TUGAS AKHIR
STUDI ANALISA PENGIRIMAN NEWS MATERIAL (NEWS FEEDING) MELALUI JARINGAN 3G/UMTS Di PT. TELEVISI TRANSFORMASI INDONESIA (TRANSTV)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan mengikuti ujian sarjana Untuk mencapai gelar Sarjana Teknik
Oleh :
NURHARIADI WIBOWO NIM : 41405110062
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCUBUANA
JAKARTA
Lembar Pengesahan
“STUDI ANALISA PENGIRIMAN NEWS MATERIAL (NEWS FEEDING) MELALUI JARINGAN 3G/UMTS Di PT. TELEVISI TRANSFORMASI INDONESIA (TRANSTV)”
Diajukan untuk memenuhi persyaratan mengikuti ujian sarjana untuk mencapai gelar kesarjanaan disusun oleh :
Nama : Nurhariadi Wibowo
NIM : 41405110062
Telah diperiksa dan disetujui oleh
Koordinator TA Pembimbing TA
(Yudhi Gunardi, ST, MT) (Ir. Said Attamimi, MT)
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Surat Pernyataan
Dengan ini saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Nurhariadi Wibowo
NIM : 41405110062
Fakultas : Teknologi Industri Program Studi : Teknik Elektro
Peminatan : Teknik Telekomunikasi
Menyatakan :
Bahwa Tugas Akhir ini dibuat dan diselesaikan secara mandiri dan bukan hasil saduran karya orang lain serta hanya menggunakan literatur yang ada. Jika terbukti tidak sesuai dengan yang tersebut di atas, maka saya bersedia menerima sanksi yang berlaku.
Jakarta, Maret 2007
(Nurhariadi Wibowo)
ABSTRAK
Perkembangan kecepatan transfer data melalui arsitektur jaringan 3G/UMTS, diharapkan dapat men-support kebutuhan-kebutuhan yang berkaitan dengan broadcasting, khususnya di bidang pemberitaan televisi. Jaringan 3G/UMTS dapat digunakan sebagai salah satu cara alternatif untuk mengirimkan materi-materi berita dari lokasi berita ke kantor pusat pemberitaan televisi..
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Rabbil ‘Alamin.
Kami panjatkan puji syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada kami sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir kami ini dengan judul :
“STUDI ANALISA PENGIRIMAN NEWS MATERIAL (NEWS FEEDING) MELALUI JARINGAN 3G/UMTS
Di PT. TELEVISI TRANSFORMASI INDONESIA (TRANSTV) “
Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan akademik untuk menyelesaikan kuliah Program Sarjana di Universitas Mercubuana, Program Studi Teknik Elektro, Peminatan Jurusan Teknik Telekomunikasi.
Kami menyadari bahwa buku ini jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu saran dan kritik yang bersifat membangun senantiasa kami nantikan. Harapan kami semoga apa yang telah kami tuangkan dalam buku ini dapat bermanfaat bagi kami dan rekan- rekan mahasiswa khususnya dan seluruh pembaca umumnya.
Jakarta, Maret 2007
Penyusun
UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, kami banyak menerima bantuan baik materiil maupun spirituil dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala kerendahan hati kami menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar- basarnya kepada :
1. Allah SWT atas segala karunia-Nya telah memberikan kekuatan dan kemampuan pada kami untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Kedua orang tuaku yang telah memberikan dorongan baik material maupun spiritual yang tidak akan putus-putusnya kepadaku. Semoga kelulusanku ini menjadi buah baktiku kepada keduanya.
3. Istriku yang tercinta dan buah hatiku tersayang terima kasih atas segala nasehat, dukungan, cinta, doa dan pengertiannya selama pengerjaan Tugas Akhir ini. Semoga kelulusanku ini menjadi hadiah yang paling indah sebagai tanda kasihku kepada keduanya.
4. Bapak Dr. Ir. H. Suharyadi, MSselaku Rektor Universitas Mercubuana.
5. Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku Direktur PKSM Universitas Mercubuana.
6. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M.Eng, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Mercubuana
7. Bapak Dr. Budiyanto Husodo, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
8. Bapak Ir. Yudhi Gunardi, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro, Universitas Mercubuana.
9. Bapak Ir. Said Attamimi, MT selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan memberikan pengetahuannya kepada kami serta memberikan dorongan semangat kepada kami agar kami dapat menyelesaikan proyek akhir ini tepat pada waktunya.
10. Seluruh Dosen Universitas Mercubuana khususnya Bpk. Ir Bambang Hutomo, Bc TT, orang tua kami, yang telah banyak memberikan
ilmunya, bimbingannya dan dorongan semangat kepada kami. Semoga Allah SWT senantiasa membalas semua kebaikan anda sekalian.
11. Rekan-rekan mahasiswa Program Kuliah Sabtu-Minggu (PKSM) angkatan ke-7 Program Studi Teknik Elektro dan semua rekan-rekan mahasiswa Universitas Mercubuana terima kasih atas semua bantuan dan dukungan, baik yang bersifat material maupun spiritual.
12. Rekan-rekan dan semua atasanku di Departemen Transmisi TransTV, khususnya sahabat terbaikku Angga Lingga Hermawan terima kasih atas semua bantuan dan dukungan, baik yang bersifat material maupun spiritual serta pengertiannya selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
13. Mas Aun Abdul Wadud terima kasih telah banyak membantu kami dalam memberikan pengetahuannya, konsultasi 3G-nya, pinjaman printernya, dorongan moril dan mengusahakan untuk mengadakan Trial 3G bersama PT Excelcomindo Pratama. Semoga Allah SWT senantiasa membalas semua kebaikan Anda
14. Seluruh karyawan PT. Excelcomindo Pratama, khususnya Bpk Erikson dan teman-teman bagian Product Sales Engineering dan Bussiness Solution yang telah membantu dalam mengadakan Trial 3G ini. Terima kasih atas segala fasilitas, kesempatan trial 3G dan kerjasamanya.
Semoga kerjasama ini dapat berlanjut diantara kedua pihak di masa mendatang
15. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang telah memberikan bantuannya sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini
Jakarta, Maret 2007
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
SURAT PERNYATAAN …... ... iii
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... v
UCAPAN TERIMA KASIH ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ... 11.2. Tujuan Penelitian ... 2
1.3. Gambaran Umum Sistem ... 3
1.4. Batasan Masalah ... 3
1.5. Metodologi Pembahasan ... 4
1.6. Sistimatika Pembahasan ... 4
BAB II TEORI PENUNJANG
2.1. Sinyal Video Dalam Dunia Broadcasting ... 62.1.1. Karakteristik Sinyal Video ... 7
2.1.2. Component dan Composite... 10
2.2. Digital Broadcasting ... 12
2.2.1. Sinyal PCM (Pulse Code Modulation) ... 13
2.2.2. Proses Konversi Sinyal Analog ke Digital ... 15
2.2.3. Dasar – Dasar Kompresi Sinyal Video ... 18
2.2.4. Video MPEG .... ... 23
2.2.5. Beberapa Standar Teknologi Kompresi Video ... 28
2.3. Perkembangan Teknologi Selluler ... 31
2.3.1. Sistem Selluler Generasi Pertama ... 31
2.3.2. Sistem Selluler Generasi Kedua ... 31
2.3.3. Sistem Selluler Generasi Ketiga ... 32
BAB III IMPLEMENTASI SISTEM
3.1. Proses Pengolahan Materi Berita ... ... 343.1.1. Recording ... ... 35
3.1.2. Capturing ... ... 37
3.1.3. Exporting Video dari Adobe Premier 6.x ... 41
3.2. Sistem Transfer Materi Berita melalui Jaringan 3G/UMTS ... 46
3.2.1. Proses Transfer Materi Berita dari Handset ke FTP Server... 47
3.2.2 Proses Koneksi ke Remote FTP Server ... 50
3.2.3 Proses Transfer File ... ... 51
3.3. Proses Transfer Materi Berita melalui SNG ... 54
3.3.1. Sistem Satellite News Gathering (SNG)... 55
3.3.2. Instalasi SNG .... ... 57
3.3.3. Proses Broadcast Materi Berita ... 60
3.3.4. Proses Feeding Materi Berita... 61
BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA
4.1. Tujuan Pengukuran ... 62
4.2. Peralatan yang Digunakan ... 62
4.3. Hasil Pengukuran dan Analisa ... 63
4.3.1. Proses Pengukuran Kualitas Sinyal Video (PSNR)... 63
4.3.2. Hasil Pengukuran dan Analisa Kualitas Sinyal Video ... 64
4.3.3. Hasil Pengukuran dan Analisa Waktu Transfer File Video... 68
4.4. Perbandingan Performansi Transfer Video melalui 3G/UMTS dan SNG ... 74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 765.2. Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR WEBSITE
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1. Garis-garis scanning field ganjil dan field genap... 8
2. Gambar 2.2. Sinyal Composite Video ………. ... 12
3. Gambar 2.3 Sinyal PCM ……… ... 14
4. Gambar 2.4. Proses Konversi Sinyal Analog ke Digital ……… ... 15
5. Gambar 2.5. Level-Level Kuantisasi ………. ... 17
6. Gambar 2.6. Pixel-pixel yang membentuk sebuah frame gambar ... 24
7. Gambar 2.7. Sample Block berupa matrix pixel 8 x 8 ... 24
8. Gambar 2.8. Kerangka 3 Dimensi Format 4:4:4 ... 26
9. Gambar 2.9. Kerangka 3 dimensi format 4:2:2 dan format 4:1:1 ... 27
10. Gambar 2.10. Evolusi Sistem Seluler Generasi Ketiga... 33
11. Gambar 3.1. Beberapa Contoh Professional Camcorder ………….. ... 35
12. Gambar 3.2. Kaset MiniDV ………... ... 36
13. Gambar 3.3. Perbandingan Kaset MiniDV dan DVCPRO ... 37
14. Gambar 3.4 Kabel firewire dan port DV Out pada sebuah camcorder ... 38
15. Gambar 3.5 Kotak Dialog DV Device Control Options ... 39
16. Gambar 3.6 Window Movie Capture ... 40
17. Gambar 3.7. Proses Pengambilan Sebuah Clip... 41
18. Gambar 3.8. Proses Konversi dari .AVI ke Format Window Media ... 42
19. Gambar 3.9. Proses Konversi dari .AVI ke Format Real Media... 43
20. Gambar 3.10. Window Adobe MPEG Export Settings ... 45
21. Gambar 3.11. Window Advanced MPEG Settings... 45
22. Gambar 3.12. Proses Transfer Materi Barita Melalui Jaringan 3G/UMTS ... 46
23. Gambar 3.13. Proses Transfer Materi Melalui Handset ke FTP Server... 47
24. Gambar 3.14. Setting Handset 3G sebagai modem pada PC/laptop ... 49
25. Gambar 3.15. PCMCIA Card 3G yang terpasang pada sebuah laptop ... 49
26. Gambar 3.16. Windows FTP Server ………….. ... 51
27. Gambar 3.17. Proses transfer data ketika upload file melalui FTP Server ... 53
28. Gambar 3.18. Skema Diagram Satellite News Ghatering System ... 54
29. Gambar 3.19. Blok Diagram SNG ………. ... 55
30. Gambar 3.20. Monitoring Kualitas Sinyal RF dari Satelit... 56
31. Gambar 3.21. Perangkat Downlink dalam News Feeding ... 57
32. Gambar 3.22. Instalasi Parabola pada SNG truck... 58
33. Gambar 3.23. HPA dalam keadaan ON. Tombol Transmit diaktifkan (lingkaran merah) ……… ... 59
34. Gambar 3.24. Carrier Uplink SNG yang termonitor pada spectrum analyzer .. 60
35. Gambar 4.1. Software YUV Tool System untuk menghitung PSNR ... 63
36. Gambar 4.2. Window PSNR Calculation dan contoh hasil perhitungan PSNR ………. ... 64
37. Gambar 4.3. Waktu transfer file (dilingkari) dalam proses upload file …. ... 71
38. Gambar 4.4. Aliran data IP Packet Flow dari transfer materi berita secara ideal ……… ... 73
DAFTAR TABEL
1. Tabel 2.1. Nilai-nilai kuantisasi untuk sinyak diskrit x(n) dan
error kuantisasinya ... ... 17 2. Tabel 3.1. Beberapa Contoh Format MPEG ………. ... 44 3. Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Kualitas Sinyal Video Format Windows
Media ……… ... 65 4. Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Kualitas Sinyal Video Format Real Media... 65 5. Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Kualitas Sinyal Video Format MPEG-2
Low Bit Rate ……… ... 66 6. Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Kualitas Sinyal Video Tanpa Kompresi ... 66 7. Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Kualitas Sinyal Video MPEG-2 SNG ... 67 8. Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Waktu Transfer Video Format Windows Media 68 9. Tabel 4.7. Hasil Pengukuran Waktu Transfer Video Format Real Media ... 69 10. Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Waktu Transfer Video Format MPEG-2
Low Bit Rate ……… ... 69 11. Tabel 4.9. Perbandingan Performansi Sistem dengan Beberapa Parameter
Terukur ………. ... 74 12. Tabel 4.10. Perbandingan Performansi Sistem dari Beberapa Parameter
Kualitatif ……… ... 75
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengiriman materi-materi berita dari daerah/sites ke kantor pusat selama ini dilakukan dengan beberapa teknik. Untuk berita-berita yang tidak real time dapat dilakukan dengan cara antara lain : korespondensi materi melalui jalur packet messenger, artinya wartawan / koresponden daerah mengirim materi kaset rekaman liputan melalui jalur distribusi logistik di bandara. Yang kedua dilakukan melalui teknik Satelit News Gathering (SNG) yaitu dengan menyewa alokasi frekuensi (broadband) pada transponder satelit untuk mengirimkan materi-materi berita, baik materi yang non real time maupun materi yang real time (news live) melalui Stasiun Bumi Bergerak di lokasi berita/site. Cara kedua ini lebih terjamin dari segi quality, kecepatan akses berita, dan reliability dan selama ini dimplementasikan oleh PT.
Televisi Transformasi Indonesia (TransTV).
Untuk alasan-alasan tertentu, pemakaian Satelit News Gathering (SNG) sering dibatasi untuk event-event yang dianggap mempunyai news value yang tinggi karena tingginya biaya penyewaan transponder satelit sehingga cara pertama sering digunakan dalam pengiriman materi-materi berita yang non real time meskipun kurang efisien, terutama dalam kecepatan akses berita.
Di sisi lain dengan perkembangan kecepatan transfer data melalui arsitektur jaringan 3G/UMTS, diharapkan dapat men-support kebutuhan-kebutuhan yang berkaitan dengan broadcasting/media, khususnya di bidang pemberitaan televisi.
Arsitektur jaringan 3G/UMTS nantinya dapat digunakan sebagai salah satu alternatif media transmisi materi-materi berita televisi dari lokasi (sites) ke kantor pusat (ruang editing/control room).
Dengan sistem baru ini diharapkan pengiriman news material bisa lebih optimal dalam hal quality, speed, reliability, dan biaya yang dikeluarkan. Sebagai pembanding dalam studi analisa ini adalah pengiriman news material melalui media transmisi satelit (Satelit News Gathering) yang selama ini telah diimplementasikan oleh PT. Televisi Transformasi Indonesia (TransTV).
Penelitian ini akan difokuskan pada masalah pengiriman news material (News Feeding) yang non real time. Dengan penyesuaian tertentu dan perkembangan teknologi 3G di Indonesia yang akan mengimplementasikan teknologi HSUPA/HSDPA (High Speed Uplink Packet Acces/High Speed Downlink Packet Access) di masa mendatang, metode yang digunakan diharapkan dapat juga dimanfaatkan untuk sistem pengiriman news material secara real time (live) dari sites ke kantor pusat (ruang editing/control room) TransTV dan akses intenet broadband bagi koresponden-koresponden daerah sehingga dapat meningkatkan produktifitas dalam hal pemberitaan televisi.
Penelitian yang dilakukan ini adalah salah satu tahap awal yang sangat penting di dalam proses pengiriman news material, baik secara non real time maupun secara real time (live). Bidang penelitian juga berkaitan dengan pemilihan penggunaan teknik kompresi video yang paling mendekati level news quality dengan ukuran file seminimal mungkin untuk keperluan efisiensi transmisi data melalui jaringan seluler 3G/UMTS serta pemilihan penggunaan arsitektur sistem yang paling efektif yang berkaitan dengan hal ini.
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem transfer materi berita (news feeding) melalui jaringan 3G/UMTS dapat bekerja sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan dalam proses pemberitaan televisi dalam hal kualitas sinyal video, kecepatan dan waktu transfer materi berita serta efektifitas dan kehandalan dalam penerapannya.
Disamping itu penelitian ini juga bertujuan untuk mendapatkan perbandingan performansi antara sistem transfer materi berita melalui jaringan 3G/UMTS dan sistem transfer materi berita yang selama ini telah diimplementasikan oleh PT Televisi Transformasi Indonesia (TransTV) yaitu sistem SNG (Satellite News Ghatering).
1.3 Gambaran Umum Sistem
Pengiriman news material (News Feeding) dapat dirumuskan sebagai berikut: dengan masukan berupa news material dari kamera broadcast kemudian diubah ke dalam bentuk file melalui proses capturing. Setelah melalui proses pre- editing, hasil capturing diubah dalam bentuk file kompresi di lokasi (sites) untuk kemudian ditransmisikan melalui jaringan 3G/UMTS. Di sisi penerima, file kompresi diubah kembali menjadi file hasil capturing seperti semula untuk kemudian diedit kembali dan diolah oleh TV News Control Room menjadi sebuah program siaran/berita TV.
1.4 Batasan Masalah
Pada sistem pengiriman news material (News Feeding) ini diberikan pembatasan masalah sebagai berikut:
• Metode pengiriman news material (News Feeding) yang dilakukan menggunakan jaringan 3G/UMTS sebagai media transfer datanya dan menggunakan pola pengiriman dari Handset 3G ke FTP Server.
• Audio Video yang dikirimkan berupa file kompresi dan transmisi data dilakukan non real time (non live)
• Kualitas Video yang dihasilkan melalui teknik kompresi mengacu kepada news quality bukan pada broadcast quality.
• Pengujian dilakukan pada bulan Oktober 2006 yang dilakukan sebagai bentuk kerjasama penulis dengan PT. Excelcomindo Pratama.
1.5 METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari langkah-langkah berikut:
• Melakukan studi kepustakaan terhadap berbagai referensi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan. Topik-topik yang akan dikaji antara lain meliputi: teknik transfer materi dari kamera broadcast ke PC/notebook (audio video capturing), pemilihan teknik kompresi yang tepat, dan pengolahan materi (video editing).
• Merancang arsitektur sistem pengiriman news material (news feeding)
• Menyiapkan FTP server dengan IP public static untuk mendukung unjuk kerja dari sistem
• Melakukan pengujian unjuk kerja sistem dari beberapa teknik kompresi yang telah ditentukan. Unjuk kerja pada sistem pengiriman news material diukur melalui parameter kualitas sinyal video, kecepatan dan waktu transfer materi berita serta efektifitas dan kehandalan dalam penerapannya.
• Melakukan analisa dari unjuk kerja sistem dengan memberikan perbandingan hasil unjuk kerja dengan sistem pengiriman news material melalui teknik Satellite News Ghatering (SNG).
1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Sistematika pembahasan Tugas Akhir dengan judul :
“STUDI ANALISA PENGIRIMAN NEWS MATERIAL (NEWS FEEDING) MELALUI JARINGAN 3G/UMTS
Di PT. TELEVISI TRANSFORMASI INDONESIA (TRANSTV) “
adalah sebagai berikut :
− BAB I : PENDAHULUAN
Akan diuraikan tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah, serta sistematika pembahasan masalah yang digunakan.
− BAB II : TEORI PENUNJANG
Berisi teori - teori yang berkaitan dengan proses pembuatan Tugas Akhir ini, diantaranya adalah pembahasan tentang dasar-dasar dalam dunia broadcasting meliputi : sinyal video beserta karakteristiknya, pengolahan sinyal video, kelebihan sistem video digital broadcasting dibandingkan dengan sistem analog, dan proses konversi sinyal video analog ke sinyal digital. Selain itu dalam bab ini juga akan diuraikan mengenai teori dasar kompresi sinyal video, pembentukan kompresi MPEG dan serta beberapa teknologi kompresi video yang mendasari penulis untuk melakukan penelitian/analisa mengenai pengiriman news material dengan beberapa teknik kompresi video tersebut melalui jaringan seluler 3G/UMTS.
− BAB III : PERENCANAAN DAN IMPLEMENTASI
Membahas mengenai perencanaan sistem pengiriman news material secara non real time dari berberapa teknologi kompresi sinyal video dengan menggunakan jaringan seluler 3G/UMTS sebagai media transfer datanya dan menggunakan pola pengiriman dari Handset 3G ke FTP Server.
− BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA
Melakukan analisa dari unjuk kerja sistem pengiriman news material melalui jaringan 3G/UMTS dengan memberikan perbandingan hasil unjuk kerja sistem pengiriman news material melalui teknik Satellite News Ghatering (SNG).
− BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan yang dapat diambil dari pembahasan-pembahasan yang ada serta saran–saran untuk pengembangan dan penyempurnaan sistem selanjutnya.
BAB II
TEORI PENUNJANG
Pada bab ini akan diuraikan mengenai dasar-dasar dalam dunia broadcasting meliputi : sinyal video beserta karakteristiknya, pengolahan sinyal video, kelebihan sistem video digital broadcasting dibandingkan dengan sistem analog, dan proses konversi sinyal video analog ke sinyal digital. Selain itu dalam bab ini juga akan diuraikan mengenai teori dasar kompresi sinyal video, pembentukan kompresi MPEG serta beberapa teknologi kompresi video yang mendasari penulis untuk melakukan penelitian dan analisa mengenai pengiriman news material dengan beberapa teknik kompresi video tersebut melalui jaringan seluler 3G/UMTS. Sedangkan pembahasan terakhir di dalam bab ini akan diuraikan mengenai perkembangan sistem seluler sampai adanya teknologi seluler generasi ketiga (3G).
2.1 Sinyal Video dalam Dunia Broadcasting
1.Video adalah teknologi yang mencakup kegiatan-kegiatan yang memanipulasi obyek-obyek gambar bergerak diantaranya : Capturing, Recording, Processing, Transmitting, dan Reconstructing . Dalam teknologi video biasanya digunakan film celluloid , sinyal-sinyal elektronika analog dan juga media digital.
Teknologi video biasanya mengacu pada beberapa format penyimpanan untuk gambar-gambar bergerak, diantaranya format data video digital misalnya format DVD, QuickTime dan MPEG-4, dan format video tape analog seperti VHS dan Betamax. Sinyal video dapat disimpan dan ditransmisikan dalam berbagai macam media fisik dan berbagai teknik transmisi baik analog maupun digital.
Kualitas video ditentukan oleh metode capturing dan format penyimpanan yang digunakan. Digital Television (DTV) adalah teknologi video yang relatif baru dengan kualitas yang jauh lebih tinggi dari teknologi televisi yang konvensional dan
1. http://en.wikipedia.org/wiki/video
sekarang ini telah menjadi standar bagi dunia televisi broadcast. Bahkan baru-baru ini telah dirilis 3D-video, sebuah teknologi video tiga dimensi diperkenalkan pada akhir abad ke-20, dimana 6 sampai dengan 8 kamera digunakan dengan tingkat kedalaman gambar yang tinggi menghasilkan gambar yang benar-benar real (hidup) untuk menangkap sebuah obyek tiga dimensi. Format 3D-Video terdapat dalam MPEG-4 part 16 Animation Framework eXtension (AFX).
2.1.1 Karakteristik Sinyal Video
Frame Rate
Frame rate adalah banyaknya gambar diam (still picture) per satuan waktu video, biasanya dalam satuan fps (frame per sekon). Untuk kamera mekanik yang konvensional frame rate-nya adalah 6-8 fps sedangkan untuk kamera digital profesional terbaru mempunyai frame rate lebih dari 120 fps. Standar televisi analog PAL dan SECAM mempunyai frame rate 25 fps sedangkan NTSC menggunakan frame rate 29.97 fps. Film biasanya menggunakan frame rate 24 fps. Untuk menghasilkan sebuah ilusi dari sebuah gambar yang bergerak minimum frame rate yang dibutuhkan adalah 10 fps.
Interlacing
Interlacing atau teknik berjalin adalah sebuah teknik yang digunakan untuk menghasilkan kualitas visual yang bagus dalam keterbatasan bandwidth yang sempit dan juga untuk mengatasi gangguan flicker (gambar berkedip-kedip). Satu frame video pada dasarnya terdiri dari garis-garis scanning. Garis-garis scanning horisontal dari tiap-tiap interlaced frame terbagi dalam 2 field yaitu : field ganjil yang digunakan untuk scanning garis-garis scanning ganjil dan field genap yang digunakan untuk scanning garis-garis scanning ganjil. Sistem PAL, SECAM dan NTSC juga menggunakan format interlacing. Sistem PAL menggunakan format video 576i/50 artinya sistem ini mempunyai 576 garis scanning intelacing dalam 50 field per sekon (25 fps)
Resolusi Video
Ukuran dari sebuah gambar video dihitung dalam satuan pixel untuk video digital atau dari banyaknya garis-garis scanning horisontal untuk video analog. Dalam Standard-Definition Television (SDTV), digunakan resolusi gambar 720/704/640×480i60 untuk sistem NTSC sedangkan resolusi gambar 768/720×576i50 digunakan untuk sistem PAL dan SECAM. Sedangkan High- Definition Televisions (HDTV) mempunyai kemampuan resolusi gambar sampai 1920×1080p60 artinya 1920 pixel di-scanning dalam garis-garis scan 1080, bersifat progressive pada 60 frames per second. Untuk 3D-Video, resolusi gambar dihitung dalam satuan voxel (volume pixel element) sebagai bentuk tiga dimensi dari pixel, misalnya resolusi voxel 512×512×512 sekarang digunakan dalam 3D- video yang paling sederhana yang dapat dilihat pada layar PDA.
Aspect Ratio
Aspect ratio adalah sebuah perbandingan yang menggambarkan dimensi-dimensi layar video dan elemen-elemen gambar video. Secara traditional, aspect ratio untuk layar televisi adalah 4:3 atau 1.33:1. Sedangkan High Definition Televisions (HDTV) menggunakan aspect ratio 16:9 atau 1.78:1 (video layar lebar).
Gambar 2.1. Garis-garis scanning field ganjil dan field genap
Field Ganjil Field Genap
Colour space dan bit per pixel
Colour model name menggambarkan representasi warna dari video. YIQ digunakan dalam sistem televisi NTSC. Ini berhubungan erat dengan skema warna YUV dalam sistem televisi PAL dan skema YDbDr dalam sistem SECAM.
Jumlah perbedaan warna yang dapat diwakili oleh sebuah pixel tergantung dari jumlah bit per pixel (bpp). Secara umum untuk mengurangi bit per pixel dalam video digital digunakan cara chroma subsampling misalnya : format 4:4:4, 4:2:2, dan 4:2:0.
Kualitas Video2.
Kualitas video dapat dihitung dengan dua cara yaitu dengan satuan seperti PSNR atau dengan cara subjective video quality melalui penelitian para ahli. PSNR atau peak signal-to-noise ratio adalah perbandingan antara power sinyal maksimum dan power noise yang menyebabkan fidelity dari representasinya. Satuannya adalah Desibel (dB). PSNR secara umum digunakan untuk menghitung kualitas rekonstruksi dalam kompresi gambar. Secara sederhana didefinisikan melalui Mean Squared Error (MSE) dimana untuk dua m×n gambar-gambar monochrome I and K, salah satunya adalah dianggap sebagai noisy approximation dari gambar yang lain dan didefinisikan sebagai:
Sedangkan PSNR didefinisikan sebagai :
Dimana MAXI adalah nilai maksimum pixel dari sebuah gambar. Untuk pixel-pixel yang diwakili oleh 8 bit per sample nilainya adalah 255. Secara umum ketika
adalah 2B-1. Untuk gambar-gambar berwarna dengan 3 nilai RGB per pixel, definisi PSNR adalah sama sedangkan MSE-nya dibagi 3. Biasanya nilai-nilai untuk PSNR dalam kompresi gambar adalah 30 sampai dengan 40 dB.
Bit rate
Istilah bit rate hanya dikenal dalam video digital. Bit rate adalah kecepatan transformasi isi informasi di dalam sinyal video digital, satuannya bit per sekon (bit/s). Bit rate yang tinggi biasanya kualitas video-nya lebih baik. Sebagai contoh VideoCD mempunyai bit rate sekitar 1 Mbit/s mempunyai kualitas lebih rendah daripada DVD dengan bit rate sebesar 5 Mbit/s. Sedangkan HDTV mempunyai kualitas yang lebih tinggi dari keduanya dengan bit rate sekitar 20 Mbit/s.
2.1.2 Component dan Composite
Analog Component Video
Sinyal-sinyal video analog yang mengandung informasi tentang warna terbentuk dari komponen warna Red, Green dan Blue (RGB). Bentuk sederhana dari RGB terdiri dari sinyal-sinyal diskrit Red, Green dan Blue yang dikirimkan melalui 3 kabel koaksial. Beberapa tipe component video tidak menggunakan tipe RGB melainkan dalam bentuk component luminance dan chrominance. Luminance mengandung informasi tingkat brightness dari sebuah gambar sedangkan chrominance mengandung informasi warna.
Dalam sistem televisi PAL digunakan format kode warna YUV sedangkan dalam NTSC menggunakan format YIQ. Pada dasarnya kedua format ini adalah sama. Secara matematis konversi dari RGB ke YUV 3. adalah :
Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B U = m(B-Y)
V = m(R-Y)
3 Richards Brice, Newnes Guide to Digital Television, 1st Edition, USA, 2000, hal 28
Digital Component Video
Digital component video seperti halnya analog component video terdiri dari 3 sinyal informasi yang berbeda yaitu : luminance (Y), dan dua informasi chrominance yaitu Cb dan Cr. Konversi dari RGB ke YCrCb juga sama halnya pada analog component video yaitu :
Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B Cr = m(B-Y)
Cb = m(R-Y)
Digital component video biasanya mengacu pada perbandingan 4:2:2. Ini berarti perbandingan pixel antara informasi luminance (Y), Cb (blue-luminance signal) dan Cr (red-luminance signal) adalah 4:2:2. Susunan ini biasanya digunakan pada format DVD. Angka-angka perbandingan itu biasanya juga mewakili jumlah bit relatif (tetapi bukan jumlah sesungguhnya) yang digunakan untuk membawa 3 sinyal informasi pada tiap pixel. Susunan lainnya adalah format 4:1:1 yang biasanya digunakan pada versi (digital) dari format DV/miniDV dalam camcorder untuk sistem televisi NTSC. Sedangkan sistem PAL dan SECAM menggunakan format 4:2:0.
Sistem ini merupakan kelebihan dari sistem warna PAL dimana untuk tiap 4 pixel luminance, 2 pixel informasi warna yaitu Cb dan Cr dikodekan secara bergantian. Hal ini dapat menghemat bandwidth transmisi dengan hasil yang efisien bila dibandingan dengan sistem NTSC.
Composite Video
Composite video adalah format dari sebuah sinyal televisi analog (sinyal gambar saja) sebelum dikombinasikan dengan sinyal suara dan dimodulasi dalam sinyal RF carrier. Composite video biasanya juga digunakan dalam sistem televisi PAL, NTSC dan SECAM, dimana sinyal ini adalah perpaduan dari 3 sinyal component video Y,U, dan V dengan pulsa-pulsa sinkronisasi.
2.2 Digital Broadcasting
Dewasa ini dalam dunia pertelevisian proses digitalisasi sinyal-sinyal analog digunakan untuk transmisi dan distribusi informasi. Ini sudah menjadi suatu keharusan karena sinyal informasi yang masih berupa sinyal analog sangat rentan terhadap kerusakan dan gangguan di jalur transmisinya.
Secara garis besar dalam sistem digitalisasi pertelevisian prosesnya adalah sebagai berikut: Pertama, gambar yang ditangkap oleh sistem optik di kamera diubah menjadi sinyal-sinyal listrik yang bersifat analog. Setelah diubah ke dalam bentuk digital kemudian dikirimkan ke perangkat-perangkat lainnya untuk proses selanjutnya (pre-editing,production,post-production). Proses selanjutnya adalah sinyal-sinyal tersebut ditransmisikan dalam bentuk data digital ke satelit broadcast. Oleh sistem antenna terrestrial sinyal-sinyal digital tersebut dipancarkan ke penerima televisi dalam bentuk sinyal-sinyal analog VHF atau UHF.
Proses digitalisasi dilakukan agar gambar yang dihasilkan mendekati identik antara gambar yang ditangkap oleh kamera dengan yang ditampilkan pada layar televisi. Dalam proses digitalisasi ini dapat kita nyatakan bahwa input dan output sinyal dari sistem televisi pada kamera dan pada penerimanya tetap dianggap sinyal analog.
Gambar 2.2. Sinyal composite video
Beberapa pertimbangan teknis mengapa digitalisasi menjadi pilihan antara lain adalah sebagai berikut:
1. Sinyal analog sangat rentan terhadap degradasi akibat adanya crosstalk, distorsi linear dan non linear dan sebagainya yang kesemuanya terakumulasi dan memperburuk kualitas sinyal video dan hal itu sangat sulit untuk diperbaiki. Sementara sinyal digital terdiri dari rentetan pulsa-pulsa digital bertegangan tetap sehingga lebih tahan terhadap media transmisi maupun rangkaian internalnya.
2. Penerapan kode Forward Error Correction (FEC) akan menjamin keutuhan sinyal sampai di sisi penerima. Penyimpanan, penundaan dan manipulasi sinyal lebih mudah dilakukan daripada sistem analog.
3. Beberapa stream digital dapat disisipkan dengan teknik multiplex sehingga dapat menghemat bandwidth transmisi, menghemat penyimpanan dan memudahkan pemrosesan sinyal-sinyal tambahan yang berhubungan dengan sinyal video tersebut.
4. Penggabungan sistem komputerisasi ke dalam sistem digitalisasi televisi menjadi nilai tambah bagi kemudahan pemrosesan dan manipulasi sinyal- sinyal video digital.
5. Bandwidth dapat dipersempit dengan cara kompresi dan pengurangan elemen- elemen gambar yang berulang dan terprediksi.
2.2.1.
Sinyal PCM (Pulse Code Modulation)
Pulse Code Modulation (PCM) adalah representasi digital dari sebuah sinyal analog dimana magnitudo sinyal dicuplik secara teratur pada interval-interval yang seragam, kemudian dikuantisasi ke dalam kumpulan kode-kode dalam bentuk digital (biasanya berbentuk kode biner). Sebuah sinyal PCM diperlihatkan pada gambar 2.3.
Untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, sinyal analog tersebut terlebih dahulu harus mengalami proses pencuplikan (sampling) dan kuantisasi.
Semakin baik proses sampling dan kuantisasi maka semakin baik pula kualitas sinyal digital yang dihasilkan.
Kualitas sampling ditentukan oleh seberapa sering suatu perangkat (misalnya konverter analog ke digital ) mencuplik sinyal analog. Nilai sampling ini seringkali ditetapkan dengan frekuensi sampling seperti 48 KHz untuk sinyal audio dan 13.5 MHz untuk sinyal video. Nilai ini biasanya dua kali lebih besar dari frekuensi tertinggi sinyal aslinya (sesuai dengan syarat sampling Nyquist). Penggunaan frekuensi sampling untuk video component sebesar 13.5 MHz telah ditetapkan oleh ITU-R BT.601 sebagai standar, sementara frekuensi sampling untuk audio sebesar 44.1 KHz dan 48 KHz telah distandarisasi oleh AES/EBU. 4.
Kualitas kuantisasi ditentukan oleh seberapa banyak bit yang digunakan untuk encoding. Untuk gambar televisi biasanya digunakan 8 atau 10 bit per sample. Untuk suara digunakan 16, 20 dan 24 bit per sample. Semakin banyak jumlah bit per sample yang digunakan maka semakin baik resolusi sinyal yang dihasilkan. Kesalahan kuantisasi terjadi karena jumlah bit yang terbatas sehingga nilai-nilai tertentu dipaksakan masuk ke level kuantisasi tertentu.
Gambar 2.3. Sinyal PCM
4. http://en.wikipedia.org/wiki/video signal sampling
2.2.2. Proses Konversi Sinyal Analog ke Digital
Sampling
Langkah pertama dalam proses konversi sinyal analog ke digital adalah pencuplikan (sampling) sinyal input analog. Jika proses sampling cukup baik dan inputnya memenuhi kriteria khusus, informasi yang dihasilkannya akan sempurna.
Pada proses sampling ini sinyal analog yang kontinyu diubah menjadi sinyal diskrit dengan cara dicuplik dengan waktu pencuplikan yang tetap. Kita sebut periode sampling / TS . Keluaran dari proses sampling adalah sinyal diskrit. Sebagai contoh bila x(t) adalah fungsi sinusoida, x(t) = A cos (2 π Ft + θ) maka sinyal hasil sampling adalah : x(n TS) = A cos (2 π F n TS + θ )
x(n) = x(n TS) = A cos (2 π F n /FS + θ ) = A cos (2 π (F /FS ) n + θ ) = A cos (2 π f n + θ )
xε (n) x(nT)
x(n) Blok
Sampling
Blok Kuantisasi
Blok Pengkodean
x(t) 101011
Sinyal kontinyu
Sinyal diskrit bernilai kontinyu
Sinyal diskrit bernilai diskrit
Sinyal digital (biner)
Gambar 2.4. Proses Konversi Sinyal Analog ke Digital
F F
Sf =
Maka :
Dimana : f = frekuensi sinyal diskrit hasil sampling F = frekuensi sinyal analog sebelum disampling FS = frekuensi sampling
Aliasing
Aliasing adalah sebuah efek yang menyebabkan dua atau lebih sinyal kontinyu yang menjadi alias antara yang satu dengan yang lainnya ketika disampling.
Aliasing juga mengacu pada distorsi yang disebabkan oleh sebuah sinyal diskrit hasil sampling ketika direkontruksi kembali maka akan muncul sebagai alias dari sinyal aslinya. Aliasing tentu saja tidak dikehendaki karena ketika sinyal-sinyal diskrit tersebut direkonstruksi maka kita tidak mengetahui sinyal hasil rekontruksi itu berasal dari sumber yang mana.
Alias dari sinyal x(t) = A cos 2 π Ft adalah : xn (t) = A cos 2 π (F + FS k) t
dimana: k bilangan bulat = kelipatan dari frekuensi sampling
Syarat agar tidak terjadi aliasing adalah frekeunsi sampling minimal harus dua kali frekuensi sinyal analog yang akan disampling :
Inilah yang dinamakan Theorema Nyquist (Nyquist–Shannon sampling theorem)
Kuantisasi
Langkah kedua dalam konversi sinyal analog ke digital adalah proses yang disebut kuantisasi. Keluaran dari blok sampling adalah sinyal diskrit yang bernilai kontinyu. Proses selanjutnya adalah mengubah sinyal diskrit kontinyu tersebut menjadi sinyal diskrit yang bernilai diskrit yaitu dengan cara memberikan nilai dengan beberapa tingkatan/level amplitudo sinyal. Jarak antara dua tingkatan yang berdekatan disebut resolusi ( = ∆ ). Langkah ini disebut kuantisasi.
Nilai sinyal diskrit keluaran blok sampling diubah ke tingkatan terdekat pada tingkatan-tingkatan yang telah ditentukan. Ada dua cara mengubah nilai sinyal diskrit bernilai kontinyu yaitu : pembulatan ke atas dan pembulatan ke bawah. Cara
F
S≥ 2F
pembulatan ke atas yaitu jika nilai sinyal diskrit di atas titik tengah antara 2 tingkatan maka akan didefinisikan masuk ke tingkatan di atasnya. Sedangkan untuk pembulatan ke bawah semua nilai diantara 2 tingkatan dimasukkan ke tingkatan di bawahnya.
Misalkan diketahui keluaran sinyal diskrit hasil sampling adalah :
Tabel 2.1. Nilai-nilai kuantisasi untuk sinyak diskrit x(n) dan error kuantisasinya
n x(n) x(n)
bulat bawah
x(n)
bulat atas
e
ε = xε (n) – x(n) bulat atas0 1 1.0 1.0 0.0
1 0.9 0.9 0.9 0.0
2 0.81 0.8 0.8 - 0.01
0.9n , untuk n
≥
0 0 , untuk n < 0{
X(n) =
Sinyal tersebut dikuantisasi dengan ∆ = 0.1
(0.81)
(0.4782969) (0.53144) (0.59049) (0.6561) (0.729)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
(0.9)
0.1
Gambar 2.5 Level-level kuantisasi
3 0.729 0.7 0.7 - 0.029
4 0.6561 0.6 0.7 0.0439
5 0.59049 0.5 0.6 0.00951
e
ε = adalah koefisien error kuantisasi (untuk pembulatan ke atas)Jika : ∆ adalah resolusi, L adalah banyaknya tingkatan, Xmax adalah nilai X(n) maksimum dan Xmin adalah nilai X(n) minimum maka :
Pengkodean
Langkah terakhir dari konversi sinyal analog ke digital adalah pengkodean (coding). Keluaran dari blok kuantisasi dinyatakan dalam bilangan biner. Tiap tingkatan harus dikodekan secara unik. Jika b adalah banyaknya bit minimum yang harus disediakan dan L adalah banyaknya tingkatan/level kuantisasi maka:
2.2.3. Dasar-Dasar Kompresi Sinyal Video
Kompresi sinyal video mengacu pada pengurangan/pemampatan data yang digunakan untuk mewakili informasi video tanpa mengurangi secara berlebihan terhadap kualitas dari sinyal video tersebut.
Suatu sinyal video digital membutuhkan kecepatan data yang tinggi (bandwidth yang sangat besar) terlebih untuk gambar berkualitas tinggi, data yang
Xmax – Xmin_
∆
+ 1
[ ]
L =
Xmax – Xmin_
L - 1
[ ]
∆ =
e
ε≤ ∆/2
2
b≥ L
digunakan untuk mewakili informasi sinyal video tersebut tentunya lebih besar. Ini membutuhkan spesifikasi perangkat yang memiliki bit rate yang tinggi dan bandwidth yang sangat besar ketika sinyal tersebut ditransmisikan. Akan tetapi sebagian data pada sinyal video tersebut tidak dibutuhkan untuk membentuk kualitas persepsi yang baik karena dapat dengan mudah diperkirakan. Sebagai contoh frame demi frame yang membentuk sebuah film sangat jarang berganti secara tiba-tiba (biasanya membentuk suatu gradasi yang smooth untuk gambar yang bergerak). Apalagi sinyal video mengandung informasi yang berulang-ulang terutama untuk obyek-obyek yang diam. Inilah yang membuat kompresi data bekerja dengan baik terhadap sinyal video.
Kompresi sinyal video dapat membuat ukuran file video jauh lebih kecil dengan kehilangan persepsi yang kecil dalam kualitasnya. Sebagai contohnya DVD menggunakan standar video coding MPEG-2 yang dapat membuat ukuran file 15 sampai 30 kali lebih kecil dari sinyal aslinya, dengan kualitas video yang tinggi.
Akan tetapi di sisi lain penggunaan teknik kompresi yang kurang tepat dapat membuat gambar yang terlihat jelek atau dapat pula kapasitas datanya justru lebih besar.
Teori Dasar Kompresi
Sinyal video pada dasarnya adalah pixel-pixel berwarna 3 dimensi, dimana 2 dimensi mewakili sumbu vertikal-horisontal untuk gambar-gambar bergerak dan 1 dimensi lainnya mewakili domain waktu. Sebuah frame adalah sebuah kumpulan dari semua pixel-pixel dalam domain waktu tertentu. Pada dasarnya sebuah frame adalah sama dengan sebuah still picture (gambar diam). 5.
Data video berisi data spasial dan data perulangan temporal (temporal redundancy). Kemiripan-kemiripannya ini selanjutnya dapat dikodekan dengan mengindentikkan perbedaan-perbedaan kecil diantara sebuah frame (spatial) dan atau diantara frame-frame (temporal). Spatial encoding tersebut dapat dilakukan karena pada kenyataannya mata manusia tidak dapat membedakan perbedaan yang sangat
(luminance) sehingga informasi warna-warna yang identik pada pixel-pixel gambar cukup diwakili suatu data. Cara yang sama digunakan dalam gambar-gambar dengan kompresi JPEG. Sedangkan kompresi temporal redundancy yaitu hanya perubahan dari frame ke frame tersebut yang dikodekan, dan sejumlah pixel-pixel yang identik pada frame-frame tersebut cukup diwakili oleh suatu data.
Kompresi Lossless dan kompresi Lossy
Ada dua macam kompresi data, yaitu lossless dan lossy. Perbedaan antara keduanya sebenarnya mudah dimengerti dari definisi dua kata tadi. Lossless compression berarti bahwa pada suatu data yang dikompres maka tidak akan kehilangan informasi di dalamnya, sementara pada lossy compression maka akan kehilangan informasi yang ada ketika suatu data dikompres.
Secara lebih jelas bisa dikatakan bahwa jika kita men-dekompres informasi yang dikompres dengan menggunakan teknik lossless compression maka kita akan mendapatkan semua informasi sama persis seperti ketika informasi tersebut belum dikompres. Jika dibandingkan secara bit per bit, maka semuanya akan nampak sama persis dan tepat. Ini akan sangat berbeda jika kita menggunakan teknik lossy compression, dimana kita akan kehilangan informasi ketika suatu informasi didekompres. 6. Jika kita lakukan perbandingan informasi asli dengan informasi hasil dekompresi dengan lossy compression, maka akan nampak perbedaan yang terkadang sangat signifikan.
Dalam kehidupan sehari-hari kita sadari ataupun tidak, maka sebenarnya kita sudah menggunakan secara tidak langsung kedua jenis teknologi kompresi data tadi.
Sebagai contoh, kita mengirimkan dokumen .DOC kepada rekan kita, dan karena ukurannya besar maka kita menggunakan Winzip untuk mengkompres agar bisa lebih cepat bila dikirimkan melalui e-mail. Ini berarti kita sudah melakukan kompresi data dengan teknik lossless compression. Sementara itu, jika kita mempunyai kamera digital maka secara tidak langsung kita sudah menggunakan teknik lossy
6. Richards Brice, Newnes Guide to Digital Television, 1st Edition, USA, 2000, op.cit hal 95-96
compression, karena gambar di kamera digital biasanya disimpan dengan format .JPG dan lain sebagainya.
Sementara itu, foto merupakan suatu bentuk data yang agak berbeda dibandingkan dokumen di atas. Untuk dokumen foto maka kita bisa menggunakan lossy compression untuk menghemat ukuran file-nya. Kompresi pada foto bisa diatur sedemikian rupa dan hal tersebut akan mempengaruhi kualitas gambar fotonya.
Sebagai contoh, jika kompresi semakin tinggi maka otomatis kualitas gambar semakin berkurang dan ukuran file gambar juga kecil. Sedangkan jika kita gunakan kompresi yang rendah, maka kualitas gambar semakin bagus tetapi ukuran file gambar akan lebih besar daripada kompresi yang pertama.
Ketika sebuah kompresi lossless digunakan dalam transmisi video (pada kenyataannya jarang digunakan) ukuran file-nya hampir sama besar dan atau mempunyai bit rate yang hampir sama dengan sinyal aslinya. Sebagai konsekuensinya semua perangkat dalam sistem lossless harus dapat berjalan dengan kecepatan data yang tinggi untuk dapat menangani sinyal video tersebut. Ini sama saja dengan menghilangkan tujuan dari teknik kompresi data yang menghendaki kecepatan data yang lebih rendah dengan kualitas yang identik Sehingga dalam prakteknya untuk mentransmisikan sinyal video digunakan kompresi lossy
Kompresi Intraframe dan Interframe 7.
Karena informasi gambar banyak mengandung perulangan (redundancy), TV digital tidak mengirimkan sebanyak 25 frame per detik tetapi hanya mengirimkan satu frame referensi, selanjutnya mengirimkan kode-kode perbedaan yang terjadi antara frame-frame yang berurutan karena bagian frame yang masih sama merupakan redundancy yang boleh dibuang. Kesalahan dapat terjadi pada bagian yang bergerak cepat, dimana bagian itu masuk pada frame berikutnya. Jika parameter kompresi dipilih dengan benar metode pembuangan informasi yang berulang ini tetap akan menghasilkan informasi gambar yang berkualitas tinggi. Pembuangan temporal
redundancy ini terjadi dari frame ke frame berikutnya sehingga disebut kompresi interframe.
Teknik ini lebih cepat dan ukuran filenya lebih kecil daripada kompresi intraframe dan lebih sesuai untuk video yang langsung di-play back (diputar) sedangkan hal ini akan menimbulkan masalah yang besar ketika hasil kompresi interframe ini diedit ulang. Karena secara prinsip kompresi interframe mengkopi data identik dari satu frame ke frame lainnya, sehingga ada informasi yang dihilangkan (cut out) dan selanjutnya informasi yang hilang tidak dapat direkonstruksi kembali.
Ketika diedit ulang hasil kompresi interframe akan tampak perubahan yang kasar/kaku, khususnya untuk obyek-obyek yang bergerak.
Beberapa format video seperti DV mengkompresi tiap frame secara independen seolah-olah semua frame tersebut tampak seperti gambar-gambar diam yang saling tidak berhubungan satu sama lainnya. Teknik ini dinamakan kompresi intraframe. Kompresi intraframe bekerja dengan mengidentikkan informasi- informasi yang sama pada sebuah frame seperti kesamaan dalam hal warna, bentuk, brightness dan sebagainya dalam satu kode. Sedangkan perubahan-perubahan yang terdapat dalam frame tersebut dikodekan tersendiri.
Misalnya gambar langit, rumput, gunung dan sebagainya mempunyai daerah warna dan brightness yang sama (spatially correlated) dan cenderung tidak bergerak pada gambar TV. Sebagai pengganti untuk setiap pixel dari 576 garis yang mengandung informasi gambar langit hanya dikirimkan sebuah kode untuk mewakili elemen yang pertama dan yang lainnya hanya diperintahkan untuk mengirim beberapa kali untuk menandai batas gambar langit. Dengan cara ini penurunan bit rate dapat dilakukan secara drastis. Keuntungan lainya adalah pengeditan pada hasil kompresi intraframe hampir semudah mengedit sinyal video aslinya yang belum dikompresi
Statistical Redundancy
Pada dasarnya mata manusia tidak dapat menangkap perubahan yang cepat pada gambar, baik itu perubahan detail gambar sesaat, sedikit perubahan warna dan sebagainya. MPEG (Motion Picture Expert Group) memanfaatkan kelemahan mata manusia ini dengan cara pembuangan informasi yang berulang dan memprediksi informasi gambar selanjutnya. Hal ini dapat dilakukan karena gambar diberikan 25 kali tiap detiknya. Jika pada suatu tayangan terdapat gambar yang bergerak, gambar tersebut pasti bergerak ke arah tertentu. Arah dan kecepatan gerak dari gambar tersebut dapat diprediksi secara matematis untuk frame selanjutnya. Sehingga informasi gambar tersebut tidak lagi dikirimkan tetapi cukup informasi gerakan saja yang dikirimkan.
2.2.4. Video MPEG
Pembentukan Video MPEG
Pada bagian ini akan diuraikan mengenai pembentukan Video MPEG yang merupakan standar utama dalam teknik kompresi sinyal video broadcast. Untuk sistem televisi analog, beberapa stasiun televisi di dunia telah menggunakan standar MPEG-1 dalam kompresi sinyal videonya. Sedangkan untuk sistem digital broadcast, kompresi sinyal video menggunakan standar MPEG-2 sebagai standar digital broadcast.
Televisi analog mengirimkan gambar secara terus menerus, untuk sistem PAL 625 garis per frame, 25 frame per detik, meskipun gambar yang dikirimkan untuk tiap frame adalah gambar diam. Sementara pada sistem televisi digital, gambar dibagi- bagi ke dalam segmen-segmen yang berisi elemen-elemen gambar terkecil disebut pixel. Pixel tersebut terbentuk dari bit stream yang mengandung informasi tentang posisi koordinat pixel pada gambar serta level luminance dan chrominance.
Segmentasi dari sebuah tayangan dimulai dari sebuah sample block/pixel block berupada matrix 8 x 8 yang mempunyai nilai referensi dalam bentuk time domain. Bentuk time domain yang sangat informatif ini menyatakan informasi level luminance dan chrominance setiap pixel. Sample block ini mempresentasikan area dari sebuah tayangan. Penerima televisi digital melakukan decoding pixel demi pixel dari informasi digital ini untuk membentuk frame yang lengkap dengan hasil yang mendekati sempurna. 8.
Gambar. 2.7. Sample Block berupa matrix pixel 8 x 8 Gambar 2.6. Pixel-pixel yang membentuk sebuah frame gambar
8. Mauri Kangas 2002 MPEG-1,2.ppt/24.02.2002/Mauri Kangas
Televisi berwarna menggabungkan tiga warna dasar RGB (Red, Green, Blue) dengan komposisi tertentu akan menghasilkan warna-warna lain, dengan informasi luminance Y :
EY = 0.3 ER + 0.59 EG + 0.11 EB
Konversi sinyal televisi digital dari sinyal televisi analog dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
• Composite Coding
Digitalisasi sinyal analog composite dengan sub-nyquist sampling akan menghasilkan bit stream yang masih mengandung sifat-sifat sinyal input dimana terdapat pengulangan (sequence) dari field tayangan.
• Component Coding
Sebelum encoding, sinyal analog composite diuraikan terlebih dahulu menjadi informasi luminance, chrominance CR dan chrominance CB. Dengan demikian terdapat color coding yang independen sehingga memungkinkan banyak option dalam proses digitalisasi.
Component Coding lebih banyak dipergunakan dalam proses digitalisasi, meskipun membutuhkan data rate yang lebih besar. Component coding menawarkan kualitas yang baik dan dapat dilakukan penyesuaian bit rate sesuai dengan kebutuhan.
Sebagai konsekuensi dari konversi sinyal analog ke sinyal digital, model video digital mempunyai dua dimensi, yaitu dimensi spatial dan dimensi temporal.
Sampling dilakukan pada bidang spatial pada posisi yang sama setiap line-nya dan pada bidang temporal untuk masing-masing field. Kerangka sample yang digunakan adalah kerangka tiga dimensi rekomendasi dari ITU-R BT. 601. Kerangka yang paling banyak digunakan adalah kerangka dengan format [4:4:4] dan format [4:2:2]
seperti pada gambar 2.8. dan gambar 2.9. Untuk kualitas yang lebih rendah digunakan format [4:1:1].
Pada titik sample pertama dalam garis scanning, semua komponen luminance dan chrominance disampling, sedangkan pada titik sample ke-2, ke-3 dan ke-4 hanya komponen luminance saja yang disampling. Kemudian pada titik sample ke-5 dilakukan lagi sampling lengkap pada komponen luminance dan chrominance, demikian seterusnya sampai dengan titik terakhir dari garis scanning tersebut.
Disini terlihat arti dari format [4:1:1] tersebut dan perbandingan kualitasnya dengan format [4:4:4] dan format [4:2:2]. Pengurangan sample chrominance pada format [4:2:2] merupakan reduksi bit rate sementara kualitasnya masih layak dalam dunia broadcast.
Gambar 2.8. Kerangka 3 Dimensi Format 4:4:4 FORMAT 4:4:4
Sampling hanya dilakukan pada sinyal yang mengandung informasi gambar seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.9. Untuk sinyal video analog PAL composite 625/50, periode garis scanning-nya adalah sebesar 64 µs dimana frekuensi garis scanning horisontal-nya sebesar 15625 Hz. Jumlah sample Y per total garis dapat dihitung dengan formula :
Y = Fs /fH = 13.5 MHz / 15625 Hz = 864 sample Dimana : Fs = frekeunsi sampling video sebesar 13.5 MHz
fH = frekuensi scanning horisontal
Dengan cara yang sama, untuk standar NTSC/60 diperoleh sample Y sebanyak 858 (0-857). Untuk pengambilan sample chrominance, frekuensi sampling- nya setengah dari frekuensi luminance sehingga masing-masing sample CB dan CR
berjumlah 429 (0-428 untuk 525/60) dan 432 (0-431untuk 625/50). Jika seluruh Gambar 2.9. Kerangka 3 dimensi format 4:2:2 dan format 4:1:1
FORMAT 4:2:2 FORMAT 4:1:1
adalah sebesar 13.5 MHz. Sample Y ditambah dengan 2 x 6.5 M sample CB + CR
diperoleh sample rate sebesar 27 M sample/s.
2.2.5. Beberapa Standar Teknologi Kompresi Video
9.MPEG singkatan dari Moving Picture Experts Group. Pada awalnya MPEG adalah sebuah kelompok kerja ISO/IEC yang didirikan pada tahun 1988 untuk mengembangkan standar-standar bagi format audio video digital. Pada saat ini dalam perkembangannya telah ada 5 standar MPEG yang telah digunakan. Tiap-tiap standar kompresi didesain untuk aplikasi-aplikasi khusus dan bit rate tertentu. Kelima standar MPEG tersebut adalah :
MPEG-1
Didesain untuk bit rate 1.5 Mbit/sec. Merupakan standar bagi kompresi gambar- gambar bergerak dan audio. Didasarkan pada aplikasi-aplikasi video CDROM dan merupakan sebuah standar untuk video yang amat popular di internet. MPEG- 1 ditransmisikan dalam bentuk file-file .mpg dan kualitas videonya setara dengan VHS, tetapi jika source videonya bagus dengan bit rate yang cukup, kualitasnya melebihi VHS. Dalam perkembangannya, level 3 dari MPEG-1 adalah standar yang paling popular untuk kompresi audio digital dan dikenal dengan MP3.
MPEG-1 merupakan standar kompresi untuk VideoCD dan merupakan format video yang paling popular dipergunakan di Asia.
H.261
H.261 adalah standar ITU yang didesain untuk komunikasi dua arah melalui kabel ISDN (video conferencing) dan mendukung kecepatan data 64Kbit/s.
Algoritmanya didasarkan pada DCT dan diimplementasikan dalam perangkat keras atau perangkat lunak. H.261 ini menggunakan teknik kompresi interframe dan intraframe. H.261 mendukung resolusi CIF dan QCIF.
MPEG-2
Secara teknis MPEG-2 part 2 dimasukkan oleh ITU sebagai standar kompresi
9. http://en.wikipedia.org/wiki/video codecs
H.262. MPEG-2 ini didesain untuk bit rate antara 1.5 sampai dengan 15 Mbit/sec.
Dipergunakan sebagai standar bagi Digital Broadcast Television dan format DVD. Perbedaan yang paling mencolok dari MPEG-1 adalah MPEG-2 dapat menangani kompresi interlaced video secara efisien. Skala MPEG-2 juga sangat baik untuk resolusi dan bit rate format HDTV.
H.263
H.263 merupakan standar ITU yang dikembangkan berdasarkan H.261 dengan perbaikan pada kualitas sinyal video melalui modem. H.263t mendukung resolusi CIF, QCIF, SQCIF, 4CIF dan 16CIF.
MPEG-4
MPEG-4 part 2 merupakan standar untuk kompresi multimedia dan Web. MPEG- 4 didesain sebagai kompresi berdasarkan obyek dan biasanya dipergunakan bersama-sama dengan VRML (Virtual Reality Modeling Language). Obyek- obyek individual dalam sebuah scene masing-masing dipisahkan tersendiri untuk kemudian bersama-sama dikompresi menghasilkan file MPEG-4. Hasilnya adalah kompresi yang sangat efisien, scalable dari bit rate yang rendah sampai bit rate yang sangat tinggi. Ini juga memberikan kesempatan kepada para pengembang aplikasi multimedia untuk mengontrol obyek secara bebas dalam sebuah scene sehingga terkesan lebih interaktif.
MPEG-4 Part 10
Secara teknis oleh ITU dimasukkan sebagai standar kompresi H.264. Standar baru ini merupakan standar teknologi kompresi yang saat ini gencar dikembangkan oleh ITU dan MPEG untuk kebutuhan multimedia dengan berbagai aplikasi yang luas. Standar ini memperbaiki kualitas dari standar MPEG- 2 part 2 dan baru-baru ini diadopsi ke dalam produk-produk perusahaan multimedia seperti PlayStation Portable, iPod, Nero Digital product suite, Mac OS X v10.4, dan juga HD DVD/Blu-ray Disc
MPEG-7
Standar ini saat ini masih sedang dikembangkan dan juga berbasis penggunaan pada aplikasi-aplikasi multimedia (Multimedia Content Description Interface).
Ketika dirilis nantinya para ahli pengembang MPEG berharap bahwa MPEG-7 akan dapat menjadi sebuah framework bagi multimedia content menyediakan informasi-informasi tentang content manipulation, filtering dan personalization juga integritas dan keamanan dari content tersebut. Kebalikan dari standar-standar MPEG sebelumnya yang merupakan actual content, MPEG-7 mewakili informasi-informasi tentang content tersebut.
MPEG-21
Standar ini baru saja dirilis, dinamakan juga sebagai Multimedia Framework.
MPEG-21 menggambarkan elemen-elemen yang dibutuhkan untuk membangun sebuah infrastruktur bagi pengiriman dan kebutuhan multimedia content dan bagaimana mereka berhubungan satu sama lainnya.
DivX®
DivX® adalah salah satu nama merk terpopular dari teknologi kompresi sinyal video. Dengan teknologi Video DivX®, anda dapat melakukan kompresi tape VHS ke ukuran 1/100 dari ukuran aslinya, atau melakukan kompresi DVD ke 1/10 dari nilai aslinya. Kompresi Video DivX® begitu efisien sehingga dapat memasukan semua data DVD ke dalam bentuk data CD tanpa merasa kehilangan dari segi kualitas videonya.
Windows Media Video (WMV)
Windows Media Video (WMV) adalah teknologi kompresi video yang dikembangkan oleh Microsoft sebagai bagian dari Windows Media framework.
Codec ini terutama dikembangkan untuk aplikasi-aplikasi streaming yang memiliki bit rate yang rendah. Saat ini Windows Media Video version 9 diakui sebagai standar oleh SMPTE sedangkan versi-versi sebelumnya tidak diakui sebagai standar kompresi video.
2.3. Perkembangan Teknologi seluler
Tujuan sistem komunikasi bergerak adalah menyediakan bermacam-macam layanan komunikasi untuk setiap orang, setiap waktu dan sembarang tempat.
Layanan-layanan tersebut seperti data dengan kecepatan tinggi, kualitas video dan multimedia sebaik sinyal suara. Teknologi yang dibutuhkan untuk memenuhi tantangan ini pada saat ini dikenal sebagai sistem selular generasi ketiga (3G). Sistem generasi pertama berupa sistem komunikasi bergerak analog yang didesain untuk melayani komunikasi suara. Sistem selular generasi kedua berupa sistem komunikasi digital yang juga melayani komunikasi suara. Pada sistem generasi ketiga (3G) komunikasi digital tidak hanya untuk suara tetapi telah berorientasi pada layanan multimedia.
2.3.1 Sistem seluler generasi pertama
Sistem seluler generasi pertama umumnya menggunakan teknik modulasi frekuensi (FM) analog. Advance Mobile Phone System (AMPS) merupakan sistem generasi pertama yang terkemuka. AMPS dikembangkan oleh Bell Telephone System.
AMPS mempergunakan teknologi FM untuk transmisi suara dan pensinyalan digital untuk mengontrol informasi. Sistem generasi pertama yang lain sebagai berikut:
• Narrowband AMPS (NAMPS)
• Total Access Cellular System (TACS)
• Nordic Telephone System (NMT-900)
Semua sistem selular generasi pertama mempergunakan Frequency Division Multiple Access (FDMA) dengan tiap kanal menunjukkan pita frekuensi yang unik dalam kelompok sel.
2.3.2 Sistem seluler generasi kedua
Sistem generasi kedua menggunakan teknik kompresi dan pengkodean teknologi digital (suara dan data dikodekan sebagai digital bit stream).Semua sistem generasi kedua mempergunakan skema modulasi digital. Multiple akses seperti Time
Divison Multiple access (TDMA) dan Code Division Multiple Access (CDMA) dipergunakan disamping FDMA. Selain itu pada sistem seluler 2G juga ditambahkan service-service baru seperti SMS (Short Messaging Service). Aplikasi sistem seluler generasi kedua antara lain:
• United States Digital Cellular (USDC) standar IS-54 dan IS-136
• Global Sistem for Mobile Communications (GSM)
• iDEN
• DECT dan PHS
• Pacific Digital Cellular (PDC)
• CDMAOne
Sebelum menuju ke sistem seluler generasi ketiga, teknologi transisi dari teknologi 2G ke 3G yaitu GPRS (General Packet Data Services) yang dianggap sebagai generasi 2.5G yang memungkinkan transmisi data multimedia pada bit rate 115 Kbps. Untuk memperbaiki kecepatan pengiriman data pada GPRS dikembangkan teknologi EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) dengan bit rate 384 kbps yang dianggap sebagai generasi 2.75G. Beberapa kalangan menganggap teknologi EDGE sudah memasuki era generasi seluler ketiga.
2.3.3 Sistem seluler generasi ketiga
Sistem seluler generasi ketiga didesain untuk menyediakan layanan pita lebar seperti akses internet kecepatan tinggi, transmisi video dan gambar berkualitas sebaik jaringan tetap. Syarat utama sistem seluler generasi ketiga adalah:
• Kualitas suara sebaik PSTN.
• Mendukung data kecepatan tinggi. (secara teoritis 384 kbps ketika sedang bergerak dan 2 Mbps dalam keadaan diam)
• Efisien dalam penggunaan spektrum radio.
• Mendukung bermacam-macam perangkat komunikasi bergerak.
• Sesuai dengan jaringan yang sudah ada dan fleksibel terhadap layanan dan teknologi baru.
• Berbasis pada teknologi IP architecture
Gambar 2.10 menunjukkan evolusi sistem seluler dari generasi ke generasi.
Gambar 2.10. Evolusi Sistem Seluler Generasi Ketiga 10.
BAB III
IMPLEMENTASI SISTEM
Pada bagian awal dari bab ini akan diuraikan mengenai proses dasar pengolahan materi berita yang berkaitan dengan pelaksanan Tugas Akhir ini meliputi:
proses recording dan peralatan yang dibutuhkan dalam proses tersebut, proses capturing dengan menggunakan software adobe premier 6.x, dan proses kompresi file video dengan beberapa tool video codec. Selain itu dalam bab ini juga akan diuraikan mengenai proses transfer materi berita menggunakan jaringan 3G/UMTS dari handset ke FTP server kantor pemberitaan televisi. Di bagian akhir bab ini juga diuraikan teknik pengiriman materi berita melalui teknologi Satellite News Gathering (SNG) yang selama ini telah diterapkan oleh PT Televisi Transformasi Indonesia (TransTV).
3.1. Proses Pengolahan Materi Berita
Untuk dapat digunakan sebagai materi dalam pemberitaan, hasil rekaman gambar video dari lokasi/site melalui proses pengolahan yang panjang. Selama ini proses dimulai dari pengambilan gambar dengan camcorder di lokasi. Transfer materi berita dari lokasi ke kantor pusat pemberitaan dilakukan dengan berbagai teknik yang akan dibahas pada bagian selanjutnya. Kemudian hasil rekaman materi ditransfer ke dalam format digital (digitasi) untuk proses pengeditan. Hasil proses pengeditan yang telah siap digunakan disimpan ke server news untuk kemudian diolah oleh news control room menjadi berita.
Pembahasan mengenai proses pengolahan materi berita selanjutnya difokuskan menjadi 3 hal pokok yang berkaitan dengan pelaksanan Tugas Akhir ini yaitu : proses recording, capturing dan kompresi video yang masing-masing akan diuraikan dalam bab ini.
3.1.1. Recording Camcorder
Untuk merekam sebuah kejadian/event di lokasi sumber berita dibutuhkan sebuah camcorder dan media penyimpan (video cassete). Camcorder adalah sebuah peralatan elektronik portable (biasanya adalah sebuah kamera digital) yang merekam gambar-gambar video dan audio ke dalam media penyimpan. Camcorder terdiri dari kamera dan recorder dalam satu unit, sehingga dari sinilah nama tersebut berasal.
Camcorder terdiri dari 3 komponen utama yaitu : Lensa, imager dan recorder.
Lensa bertugas mengumpulkan dan memfokuskan cahaya ke sebuah imager. Lensa adalah komponen pertama dalam camcorder, biasanya memiliki beberapa parameter yang bisa diatur menurut kebutuhan (adjustments) secara otomatis/elektronis maupun
Panasonic AJD-400
Sony DSR-PD 150 Panasonic AG-DVC 15
Gambar 3.1. Beberapa contoh professional camcorder dengan 3-CCD
Sony DSR-PD 170
masuk ke dalam lensa, zoom untuk memperbesar dan memperkecil gambar obyek, dan shutter-speed, untuk mengatur kecepatan penangkapan gambar dalam obyek- obyek yang bergerak. Bagian yang kedua adalah imager. Imager biasanya menggunakan charge-coupled device (CCD) atau sensor CMOS pada camcorder modern, yang pada awalnya digunakan vidicon tubes, berfungsi mengubah cahaya yang dipantulkan oleh sebuah gambar/obyek ke dalam sinyal-sinyal elektris. Dan bagian yang terakhir adalah recorder yang berfungsi untuk mengkodekan dan menyimpan sinyal video ke dalam bentuk media penyimpanan (kaset/file).
DV Cassette
Digital video (DV) adalah sebuah format video digital yang pertama kalinya diperkenalkan pada tahun 1994 dan dalam bentuk format kaset yang lebih kecil dinamakan MiniDV telah menjadi standar bagi produksi home & semiprofessional video. Terkadang juga digunakan secara profesional dalam pembuatan film dan Electronic News Gathering (ENG).
Ada beberapa varian untuk standar DV untuk penggunaan secara profesional, diantaranya adalah format DVCAM yang dikembangkan oleh Sony dan format DVCPRO yang dikembangkan oleh Panasonic. Versi High-Definition dari DV juga telah dikembangkan dinamakan HDV yang secara teknis sangat berbeda dengan format DV yang lainnya karena menggunakan format kompresi MPEG-2, resolusi
Gambar 3.2. Kaset MiniDV
