive Fine Granularity Scalable Video Coding, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

march 2001

3. M. Zorzi, R. R. Rao, and L. B. Milstein,“ the accuracy of a first-order Markov Model for data transmission on fading channels Proc. IEEE ICUPC’95, pp. 211

November 1995.

4. Michael Robin and Michael Poulin, Television Fundamentals

New York San Francisco Washington D.C, 2000

Page 46 dilakukan baik berdasarkan kualitas informasi yang dikandungnya ataupun menyesuaikan dengan

KESIMPULAN DAN SARAN

penelitian penerapan MPEG-4 PFGS untuk pengiriman video melalui jaringan wireless Bahwa dengan pengkodoean skalable video didapatkan dua jenis kualitas video yaitu video dengan kualitas yang kasar atau disebut dengan dan video dengan kualitas yang tinggi yang disebut dengan enhancement layer. Peningkatan kualitas video dari base layer ke enhancement layer adalah sebesar 6,14 dB. Dan untuk kanal wireless model markov probabilitas good state adalah 0,6 sedangkan bad state adalah 0,4. Dan dengan memodelkan kanal wireless dengan kanal markov maka akan diketahui kualitas kanal sehingga lebih memudahkan pada prioritas sistem transmisi. Dengan menerapkan QoS mapping pada pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terdapat peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum diterapkannya QoS mapping

Pada penelitian selanjutnya disarankan untuk lebih meningkatkan efisiensi pengkodean skalable dan ditingkatkan jumlah frame yang disimulasikan.

DAFTAR PUSTAKA

Kumwilaisak,”A Cross Layer QoS Mapping to Video Delivery in Wirelees IEEE Journal On Selected Areas In Communications, Vol. 21, No. 10, December Framework for Efficient Progressive Fine Granularity Scalable Video Transactions on Circuits and Systems for Video Technology”, vol. 11, no. 3, M. Zorzi, R. R. Rao, and L. B. Milstein,“On

order Markov Model for data transmission on fading channels,” Proc. IEEE ICUPC’95, pp. 211-215,

Michael Robin and Michael Poulin,”Digital Television Fundamentals”, Mc.Graw Hill New York San Francisco Washington D.C,

(9)

5. Yosi Yonata,”Kompresi Video”, PT. Elex media Komputindo, Kelompok Gramedia, Jakarta, 2002

6. Yao Wang, et.al,”Video Processing and Communication”, Prentice Hall,2001.

7. Yang Peng,“Cross Layer Optimization for Mobile Multimedia“, Master Thesis in Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsn, September 2004

8. Dapeng Wu, et.al,“Scalable Video Transport over Wireless IP Networks“, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, USA

9. Luiz A. DaSilva,”QoS Mapping along the Protocol Stack: Discussion and Preliminary Results”, Bradley Department of Electrical and Computer Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University Alexandria Research Institute – Alexandria,1995

10. Daji Qiao and Kang G. Shin,”A Two-Step Adaptive Error Recovery Scheme for Video Transmission over Wireless Networks”, Real-Time Computing Laboratory Department of Electrical Engineering and Computer Science The University of Michigan

11. Iain Edward Garden Richardson,”Video Communication Reliable”, A thesis submitted as part of the requirement for the degree of Doctor of Philosophy awarded by The Robert Gordon University, 1999.

12. Sebestyen dan Hundt;”Media Video Coding”, Universtat Communication IWAS Multimedia Kommunication, Mei 2001

13. Frank Fitzek ,et.al.,”Video Streaming in Wireless Internet”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol. 19, no. 10, pp. 2015–2028, Oct. 2001.

14. GuiJin Wang,”Channel-Adaptive Error Control for Scalable Video overWireless Channel”, Microsoft Research, China5F, Bejing Sigma Center, No. 49, Zhichun Road Haidian District, Beijing 100080, P. R. China

(10)

Simulasi Penerapan Mpeg-4 Pfgs ( Izza Anshory ST, MT,Indah Sulistiyowati, ST,MT ) Untuk Pengiriman Video Melalui Jaringan Wireless