MultiVideo Streaming Sebagai Pendukung Intelligent transportation System (ITS)
Farizky Yacob1, Mochamad Hariadi2, I Ketut Eddy Purnama.2
Ringkasan—Information systems has become integral part of that human life at this time, especially in the areas of information distribu- tion and application development information make the human work easier. Human high mobility is one of the factors the incidence of various traffic violations. With the rapid development of technology, it is possible to utilize the application of information system in transportation. ITS (Intelligent Transportation System) is a system built to handle that case, with the process of video recorded from the field using the IP camera, it allows the prosecution to a traffic violator. The end of this project to create a user interface, as the media to do some monitoring of streaming video from the IP cameras, and database server that handles the storage of video from IP cameras to be processed on the next process. Streaming video is made from several IP cameras simultaneously and compressed video data to be stored. At the end of this project is also done with campare some video compression method. The result obtained from the test methods that video compression method ffdshow has 300kb video data of 100 image frames with each frame size 3kb.
Kata Kunci—ITS, IP camera, Surveillance camera.
I. PENDAHULUAN
KEMAJUAN teknologi informasi saat ini sangat mem- bantu kinerja manusia terutama dalam menjalankan ap- likasi komputer. Akan tetapi, pada perkembangan yang ada saat ini, aplikasi teknologi informasi tidak hanya di bidang komputer, tetapi mulai merambah ke bidang lainya. Dibidang transportasi misalnya, sudah mulai diaplikasikan penerapan teknologi informasi dengan memasang kamera pengawas di se- tiap persimpangan jalan. Hal tersebut sangant membantu untuk melakukan pengawas di setiap persimpangan jalan, khususnya untuk menindak pelanggaran, misalnya, pelanggaran lampu merah. Biasanya disetiap persimpangan ada petugas tetapi hal tersebut kurang efektif karena pelanggaran yang terjadi tidak hanya 1 atau 2 kejadian dalam waktu yang sama Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah sistem yang mampu membantu mengatasi permasalah tersebut. ITS ( Intelligent Transporta- tion System ) dapat menjadi solusi untuk mengatasi berba- gai masalah dalam biadng transportasi, misalnya pemakaian kamera pengawas di setiap persimpangan, akan mempermudah petugas untuk menindak pelanggar lalu-lintas. Selain itu, ITS juga mempunyai beberapa layanan yang dapat mempermudah pengguna jalan, misalnya layanan pencarian rute terpendek, informasi kemacetan, dll.
Hasil dari streaming video dilapangan, kemudian dapat digunakan untuk proses selanjutnya. Untuk mempermudah seorang user dalam menggunakan layanan ITS, akan dibuat sebuah user interface yang akan melayani streaming video
1Farizky Yacob, 2204100066, Bidang Studi Teknik Sistem Komputer.
2Dosen Pembimbing I & II
dari lapangan, menyimpan video, dan mencari video yang diinginkan dari database yang ada. Pada dasarnya streaming video adalah menampilkan data ( gambar ) secara terus - menerus dari server ( kamera pengawas ) ke client. Format data yang dikirim dari kamera pengawas tergantung dari pabrik yang memproduksinya, ada yang MJPEG ada juga yang JPEG.
Kemudian untuk melakukan penyimpanan, diperlukan proses kompresi untuk dapat mengoptimalkan memori yang dipakai di server database.
II. DASARTEORI
A. Intelligent Transportation System ( ITS )
Penggunaan layanan ITS memungkinkan untuk memper- mudah para pemakai jalan pada saat dijalan tidak hanya pada saat dipersimpangan, tetapi juga dalam mencari rute terpendek untuk mencapai tempat tujuan. Teknologi informasi yang mendukung layanan - layanan informasi ITS antara lain:
• Penggunaan IP kamera yang bisa ditempatkan dimana saja dengan memanfaatkan koneksi internet yang ada.
• Aplikasi Video Processing yang berkembang pesat, san- gat membantu dalam mengolah data yang didapat dari kamera pengawas (IP kamera) dilapangan.
• Sentralisasi informasi yang diwujudkan dalam bentuk server database dan user interface pada pusat, akan mempermudah dalam pengolahan informasi.
Berikut adalah komponen - komponen yang berhubungan dengan ITS.
1) Monitoring dan Controlling, pada bagian ini terdapat beberapa layanan yang dapat memenuhi permintaan dari user (pengatur lalu lintas), antara lain kebutuhan untuk video streaming dari IP kamera dilapangan, video database, deteksi kemacetan, dll. Kemudian hasil streaming video dari IP kamera dapat diproses sesuai dengan kebutuhan, misalnya untuk deteksi kemacetan, deteksi pelanggaran lampu merah, deteksi kecepatan, pencarian rute terdekat, dll. Untuk kedepannya ITS diharapkan dapat mengatur lampu lalu lintas yang ada, yaitu dengan mengarahkan pengguna jalan agar terhin- dar dari titik kemacetan.
2) Information Service, pada ITS adalah memberikan layanan real time bagi pengguna jalan, misalnya untuk mencari rute terdekat dan menghindari kemacetan. ITS merupakan sistem yang terpusat dan diatur oleh se- buah server, sehingga dapat memberikan layanan secara real time kepada pengguna jalan melalui media web site. Dengan kemajuan teknologi sekarang ini, sebuah web site dapat dibuka melalui sebuah mobile phone,
sehingga bagi para pengguna jalan yang sedang dijalan bisa mendapatkan informasi saat itu juga tidak perlu menggunakan perangkat komputer atau sejenisnya.
Gambar 1. Sistem informasi pada ITS untuk pengguna jalan
3) Enforcement, Pada bagian ini adalah bagian yang berhubungan langsung dengan para pelanggar lalu lintas, dengan memanfaatkan database server yang ada ITS dapat membantu menindak para pelanggar lalu lintas, dengan adanya bukti rekaman video dari IP kamera yang tersimpan dalam database dapat dibuktikan bahwa pelanggar lalu lintas benar-benar telah melanggar lalu lintas. Dengan adanya situasi seperti ini, maka diharap- kan database server pada ITS benar-benar handal dalam melayani berbagai permintaan dari user, misalnya dalam melayani pencarian database video.
Gambar 2. Komponen ITS
B. Streaming Video
Video streaming adalah mengirim data video/audio secara kontinyu dari server ke client1. Dalam tugas akhir ini data yang dimaksud adalah data gambar yang diterima oleh IP kamera sebagai server. Video streaming yang ditampilkan oleh server merupakan hasil dari koneksi antara server ITS dengan IP kamera. Dengan terus menerus menerima data dari IP kamera maka server mampu menampilkan streaming video dari data ( gambar ) yang ditangkap oleh IP kamera.
Kemudian pada tugas akhir ini, dibuat sebuah user interface yang dapat melakukan pengawas kebeberapa kamera pengawas dalam waktu yang bersamaan.
C. JPEG dan MJPEG
Pada umumnya video format yang digunakan dalam standar- standar internasional seperti MPEG-2 dan dalam format gam- bar yang lebih spesifik dalam JPEG masih mempunyai coding yang standar, belum ada dokumen yang mendefinisikan format
11John G. Apostolopoulos, Wai- tian Tan, Susie J. Wee, 2002, VIDEO STREAMING: CONCEPTS, ALGORITHMS, AND SYSTEMS, Mobile and Media Systems Laboratory HP Laboratories Palo Alto
yang universal sebagai spesifikasi lengkap "Motion JPEG"
untuk digunakan dalam semua kontek. JPEG memiliki nilai relatif bagus dalam masalah pengiriman data, memerlukan lebih banyak ruang penyimpanan daripada format modern (seperti JPEG 2000) untuk meberikan gambar yang berkual- itas sama. IP kamera yang digunakan dalam tugas akhir ini mendukung kompresi JPEG dan M-JPEG untuk melakukan pengiriman data. M-JPEG atau Motion-JPEG juga dipakai pada beberapa kamera digital untuk melakukan perekaman video. Pada IP kamera, user dapat melakukan streaming video melalui browser, melalui protokol http, IP kamera mengir- imkan gambar JPEG secara kontinyu ke user.
III. DESAINSISTEM
Dalam tugas akhir ini akan dibangun sebuah sitem yang dapat menampung video yang ditangkap oleh IP kamera dila- pangan. Kemudian disimpan dalam database server. Berikut adalah resource yang digunakan
1) Komputer yang digunakan sebagai server.
a) Prosessor : AMD Athlon 64 3000+
b) RAM : 1 GB c) Hard Disk : 80 GB 2) IP kamera
a) Merek : NC 1500 SHARP 1/3” Color CCD b) Kompresi video : M-JPEG
c) Resolusi : 640 x 420 ( VGA ) d) Frame Rate : sampai 30 fps
Kemudian untuk membangun aplikasi user interface digunakan Visual Studio 6, dan sebagai tools database digunakan PostgeSQL 8.4. Berikut adalah gambar desain sistem yang dirancang dalam tugas akhir ini.
Gambar 3. Desain Sistem
IV. IMPLEMENTASISISTEM
Untuk membuat sebuah aplikasi yang dapat melayani be- berapa streaming video diperlukan sebuah user interface yang bisa menampilkan 1 - 4 frame streaming video sekaligus.
Aplikasi yang dibangun dalam tugas akhir ini dibagi dalam tahap - tahap sebagai berikut, dari raw data dari IP kamera dilapangan sampai database video pada server.
A. Streaming Video
IP kamera sebagai sumber informasi utama dari ITS di- lapangan sehingga diperlukan aplikasi streaming video yang handal. Protokol yang digunakan untuk koneksi antara server dan IP kamera menggunakan protokol http. Untuk membangun koneksi antara server dan IP kamera, pada Visual C++ telah
mempunyai library khusus yaitu wininet.lib. Streaming video pada server, pada dasarnya merupakan menampilkan data (gambar) yang diterima dari IP kamera secara kontinyu. Jadi, pada server melakukan request terus menerus ke IP kamera, dan menampilkan data yang diterima secara kontinyu pada user interface.
Gambar 4. Streaming Video
B. Kompresi video dan penyimpanan.
Setelah data dari IP kamera diterima server, kemudian data tersebut dikompres dan disimpan dalam bentuk data video pada database server. Untuk membuat data video dari sebuah data gambar diperlukan metode kompresi, dalam Visual Studio 6, telah disediakan metode kompresi untuk membuat data video dari data gambar, misalnya divx, MPEG, dan ffdshow.
Sebelum data gambar dikompres menjadi data video kita dapat melakukan kompresi tambahan, misalnya pemakaian metode kompresi temporal untuk melakukan kompresi antar frame yang akan dimasukan ke dalam data video. Kompresi temporal adalah metode kompresi yang mana frame pertama dan frame selanjutnya saling berhubungan (frame n dan frame n+1 ), dengan hanya menyimpan informasi yang berubah untuk setiap framenya . Kompresi temporal adalah metode untuk melakukan kompresi dari sejumlah frame menjadi satu, yaitu dengan menggunakan rata-rata sederhana. Dalam hal ini sebuah piksel dalam gambar yang diproses adalah rata-rata piksel pada posisi yang sama pada masing-masing k frame sebelumnya. Ini memberikan kompresi sementara untuk faktor k. Untuk memberikan gambaran tentang kompresi temporal, dengan algoritma rata - rata yang sederhana, ditunjukkan di bawah ini.
result[i] = simple[i ∗ k]
simple[i] =P input[i − j]
k (1)
Dalam hal ini, input[i] merepresentasikan frame input, dan result[i] mempresentasikan frame hasil rata- rata frame yang berurutan. Notasi aritmetik yang dipakai adalah notasi penam- bahan dan pembagian.
C. Database
PostgreSQL. Sebagai database tools yang digunakan untuk membangun server database ITS. Pada bagian ini, yang dis- impan kedalam database adalah alamat data video yang telah disimpan didalam server.
Gambar 5. Database
Penyimpanan data video yang dibuat dalam bentuk data .avi, mempunyai alamat yang berbeda setiap data video disimpan. Format nama video yang disimpan kerta- jaya01_1000_010206.avi, nama tersebut berarti bahwa video diambil dari IP kamera di jalan kertajaya persimpangan per- tama (01), pukul 10.00 WIB tanggal 1 februari 2009.
V. PENGUJIANSISTEM
A. Pengujian Video Streaming
Pada bagian ini dilakukan streaming video dari server dengan user interface yang telah dibuat. Pengujian pertama dilakukan pengujian terhadap 2 buah IP kamera yang dile- takkan pada switch yang sama dengan server.
Table I STREAMING2 IPKAMERA
Jumlah IP kamera 2
Resolusi IP kamera 640 x 480 Resolusi Frame pada server 640 x 480
Gambar 6. video streaming 2 IP kamera
Pada pengujian streaming dari 2 buah IP kamera, gambar yang dihasilkan masih normal, tidak tersendat-sendat, saat dibandingkan dengan streaming menggunakan aplikasi default (web browser) streaming yang dihasilkan mempunyai kualitas yang sama.
Pengujian kedua, dilakukan pengujian terhadap 4 buah IP kamera.
Table II STREAMING2 IPKAMERA
Jumlah IP kamera 4
Resolusi IP kamera 640 x 480 Resolusi Frame pada server 640 x 480
Figure 7. Streaming 4 IP kamera
Pada pengujian ini, streaming yang dilakukan dari 4 buah IP kamera yang terpasang pada switch yang sama dengan komputer server. Hasil streaming video yang dihasilkan mulai tersendat-sendat, hal ini disebabkan karena dalam pembuatan aplikasi user interface, looping yang terjadi pada proses re- quest ke IP kamera tidak dilakukan secara pararel, sehingga untuk melakukan request ke IP kamera berikutnya perlu me- nunggu proses request kamera sebelumnya selesai.
B. Pengujian Penyimpanan video dan kompresi
Untuk membuat data video dari data gambar diperlukan metode kompresi. Untuk melakukan pembuatan data video, visual studio 6 telah menyediakan beberapa metode kompresi antara lain ffdshow, MPEG, dan divx. Dalam tugas akhir ini akan dibandingkanhasil data video yang dihasilkan dari metode kompresi yang disediakan, yaitu dengan metode full frame (Non Kompresi) dan ffdshow, karena metode yang lain (MPEG dan divx) tidak mendukung data input untuk dikompresi ke data video. Berikut ukuran data video hasil kompresi dari metode ffdshow dan full frame.
Table III KOMPRESIVIDEO
Jumlah data (frame) Full Frame ffdshow
50 236 Mb 170 kb
100 436 Mb 300 kb
200 758 Mb 600 kb
Dari hasil penyimpanan data video yang dihasilkan, dap- at dilakukan estimasi besar memori hard disk server yang dibutuhkan untuk online dalam beberapa waktu, dapat dilihat dalam perhitungan berikut :
a = DxP (2)
P = lx8640 (3)
D = f xsxh (4)
keterangan :
• a = Besar memori hard disk yang harus disediakan oleh server (server ITS)(Gb).
• D = besar ukuran video yang direkam oleh server(Mb).
• P = waktu online server(detik).
• l = waktu online server(hari).
• f = frame rate video (fps).
• s = besar data yang dikirim oleh IP kamera (kb).
• h = panjang video yang direkam (detik).
Sebagai contoh, jika sebuah server ITS melakukan pelayanan sebagai berikut:
• Video yang direkam setiap 5 menit (300detik).
• frame rateyang dipakai 20fps.
• Kompresi yang dipakai adalah ffdshow.
• data yang dikirim dari IP kamera sebesar 3kb setiap data (gambar).
• waktu online server 24 jam (1 hari) (diasumsikan setiap hari ada proses maintenance dan tidak ada pengaduan pelanggaran sehingga video pada server bisa dibackup ketempat lain).
jadi dapat dihitung :
D = 20x3x300 = 18000kb = 18M b (5)
P = 1x8640 = 8640detik (6)
a = DxP = 18x8640 = 155520M b (7) Jadi untuk menyediakan server yang dapat online setiap hari, diperlukan storage sebesar 155520 Mb atau sekitar 155Gb untuk setiap 1 IP kamera yang terhubung dengan server.
VI. PENUTUP
A. Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari tugas akhir ini adalah : 1) Pada pemakaian IP kamera, penggunaan resolusi yang
tepat sangat berpengaruh pada kualiats video hasil kom- presi dan kualiatas video streaming. Pada sistem ITS membutuhkan streaming IP kamera yang mempunyai kualitas bagus agar informasi yang didapat maksimal.
2) Untuk pemakaian resolusi 640 x 480 pada IP kamera, telah diuji bahwa resolusi yang tepat adalah 640 x 480 pada frame vidoe streaming pada server, karena pada resolusi yang lebih besar ( lebih dari 640x480 piksel) gambar tampak pecah dan streaming menjadi lebih lambat, pada resolusi lebih kecil (kurang dari 640x480 piksel) gambar terlalu kecil sehingga banyak informasi yang tidak terlihat.
3) Pemakaian resolusi yang tepat pada IP kamera juga mempengaruhi besarnya data video yang dibuat, se- makin besar resolusi IP kamera, semakin besar data video yang dihasilkan. Pada pemakaian metode ffdshow menunjukan hasil yang lebih bagus (ukuran data video lebih kecil) dibandingkan dengan metode full frame, hal ini akan berpengaruh pada besar hard disk pada server.
4) IP kamera dan server sebaiknya dalam satu jaringan, hal ini dikarenakan pada server mengirim request data ke IP kamera dengan menunggu jawaban (data/NULL) dari IP kamera, sehingga untuk melakukan request selanjutnya pada server perlu menunggu jawaban dari IP kamera, sehingga semakin sedikit node yang terlewati maka semakin cepat data sampai ke server.
B. Saran
1) Untuk pengembangan lebih lanjut untuk ITS adalah bagaimana melayani pengguna jalan melalui mobile phone secara real time, sehingga para pengguna jalan bisa mengakses sistem iformasi ITS dari mana saja.
2) Mengoptimalkan video database server dengan menggu- nakan sistem kompresi video yang tepat.
DAFTARPUSTAKA
[1] Kirschfink Heribert, Hernández Josefa, Boero Marco, 2000, INTELLI- GENT TRAFFIC MANAGEMENT MODELS, German.
[2] Apostolopoulos John G. , Tan Wai- tian, Wee Susie J , 2002, Video Streaming: Concepts, Algorithms, and Systems .Mobile and Media Sys- tems Laboratory HP Laboratories Palo Alto HPL-2002-260.
[3] Varga István, Kulcsár Balázs, Tamas Peter, 2006, Design of an Intelligent Traffic-Control System, Hungary.
[4] Qing Chen David,A Basic Introduction to OpenCV for Image Processing, 2007,DiscoverLab School of Information Technology & Engineering University of Ottawa.
[5] Iain Richardson, 2003. H.264 and MPEG-4 Video Compression Video Coding for Next-generation Multimedia, John Wiley & Sons Ltd.
[6] Paulo Santos, Scott Hudson, Mark Guzdial, and Albert Badre,Video Temporal Compression Techniques to Facilitate Usability Evalua- tion,1995,Graphics, Visualization, and Usability Center Georgia Institute of Technology College of Computing Atlanta, GA 30332-0280
