Analisis Kualitas Transmisi Video Dengan Decodable Frame Rate

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sistem Transmisi Video

Video dapat ditransmisikan melalui jaringan kabel ataupun wireless.

Peningkatan jumlah penggunaan transmisi video pun seiring dengan peningkatan penggunaan teknologi jaringan wireless. Transmisi video pada jaringan wireless

membutuhkan bandwidth yang besar, sehingga video yang akan ditransmisikan perlu dikompresi dan dikodekan agar dapat menghemat penggunaan bandwidth.

2.1.1 Kompresi Video

Video adalah kumpulan dari gambar – gambar yang berurutan. Apabila data urutan gambar ini langsung ditransmisikan akan membutuhkan bandwidth

yang besar dan waktu transmisi yang lebih lama. Kompresi diperlukan pada transmisi video agar proses transmisi menjadi lebih cepat dan menggunakan

bandwidth yang lebih kecil. Kompresi video diperoleh dengan memanfaatkan kesamaan atau perulangan (redundancy) yang ada dalam sebuah sinyal video. Sebagai contoh, frame berturut – turut di urutan video menunjukkan redundancy

karena biasanya berisi objek yang sama, mungkin hanya terjadi beberapa gerakan antara frame [2].

mirip sehingga kompresi dapat lebih tinggi dengan memanfaatkan kesamaan antar

frame [2].

Moving Picture Expert Group (MPEG) dibentuk oleh ISO pada tahun 1988 bertujuan mengembangkan standar untuk mengompresi gambar bergerak (video) dan audio terkait pada media penyimpanan digital, standar yang dihasilkan ini dikenal sebagai MPEG-1. Tahap kedua dari pengembangan ini, dikenal sebagai MPEG-2 yang merupakan perpanjangan dari MPEG-1 dikembangkan untuk aplikasi televisi digital dan untuk bit rate yang lebih tinggi. Standar ketiga disebut MPEG-3, awalnya dikembangkan untuk aplikasi bit rate

yang lebih tinggi seperti HDTV, tetapi kenyataannya bahwa aplikasi tersebut bisa juga ditangani oleh konteks MPEG-2, maka tujuan pengembangan tersebut dicakup dalam MPEG-2, akibatnya tidak ada standar MPEG-3.

Saat ini, standar sebagian video televisi digital dan HDTV untuk sebagian besar wilayah Amerika Utara, Eropa dan Asia didasarkan pada MPEG-2. Tahap ketiga dari pengembangan ini dikenal sebagai MPEG-4, dirancang untuk memberikan efisiensi kompresi dan ketahanan terhadap kesalahan ditingkatkan [2]. Selain kode MPEG terdapat berbagai jenis kode lain yang tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini.

2.1.2 Struktur Video

yang terjadi antar frame dan kemudian membentuk prediksi yang tepat mengompensasi sebuah gerakan video [2].

Terdapat tiga jenis umum frame yang terdapat pada video, yaitu frame I,

frame P dan frame B. Frame MPEG I (Intra-coded) frame dikodekan secara independen dan diterjemahkan dengan sendirinya. Frame MPEG P ( Predictive-coded) dikodekan berdasarkan prediksi hasil frame I atau frame P sebelumnya dalam urutan video. Frame MPEG B (Bi-directionally predictive coded) dikodekan berdasarkan prediksi dari frame sebelum dan sesudah frame I atau P [1].

Secara umum, urutan seluruh video dapat diuraikan menjadi unit – unit yang lebih kecil, kemudian dikodekan secara bersamaan, ini disebut sebagai GOP (Group of Picture). Gambar 2.1 menunjukkan sebuah contoh GOP. Pola GOP ditandai oleh dua parameter yaitu, G (N, M); N adalah jarak dari frame I ke frame

I berikutnya, sedangkan M adalah jarak dari frame P ke frame I. GOP terdiri dari satu frame I, tiga frame P, dan delapan frame B, sehingga disebut G (12, 3).

Frame I kedua ditandai sebagai awal untuk GOP berikutnya. Kemudian tanda panah menunjukkan bahwa frame B dan frame P dikodekan berdasarkan pada sebelum atau sesudah frame I atau frame P [1].

2.1.3 Codec FFMPEG

Fast Forward MPEG (FFMPEG) merupakan proyek yang berasal dari grup video standar MPEG. FFMPEG adalah program komputer yang dapat merekam, mengonversikan dan streaming audio dan video digital dalam berbagai format. FFMPEG merupakan aplikasi command line yang terdiri dari kumpulan

library perangkat open source. Termasuk libavcodec, library untuk audio codec

atau video codec yang digunakan oleh beberapa proyek lain, dan libavformat,

library untuk audio atau video mux kontainer dan demux kontainer.

2.2 Model Decodable Frame Rate

Ketika ditransmisikan ke jaringan frame video dibagi menjadi beberapa paket kecil sesuai dengan ukuran paket maksimum dari jaringan. Sebuah frame

video dianggap sebagai sebuah frame yang decodable jika sebagian besar dari paket yang dituju mampu membentuk frame yang diterima [3].

Decodable Frame Rate adalah model perhitungan yang digunakan untuk mengevaluasi kualitas video [1]. Semakin besar nilai decodable, maka semakin baik pula kualitas video yang diterima pada sisi end user [4]. Nilai decodable

didefinisikan sebagai pembagian dari Decodable Frame Rate, dimana jumlah dari

decodable frame dibagi dengan total jumlah dari frame dikirim oleh video sumber secara matematis dituliskan pada Persamaan 1, dimana adalah penjumlahan dari dan [1].

Sebuah frame dianggap decodable ketika semua data di setiap frame

diterima. Namun, frame hanya dianggap decodable jika, dan hanya jika, semua

frame di atasnya juga dapat decodable. Dalam kasus terburuk, GOP tidak dianggap decodable karena ada kesalahan pada frame I, karena semua frame lain dalam GOP tergantung langsung atau tidak langsung terhadap frame I [1].

Parameter Decodable Frame Rate yang ditunjukkan pada Tabel 1 diperoleh berdasarkan struktur GOP MPEG pada Gambar 2.1.

Tabel 2.1 Notasi Parameter Decodable Frame Rate

Total jumlah dari masing-masing jenis frame. Jumlah dari framedecodable pada setiap jenis.

Total jumlah dari decodable frame pada sebuah aliran video.

Total jumlah dari GOP pada sebuah aliran video.

Jumlah rata – rata paket untuk data yang dikirimkan dari masing-masing jenis frame

Packet loss rate

2.2.1 Jumlah dari Decodable F rame I yang Diharapkan ( )

Dalam sebuah GOP, frame I berhasil didekodekan hanya jika semua paket

frame I dikirim dan diterima dalam keadaan utuh atau tidak ada data yang hilang [4]. Oleh karena itu, probabilitas bahwa decodable frame I berhasil adalah:

(2)

Sehingga, jumlah dari decodable frame I yang diharapkan untuk seluruh video adalah [4]:

2.2.2 Jumlah dari Decodable F rame P yang Diharapkan

Dalam sebuah GOP, decodable frame P berhasil hanya jika frame P atau I sebelumnya juga decodable dan semua paket yang termasuk frame P yang

decodable. Dalam GOP , terdapat frame P, dan probabilitas dari frame P yang

decodable adalah:

₍₄₎

₍₅₎

₍₆₎

Dengan demikian, jumlah dari decodable frame P yang diharapkan untuk seluruh video adalah:

∑ (7)

2.3 Jaringan Wireless

Teknologi wireless telah membantu untuk menyederhanakan jaringan dengan memungkinkan beberapa pengguna komputer untuk secara bersamaan berbagi sumber daya tanpa tambahan atau penggunaan kabel. Sumber daya ini mungkin termasuk koneksi internet, jaringan printer, file data, dan bahkan

streaming audio dan video [5].

2.3.1 Jaringan 802.11

WiFi mengacu pada standar komunikasi IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) yang dikenal dengan IEEE 802.11 untuk Wireless Local Area Networks (WLAN) [6]. IEEE merilis spesifikasi 802.11 pada Juni 1999. Spesifikasi awal dikenal sebagai 802.11, menggunakan frekuensi 2,4 GHz dan didukung data rate maksimum 1 sampai 2 Mbps. Pada akhir 1999, dua spesifikasi baru dirilis, 802.11b (dikenal sebagai Wi-Fi) dengan peningkatan kinerja hingga 11 Mbps pada frekuensi 2,4 GHz sedangkan 802.11a dengan frekuensi 5 GHz mampu mencapai 54 Mbps [7].

2.3.2 Mode Infrastruktur

Pada mode infrastruktur, seperti yang terlihat pada Gambar 2.2, semua perangkat nirkabel, mobile dan komputer terhubung ke sebuah access point yang menyediakan koneksi dari frekuensi radio nirkabel ke jaringan LAN. Access point

melakukan konversi dari standar 802.11 ke standar 802.3 Ethernnet LAN. Data dari jaringan kabel LAN dikonversikan oleh Access point menjadi sinyal radio dan ditransmisikan keluar lingkungan. Semua client nirkabel dan perangkat dalam jangkauan dapat menerima data tersebut [8].

Laptop Laptop

LAN

Access Point

2.3.3 Mode Ad-Hoc

Pada mode Ad-hoc, semua komputer terhubung secara langsung menggunakan gelombang radio tanpa melalui Access Point. Pada Gambar 2.3 menunjukkan jaringan komputer berkomunikasi secara langsung dengan komputer lainnya. Jaringan dengan mode Ad-Hoc dapat digunakan dimana saja, hal ini berguna dalam situasi yang menuntut pengaturan jaringan cepat pada daerah– daerah yang tidak memiliki infrastruktur jaringan lainnya [8].

Laptop Laptop