ANALISIS DAN SIMULASI CABAC ( CONTEXT ADAPTIVE BINARY ARITHMETIC CODING ) PADA PENGKODEAN H.264 UNTUK APLIKASI MELALUI JARINGAN WIRELESS LAN

(1)

ANALISIS DAN SIMULASI CABAC ( CONTEXT ADAPTIVE BINARY ARITHMETIC CODING ) PADA PENGKODEAN H.264 UNTUK APLIKASI MELALUI JARINGAN

WIRELESS LAN

Fina Karunia Putri¹, Iwan Iwut Tritoasmoro², Arief Suryadi³

¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom Abstrak

Dalam dunia multimedia gambar dan video merupakan bagian yang selalu berkaitan. Video terdiri dari sederetan citra yang terdiri beberapa pixel, untuk menyimpan dan mentransmisikan

informasi video diperlukan kapasitas memori dan bandwidth yang besar

Untuk menghasilkan tingkat kompresi tinggi dan bitrate yang kecil maka dikeluarkan standar H.264 AVC. H.264 mendesain Video Coding Layer dan Network Abstraction Layer. Video Coding Layer pada H.264 memiliki elemen dasar yang sama dengan standar pengkodean video

sebelumnya yaitu prediksi, transformasi, kuantisasi dan pengkodean entropi. Perubahan pada H.264 terletak pada detail dari elemen dasar dengan adanya penambahan deblocking filter Pada tugas akhir ini dianalisa dan disimulasikan kinerja encoder – decoder pengkodean H.264 melalui jaringan Wireless LAN. Masukan video berasal dari gambar yang diambil dari TV Tuner, kamera dan didownload. Pengkodean entropi yang digunakan adalah CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding ). Sistem enkoder-dekoder H.264 yang menggunakan software referensi Joint Model (JM)1.7, sedangkan untuk analisis teknik pengkodean H.264 menggunakan program aplikasi Evalvid Tool dan NS-2 untuk simulasi jaringan wireless IP 802.11.

Dengan teknik pengkodean H.264 pada pengujian sistem tanpa melewati model jaringan Wireless LAN bitrate maksimum dari hasil pengujian diperoleh pada video sequence Stefan yaitu 8597,28 Kbps sedangkan untuk bitrate minimum diperoleh pada video sequence Naa yaitu 2276,66 Kbps. Kinerja maksimum dari pengkodean H.264 melalui model jaringan Wireless LAN didapat pada daerah QP 11 sampai 23 yaitu berkisar antara 38 dB sampai 41 dB. Hasil ekivalensi skala penilaian secara subjektif dengan skala penilaian objektif, karakteristik masukan gambar yang banyak melakukan pergerakan memiliki nilai yang paling rendah sedangkan karekteristik masukan gambar yang tidak banyak melakukan pergerakan memiliki nilai yang tinggi. Kata Kunci : pengkodean H264, CABAC, Wireless LAN

(2)

Abstract

In multimedia images and videos are always related parts. Video consists of a series of images comprising a few pixels, to store and transmit video information necessary large capacity of memory and bandwidth.

To produce a high compression rate and the small bitrate then issued a coding standard in video compression and called AVC H.264 standard. H.264 has been designed Video Coding Layer and Network Abstraction Layer. Video Coding Layer on H.264 has the same basic elements with the previous video coding standards such as prediction, transformation, quantization and entropy coding. Modification of H.264 lies in the detail of the basic elements with the addition of deblocking filter

In this final assignment is analyzed and simulated the performance of encoder - decoder H.264 by using Wireless LAN network. Video input taken from TV tuner, mobile phone camera and

downloaded from internet. Entropy coding in H264 coding is CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding). H264 encoder-decoder system uses Joint Model reference software (JM) 1.7, whereas for the analysis of H.264 coding techniques using application programs Evalvid Tool and NS-2 wireless IP 802.11 network for simulations.

In the system without passing through the Wireless LAN network model, maximum bitrate of the test results obtained at the Stefan video sequence is 8597.28 Kbps whereas the minimum bitrate for a video sequence obtained at the Naa 2276.66 Kbps. Maximum performance of H.264

encoding through Wireless LAN network model obtained on the QP region of 11 to 23 ranged from 38 dB to 41 dB. Equivalence results in a subjective rating scale with an objective rating scale, the characteristics of the input images do a lot of movement has the lowest value while the characteristics of the input image that is not much movement has a high value.

Keywords : H264 coding, CABAC, Wireless LAN.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

(3)

1 BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Semakin berkembangnya aplikasi video dalam dunia telekomunikasi dan multimedia, maka dibutuhkan suatu standar pengkodean video baru yang dapat meningkatkan tingkat kompresi dan dapat dengan mudah diaplikasikan pada berbagai layanan yang ada. Oleh karena itu untuk menjawab kebutuhan tersebut, ITU-T bekerjasama dengan MPEG mengeluarkan standar terbaru yaitu H.264/AVC (Advanced Video Coding). H. 264 atau MPEG-4 Part 10 merupakan standar video kompresi generasi berikutnya dari standar MPEG-4.

Standar H.264 AVC ini memiliki kelebihan laju bitrate yang tinggi dan kompatibilitas serta sebagai standar yang mampu menghasilkan tingkat kompresi tinggi sekaligus merupakan standar yang ” network-friendly ” untuk berbagai macam layanan video telephony, storage,

broadcast, dan streaming.

Oleh karena itu, pada penelitian Tugas Akhir ini telah dilakukan analisa dan simulasi performansi aplikasi pengiriman video melalui jaringan Wireless LAN menggunakan pengkodean H264/AVC dengan entropy coding CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic

Coding ).

1.2 TUJUAN

Tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini antara lain :

1. Mensimulasikan Encoder – Decoder main profile pada teknik pengkodean H.264/AVC dalam hal ini menggunakan entropy coding CABAC (Context Adaptive

Binary Arithmetic Coding ).

2. Membuat simulasi model jaringan Wireless LAN

3. Melakukan analisis terhadap kinerja Encoder – Decoder main profile pada teknik pengkodean H.264/AVC dalam hal ini menggunakan entropy coding CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding ) baik secara langsung maupun dengan model jaringan Wireless LAN

(4)

PENDAHULAN

Analisis dan Simulasi CABAC ( Analisis dan Simulasi CABAC ( Analisis dan Simulasi CABAC (

Analisis dan Simulasi CABAC ( Context Context Context Context Adaptive BinaryAdaptive BinaryAdaptive BinaryAdaptive Binary Arithmetic Coding Arithmetic Coding Arithmetic Coding Arithmetic Coding ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean H.264 Untuk Aplika

H.264 Untuk Aplika H.264 Untuk Aplika

H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan si Melalui Jaringan si Melalui Jaringan si Melalui Jaringan Wireless Wireless Wireless Wireless LANLANLANLAN

2 1.3 RUMUSAN MASALAH

Masalah yang akan dirumuskan dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Bagaimana mensimulasikan teknik pengkodean H.264/AVC pada main profile dengan entropy coding CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding ). 2. Bagaimana melakukan pengukuran secara offline.

3. Bagaimana pengaruh penggunaan entropy coding CABAC (Context Adaptive Binary

Arithmetic Coding ) terhadap bitrate, PSNR, Packet loss dan MOS.

4. Bagaimana penilaian kualitas video hasil pengkodean baik secara objektif maupun subjektif.

1.4BATASAN MASALAH

Masalah yang dibahas dalam penelitian Tugas Akhir ini dibatasi sebagai berikut :

1. Data video masukan software memiliki format Common Intermediate Format (CIF) yang berukuran 352 x 288 pixel

2. Parameter kinerja yang diamati adalah Peak to peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ,

bit rate, dan Packet loss

3. Model pengkodean H264 menggunakan software referensi JM1.7 dan modul Evalvid 4. Jaringan Wireless LAN disimulasikan dengan mengunakan NS versi 2.28

5. Mode pengkodean entropy yang digunakan menggunakan CABAC ( Context

Adaptive Binary Arithmetic Coding ).

6. Kriteria video yang diamati adalah video dengan gambar diam (tidak berpindah tempat) dan video dengan gambar bergerak ( berpindah tempat ).

(5)

PENDAHULAN

Analisis dan Simulasi CABAC ( Context Context Context Context Adaptive BinaryAdaptive BinaryAdaptive BinaryAdaptive Binary Arithmetic Coding Arithmetic Coding Arithmetic Coding Arithmetic Coding ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean H.264 Untuk Aplika

H.264 Untuk Aplika H.264 Untuk Aplika

H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan si Melalui Jaringan si Melalui Jaringan si Melalui Jaringan Wireless Wireless Wireless Wireless LANLANLANLAN

3 1.5 METODOLOGI

Metode penelitian yang akan digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah : 1.5.1 Bentuk Penelitian

Penelitian dilakukan berupa simulasi pada program aplikasi serta menganalisa performansi dari hasil simulasi tersebut.

1.5.2 Teknik Pengumpulan Data

Data diperoleh dengan cara mengamati kinerja dari simulator yang digunakan yaitu dengan mengamati parameter – parameter PSNR, Bitrate, Paket Loss dengan QP (Quantisasi Parameter )yang berbeda-beda untuk setiap inputan video.

1.5.3 Tahapan Perancangan model & Simulasi Program

Tahapan dalam perancangan dan simulasi program antara lain: • Study Literatur

Dilakukan dengan cara membaca referensi untuk memngetahui performansi pengkodean standar H264 /AVC

• Implementasi Program

Menggunakan program simulasi, untuk bagian Codec menggunakan software referensi JM1.7 sedangkan untuk simulasi model kanalnya menggunakan simulator NS2

1.5.4 Analisis Hasil Simulasi

Melakukan analisis parameter – parameter diantaranya PSNR, Bitrate, Paket Loss dengan QP (Quantisasi Parameter )yang berbeda-beda untuk setiap inputan video 1.5.5 Penarikan Kesimpulan

Membuat kesimpulan akhir berdasarkan hasil simulasi yang diperoleh dan memberikan saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

(6)

51

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian Tugas Akhir ini antara lain sebagai berikut :

1. Pada pengujian sistem tanpa melewati model jaringan Wireless LAN dengan menggunakan QP yeng berbeda – beda dari 0 sampai dengan 31 diperoleh nilai bitrate yang semakin menurun seiring dengan kenaikan nilai QP, penurunan nilai bitrate untuk setiap masukan video sequence selain dipengaruhi oleh karakteristik masukan video juga dipengaruhi oleh adanya proses kuantisasi.

2. Bitrate maksimum dari hasil pengujian diperoleh pada video sequence Stefan yaitu 8597,28 Kbps sedangkan untuk bitrate minimum diperoleh pada video sequence Naa

yaitu 2276,66 Kbps.

3. PSNR yang dihasilkan dari pengujian sistem tanpa melalui model jaringan Wireless LAN nilai PSNR akan menurun seiring dengan kenaikan nilai QP, perubahan nilai PSNR pada nilai QP yang rendah banyak dipengaruhi oleh jumlah paket yang hilang. Hal ini diakibatkan karena pada PQ yang rendah dihasilkan bitrate yang tinggi sehingga jaringan banyak dibanjiri oleh data dan pada kondisi ini jaringan tidak mampu menampung data kemudian sebagian data akan dibuang dan menyebabkan paket loss.

4. Pada pengujian sistem dengan melewati model jaringan Wireless LAN dengan menggunakan QP yeng berbeda – beda dari 0 sampai dengan 31 untuk setiap masukan video dihasilkan nilai PSNR yang bervariasi sesuai dengan kondisi QP, pada saat QP antara 0 sampai dengan 11 nilai PSNR relative rendah berkisar antara 10 – 20 dB, pada saat QP 11 sampai 23 PSNR cenderung meningkat, pada saat nilai QP 21 sampai 31 nilai PSNR kembali menurun. Gejala yang terjadi ini dipengaruhi oleh jumlah paket loss dan nilai QP.

(7)

KESIMPULAN DAN SARAN

Analisis dan Simulasi CABAC ( Context Context Context Context Adaptive BiAdaptive BiAdaptive BiAdaptive Binarynary Arithmetic Coding narynaryArithmetic Coding Arithmetic Coding Arithmetic Coding ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean ) pada Pengkodean H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan

H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan

H.264 Untuk Aplikasi Melalui Jaringan Wireless Wireless Wireless Wireless LANLANLANLAN

52

5. Kinerja maksimum dari pengkodean H.264 melalui model jaringan Wireless LAN didapat pada daerah QP 11 sampai 23 yaitu berkisar antara 38 dB sampai 41 dB, nilai PSNR yang tinggi diperoleh jika karakteristik masukan gambar cenderung tidak banyak melakukan gerakan atau tidak ada perubahan frame sebaliknya nilai PSNR akan menurun atau rendah apabila karakteristik masukan gambar cenderung banyak melakukan pergerakan atau perubahan frame.

6. Hasil ekivalensi skala penilaian secara subjektif dengan skala penilaian objektif, karakteristik masukan gambar yang banyak melakukan pergerakan memiliki nilai skala penilaian yang paling rendah sedangkan karekteristik masukan gambar yang tidak banyak melakukan pergerakan memiliki nilai skala penilaian yang tinggi.

5.2Saran

Saran pengembangan untuk penelitian Tugas Akhir selanjutnya adalah pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan konfigurasi jaringan multicast untuk sistem pengiriman videonya

(8)

DAFTAR PUSTAKA

No Daftar Pustaka

[1] Ajay Luthra, Pankaj Topiwala, “Overview of the H.264/AVC video coding

standard”

www.cdt.luth.se/~peppar/kurs/smd151/spie04-h264OverviewPaper.pdf [2] http://140.116.72.80/~jhlin5/ns2/EAFEC/fec_simulation.htm

[3] Iain E. G. Richardson. C _ 2003 John Wiley & Sons, H.264 and MPEG-4 Video

Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia.Ltd. ISBN:

0-470-84837-5

[4] Karmilasari, Dinda. Kinerja Teknik Pengkodean Video h.264/AVC. 2006. ITB : Bandung

[5] Soon-kak Kwon*, A. Tamhankar**, K.R. Rao. Division of Computer_Software

Engineering, Dongeui University T-Mobile, Seattle, WA Department of Electrical

Engineering, University of Texas at Arlington

[6] S. Suryadi, Arief. Kinerja Encoder Intra h.263 Berbasis DSP TMS320c6416 dan

Decoder Berbasis Intel Pentium 4 pada Aplikasi Video Streaming Melalui Jaringan LAN. 2007. ITB : Bandung

[7] Thomas Wiegand, Gary J Sullivan, Gisle Bjontegaard, Ajay Luthra, “Overview of

the H.264/AVC video coding standard”, IEEE Transactions on Circuits and

Sistems for Video Technology, July 2003. [8] www.google.com/kompresi audio /video

[9] Widiantara I Made Oka, Nyoman Putra Sastra. VIDEO STREAMING MPEG-4 PADA JARINGAN WIRELESS IP 802.11 b. Fakultas Teknik, Universitas Udayana , Kampus Bukit Jimbaran Bali, 80361

[10] ITU-T P.800 quality and impairment scale