80599029 Laporan Praktikum Kompresi Data
LAPORAN
PRAKTIKUM KOMPRESI DATA MULTIMEDIA
JPEG CODING DAN ENCODING
Laporan ini direpresentasikan sebagai tugas akhir semester untuk matakuliah
Praktikum Kompresi Data Multimedia oleh ibu Arini
Oleh:
Subekti Cahyowibowo – 108091000104
Angga Pratama – 108091000108
Mochamad Solihin – 108091000126
TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011
ABSTRAK
Multimedia merupakan kombinasi antara teks, gambar, animasi, audio, dan
video yang disampaikan melalui komputer atau peralatan elektronik dan digital.
Jika elemen multimedia tersebut seperti gambar, animasi, dan lainya digunakan
bersama-sama, maka akan dapat memberikan makna yang jelas kepada orang
yang memerlukannya. Namun, akan diperlukan pula media penyimpanan yang
cukup besar pula. Oleh karena itu, kompresi data menjadi jawaban dari sebagian
besar permasalahan tersebut. Pada makalah ini, akan dibahas sebuah teknik
kompresi data yang diimplementasikan pada citra digita menggunakan komrpresi
data JPEG.
2
KATA PENGANTAR
Dengan rendah hati, ketulusan, dan kejujuran harus diakui bahwa selesainya
tugas akhir ini hingga tersusun dalam bentuk laporan hasil penelitian bukan sematamata karena prestasi sendiri, melainkan karena rahmat dan kasih karunia Tuhan serta
penyelenggaraan illahi-Nya saja, sehingga tugas ini dapat diselesaikan. Maka sebagai
rasa syukur dan demi kemuliaan nama-Nya, karya ini dipersembahkan.
Banyak pihak telah memberikan dukungan dan menyumbangkan buah
pikirannya sejak tugas ini diberikan hingga terwujud dalam bentuk laporan akhir.
Untuk itu, sepantasnyalah bila kesempatan ini dipergunakan untuk menyampaikan
rasa terimakasih serta penghargaan yang tulus kepada:
1. Ibu Arini yang memberikan materi.
2. Teman-teman seperjuangan.
3. Serta orang-orang yang turut serta membantu kami dalam menyelesaikan
tugas ini.
Semoga karya penelitian ini bermanfaat bagi pembaca sekalian, khususnya
bagi kami dalam memenuhi nilai akhir semester untuk matakuliah Praktikum
Kompresi Data Multimedia.
Tim Penulis,
3
DAFTAR ISI
ABSTRAK…………………………………………………………………… 2
KATA PENGANTAR………………………………………………………… 3
DAFTAR ISI………………………………………………………………….. 4
BAB I PENDAHULUAN……………………………………………………. 5
1.1. Latar Belakang………………………………………………………… 5
1.2. Perumusan Masalah…………………………………………………… 6
1.3. Batasan Masalah………………………………………………………. 6
1.4. Tujuan…………………………………………………………………. 6
1.5. Metode Penelitian………………………………………………………
6
1.6. Sistematika Penulisan…………………………………………………. 7
BAB II LANDASAN TEORI………………………………………………… 9
2.1. Kompresi Data………………………………………………………… 9
2.2. Kompresi Citra Digital…………………………………………………10
2.3. Kompresi JPEG………………………………………………………...12
BAB III PENGEMBANGAN SISTEM………………………………………. 16
3.1. Pemodelan Sistem……………………………………………………... 16
3.2. Pengembangan Sistem………………………………………………… 19
3.3. Bahan Penelitian……………………………………………………….. 20
3.4. Desain Penelitian……………………………………………………….20
3.5. Model Yang Dikembangkan…………………………………………... 21
BAB IV PEMBAHASAN……………………………………………………. 22
4.1. Deskripsi Sistem………………………………………………………. 22
4.2. Pengujian……………………………………………………………… 23
4.3. Evaluasi………………………………………………………………... 25
4.4. Kelebihan dan kekurangan……………………………………………..26
BAB V PENUTUP……………………………………………………………. 27
5.1. Kesimpulan……………………………………………………………. 27
5.2. Saran……………………………………………………………………27
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 28
4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada jaman yang serba modern ini, kompresi data adalah suatu hal yang
esensial. Teknik kompresi ini esensial karena ukuran dari data semakin lama
semakin besar, tetapi belum optimal karena tidak didukung oleh
perkembangan dari teknologi penyimpanan data dan bandwidth (untuk
kecepatan download data dari internet) yang seimbang. Sementara orang orang pun menginginkan data dengan kualitas terbaik dan kuantitas (ukuran)
yang minimum. Melihat masalah-masalah tadi, maka pemecahannya adalah
maksimalisasi kompresi, yaitu mengurangi tempat yang digunakan oleh data
yang dimampatkan.
Terdapat banyak sekali metode kompresi data yang ada pada saat ini.
Sebagian besar metode tersebut bisa dikelompokan ke dalam salah satu dari
dua kelompok besar, yaitu lossy dan lossless. Contoh dari kompresi lossy
adalah JPEG dan DCT yang secara khusus tergolong kedalam waveform
coding. Walaupun pada saat ini terdapat banyak algoritma untuk kompresi
data yang bermunculan termasuk untuk citra digital, namun dalam makalah
ini akan mengulas prinsip–prinsip JPEG coding dan encoding. JPEG
merupakan salah satu jenis kompresi yang paling sering digunakan karena
JPEG juga merupakan standar citra digital yang dapat digunakan di berbagai
platform.
Prinsip dasar JPEG adalah menggunakan algoritma DCT yang memproses
piksel-piksel dari suatu citra digital. Namun, permasalahan yang timbul
pada implementasi kompresi JPEG adalah keterbatasan pengolahan pada
encoding maupun decoding, terutama untuk beberapa format citra tertentu
yang tidak dapat menggunakan kompresi JPEG ini. Sehingga akan lebih
dititik beratkan untuk citra digital dengan jenis format jpg.
5
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang akan
dibahas dalam penilitian ini adalah bagaimana cara kerja kompresi JPEG
pada kompresi file citra digital dengan membahas solusi berupa modifikasi
kompresi JPEG untuk format lain.
1.3. Batasan Masalah
Untuk lebih fokusnya penelitian yang dilakukan, maka dilakukan
pembatasan yaitu :
1. Penelitian ini hanya membahas algoritma kompresi JPEG sebagai
salah satu metode kompresi data.
2. Jenis data yang digunakan untuk pengujian dari algoritma kompresi
JPEG berupa file teks dengan format jpg, tif dan gif.
1.4. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui cara kerja kompresi JPEG pada citra digital.
2. Menemukan solusi dari keterbatasan kompresi JPEG pada kompresi
cira digital.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini adalah memperoleh
informasi tentang kelebihan dan kekurangan JPEG pada kompresi citra
digital dan memperoleh solusi berupa hasil modifikasi kompresi JPEG
untuk jenis format tif dan gif.
1.6. Metode Penelitian
Dalam penelitian ini penulis melakukan beberapa penerapan metode untuk
menyelesaikan permasalahan. Adapun metode penelitian yang dilakukan
adalah :
6
1. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam penelitian ini adalah studi literatu.
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan-bahan yang diperlukan
dengan mempelajari dan menyeleksi buku, ebook, jurnal, makalah dan
beberapa situs yang berhubungan dengan penulisan laporan ini.
2. Metode Pengembangan Perangkat lunak
Dalam pengembangan perangkat lunak, penulis menggunakan model
prototype. Pendekatan prototyping adalah proses iterative yang
melibatkan hubungan kerja antara perancang dan pengguna.
Pendekatan Prototype melewati tiga proses, yaitu analisis kebutuhan
(analisis
data),
pembuatan
prototype(coding),
dan
evaluasi
prototype(pengujian program). Perulangan ketiga proses ini terus
berlangsung hingga semua kebutuhan terpenuhi.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama
sebagai berikut:
BAB 1: PENDAHULUAN
Bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang pemilihan judul Laporan
“JPEG Encoding dan Decoding”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2: LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas teori – teori yang berkaitan dengan kompresi data
dan prinsip kerja algoritma kompresi JPEG.
BAB 3: PENGEMBANGAN SISTEM
Bab ini berisikan analisis terhadap fokus permasalahan penelitian yaitu
mangatasi kelemahan algoritma JPEG pada kompresi citra digital dengan
membahas solusi berupa modifikasi JPEG untuk format selain jpg.
BAB 4: PEMBAHASAN
Bab ini berisikan implementasi kompresi JPEG kedalam bahasa
pemrograman Java serta melakukan pengujian program.
7
BAB 5: PENUTUP
Bab terakhir akan memuat kesimpulan isi dari keseluruhan uraian bab-bab
sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh yang diharapkan
dapat bermanfaat dalam pengembangan selanjutnya.
8
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.
Kompresi Data
Kompresi Data adalah proses pemampatan data menggunakan suatu
algoritma tertentu untuk menghasilkan data lebih baik sesuai kebutuhan
penyajian informasi. Kompresi data dilakukan dengan mengurangi bagian /
sifat redundan pada data. Redundansi data dapat berupa redundansi ruang
dan waktu, pengkodean, grayscale hingga frekuensi. Kompresi data
dilakukan untuk tujuan:
Memelihara ruang penyimpanan. Data multimedia cukup
memakan sebagian besar ruang peyimpanan, yang dihadapkan
pada sumber daya perangkat lunak yang terbatas pada pengguna
termasuk perihal pengiriman data.
Mengurangi sumber daya waktu, biaya, kapasitas bandwidth
pada transmisi atau pertukaran data. Sumber daya sangat
diperhitungkan termasuk proses pengkodean, pengiriman dan
pengembalian data original.
Mengurangi redundansi pada data alami. Data alami memuat
banyak data kurang relevan dari informasi yang dibutuhkan
sebenarnya, maka perlu dilakukan pemampatan.
Mengurangi proses komputasi. Data yang tak digunakan akan
menghambat komputasi yang hanya memproses data penting
bagi kepentingan penyajian informasi.
9
Teknik Kompresi Data
Teknik Kompresi Data dapat dibagi menjadi dua kategori besar, yaitu:
1.
Lossy Compression
Lossy compression adalah teknik pemampatan data dengan
mengurangi bahkan menghilangkan sejumlah informasi redundant
yang tidak relevan terhadap representasi pada suatu data. Lossy
Compression menyebabkan adanya perubahan data dibandingkan
sebelum dilakukan proses kompresi, karena pada lossy compression,
data yang bersifat redundant dibuang atau dihilangkan.
Sehingga suatu data hanya terdiri atas sebagian besar informasi yang
dibutuhkan dari data itu sendiri. Dan pada kompresi jenis ini, data
yang telah mengalami kompresi tidak dapat dikembalikan seperti
keadaan semula (Irreversible). Sebagai gantinya lossy compression
memberikan derajat kompresi lebih tinggi. Tipe ini cocok untuk
kompresi file multimedia seperti suara digital dan gambar digital.
File suara dan gambar secara alamiah masih bisa digunakan
walaupun tidak berada pada kondisi yang sama sebelum dilakukan
kompresi.
2.
Lossless Compression
Sebaliknya Lossless Compression memiliki derajat kompresi yang
lebih rendah tetapi dengan akurasi data yang terjaga antara sebelum
dan sesudah proses kompresi. Kompresi ini dilakukan untuk datadata penting yang memiliki informasi actual. Kompresi ini cocok
untuk basis data, dokumen atau spreadsheet. Pada lossless
compression ini tidak diijinkan ada bit yang hilang dari data pada
proses kompresi sehingga rasio kompresi sangatlah kecil.
10
Secara umum kompresi data terdiri dari dua kegiatan besar,
yaitu Modeling dan Coding. Proses dasar dari kompresi data adalah
menentukan serangkaian bagian dari data (stream of symbols)
mengubahnya menjadi kode (stream of codes). Jika proses kompresi
efektif maka hasil dari stream of codes akan lebih kecil dari segi
ukuran
daripada
stream
of
symbols.
Keputusan
untuk
mengindentikan symbols tertentu dengan codes tertentu adalah inti
dari proses modeling.
a.
Coding
Melakukan proses encoding dengan menggunakan ASCII
atau EBDIC yang merupakan standar dalam proses
komputasi memberikan kelemahan mendasar apabila dilihat
dari
paradigma
kompresi
data.
ASCII
dan
EBDIC
menggunakan jumlah bit yang sama untuk setiap karakter, hal
ini menyebabkan banyak bit yang ”terbuang” untuk
merepresentasikan karakter-karakter yang sebenarnya jarang
muncul pada sebuah pesan.
b.
Modeling
Jika coding adalah roda dari sebuah mobil maka modeling
adalah mesinnya. Sebaik apapun algoritma untuk melakukan
coding tanpa model yang baik kompresi data tidak akan
pernah terwujud. Dalam Kompresi Data Lossless pada
umumnya diimplementasikan menggunakan salah satu dari
dua tipe modeling, yaitu statistical atau dictionary-based.
Statistical-modeling melakukan prosesnya menggunakan
probabilitas kemunculan dari sebuah symbol sedangkan
dictionary-based
menggunakan
kode-kode
untuk
menggantikan sekumpulan symbol.
11
2.2.
Kompresi Citra Digital
Citra digital merupakan citra hasil digitalisasi yanga dapat
diolah pada suatu komputer digital. Citra digital disusun atas sejumlah
piksel elemen. Elemen-elemen yang menyusun citra digital disebut pixel.
Pixel merupakan kependekan dari Picture Element, yang berarti elemen
atau penyusun citra digital. Satu pixel berarti satu titik pada citra.
Citra digital disimpan dalam media penyimpanan(storage)
dengan menyimpan pixel penyusunnya. Oelh karena itu, memori yang
dibutuhkan untuk menyimpan citra tergantung pada jumlah pixel yang
menyusun citra. Semakin banyak pixel pada citra, maka akan semakin
bbesar memori yang dibutuhkan untuk menyimpan citra.
Pada umumnya sebagian besar citra mengandung duplikasi
data. Duplikasi data ini tidak perlu disimpan berulang kali karena akan
memboroskan pengggunaan memori padahal sebagian besar aplikasi
sekarang ini membutuhkan representasi citra dengan penggunaan memori
yang sesedikit mungkin. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk
mentransmisikan citra menjadi semakin lama. Oleh karena itu kompresi
data pada citra digital sangat dibutuhkan.
Kompresi gambar (image compression) merupakan suatu
proses untuk meminimalkan gambar dalam byte dari suatu citra digital
tanpa menurunkan kualitas gambar ketingkat yang tidak dapat diterima.
Pengurangan ukuran file gambar yang lebih memungkinkan untuk
disimpan dalam ruang memori atau jumlah tertentu dalam suatu disk
penyimpanan. Hal ini juga mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk
gambar yang dikirimkan melalui internet atau dodown load dari halaman
web.
Terdapat beberapa cara yang dalam kompresi citra digital.
Untuk penggunaan pada internet, dua jenis kompresi gambar yang paling
umum digunakan adalah gambar dengan format JPEG dan GIF. Metode
JPEG lebih sering digunakan untuk foto, sedangkan metode GIF biasanya
12
digunakan untuk seni garis dan gambar lain di mana bentuk-bentuk
geometris sederhana.
Sebuah file teks atau program dapat dikompresi tanpa pengenalan
kesalahan, tapi hanya sampai batas tertentu. Hal ini lah yang disebut
sebagai kompresi lossless. Di luar titik ini (pada kompresi citra),
kesalahan diperkenalkan. Dalam file teks atau program, kesalahan sedikit
saja
dapat
mempengaruhi
informasi
dari
keseluruhan
file
atau
menyebabkan program tidak dapat berjalan. Dalam kompresi citra
kerugian kecil dalam kualitas gambar biasanya tidak terlihat sangat
mencolok perbedaanya. Tidak ada “titik kritis” sampai dengan kompresi
yang sempurna. Ketika ada beberapa toleransi untuk kerugian, factor
kompresi lebih besar daripada ketika tidak ada toleransi kerugian. Untuk
alasan ini, gambar grafis dapat dikompres lebih kecil dari file teks atau
program.1
Perbedaan antara Format File dan Kompresi
Citra digital adalah sebuah file yang tersimpan sebagai nilai
numerik dalam media magnetic atau media optikal2. Ditinjau dari
bentuknya yang merupakan sebuah file, citra digital memiliki berbagai
jenis format, antara lain JPEG, GIF, PNG, BMP, dsb. Format-format file
untuk citra digital ini memiliki keunggulan, kelemahan, dan tingkat
komersialitasnya masing- masing.
Format file merupakan rangkaian data yang teratur dan
digunakan untuk mengkodekan informasi dalam penyimpanan atau
pertukaran data. Format file dapat digambarkan sebagai sebuah bahasa
tulis yang memiliki aturan-aturan sendiri dalam penulisannya. Jika
digambarkan, setiap format file citra memiliki cara pembentukan struktur
1
2
13
yang berbeda dimana setiap struktur ini memiliki header dan body.
Umumnya header diikuti dengan body yang mengandung sebagian besar
data.
Kompresi merupakan cara pengkodean data file agar lebih
ringkas dan efisien. Seperti yang diketahui, kompresi terhadap sebuah file
memerlukan algoritma juga. Algoritma ini berguna dalam mendefinisikan
langkah –langkah yang diperlukan untuk mengurangi ukuran file, yang
dalam hal ini merupakan tujuan dari kompresi. Kesalahan yang sering
muncul adalah pembedaan antara format file dengan kompresi.
Contoh yang paling sering muncul adalah pembedaan antara
kompresi JPEG dengan JFIF (JPEG File Interchange Fomat ). JFIF yang
diberi ekstensi file .jpg sering disebut file dengan format JPEG, bukan file
yang dikompresi menggunakan jenis kompresi JPEG.
2.3.
Kompresi JPEG
JPEG merupakan singkatan dari Joint Photographic Expert
Group yang merupakan standar kompresi citra digital. JPEG bekerja pada
gambar berwarna dan gambar dengan mode grayscale.
JPEG dikembangkan awal tahun 1980 oleh Joint Photographic
Experts Group (JPEG).3 JPEG merupakan format paling sering digunakan
di internet. Implementasi format JPEG terbaru dimulai sejak tahun 1996
dan semakin berkembang dengan inovasi format baru yang menyertai
perkembangan teknologi yang memanfaatkan format JPEG lebih luas.
Walaupun format JPEG merupakan metode kompresi gambar yang gratis,
sebuah perusahaan bernama Forgent pada tahun 2002 mempatenkan
format ini dan akan menarik biaya lisensi. Segera Group JPEG
mengumumkan sebuah format JPEG 2000 sebagai sebuah format
pengganti. Namun dua hal di atas terlambat, karena JPEG sudah
digunakan secara luas dan hak paten belum ditetapkan oleh pengadilan.
3
14
Standar kompresi file gambar yang dibuat oleh kelompok Joint
Photographic Experts Group ini menghasilkan kompresi yang sangat besar
tetapi dengan akibat berupa adanya distorsi pada gambar yang hampir
selalu tidak terlihat. JPEG adalah sebuah format gambar, sangat berguna
untuk membuat gambar jenis fotografi berkualitas tinggi dalam ukuran file
yang sangat kecil. Format file grafis ini telah diterima oleh
Telecommunication Standardization Sector atau ITU-T dan Organisasi
Internasional untuk Standardisasi atau ISO. JPEG kebanyakan digunakan
untuk melakukan kompresi gambar diam menggunakan analisis Discrete
Cosine Transform (DCT).
Meskipun kompresi gambar JPEG sangatlah efisien dan selalu
menyimpan gambar dalam kategori warna true color (24 bit), format ini
bersifat lossy, yang berarti bahwa kualitas gambar dikorbankan bila tingkat
kompresi yang dipilih semakin tinggi.
BAB III
15
PENGEMBANGAN SISTEM
3.1. Pemodelan Sistem
Dalam mengembangkan perangkat lunak kami memodelkan sistem dengan
mengikuti standar alur proses coding dan encoding menggunakan metode
kompresi JPEG. Berikut merupakan gambaran proses kompresi JPEG.
Proses Kompresi dan Dekompresi menggunakan JPEG
Dimana proses kompresinya dibagi menjadi 5 langkah utama yang akan
dijelaskan sebagai berikut.4
1.
Color Transform
Pada langkah ini dilakukan transformasi warna dari RGB ke
ruang warna (color space) YCbCr. Karena penglihatan manusia
dapat melihat lebih detail pada komponen Y(brightness)
4
16
daripada Cb(blue) dan Cr(red). Berdasarkan teori ini, encoder
dapat didesain untuk mengkompres citra dengan lebih efisien.5
2.
Down Sampling
Setelah itu dilakukan pengurangan komponen Cb dan Cr yang
disebut dengan ‘Downsampling’ atau ‘Chroma subsampling’.
Downsampling terhadap komponen chrome dapat menghemat
33% hingga 50% space yang digunakan oleh Citra. Rasio
downsampling untuk JPEG adalah 4:4:4 (no downsampling),
4:2:2 (reduce by factor of 2 horizontal direction), dan 4:2:0
(reduce by factor of 2 vertical direction)
3.
Forward DCT
Forward DCT dilakukan dengan mengkonversi dari spasial ke
frekuensi domain, mengkonversi fungsi intensitas dalam jumlah
tertimbang
secara
fungsi
mengidentifikasi band-band
periodik
(kosinus).
Lalu
informasi spektral yang dapat
dibuang tanpa kehilangan kualitas.
5
17
4.
Quantization6
Membagi koefisien masing-masing oleh integer [1 sampai 255].
Dalam bentuk tabel, ukuran meja sama sebagai sebuah blok.
Kalikan koefisien blok dengan tabel, bulatkan hasilnyadengan
nilai integer terdekat. Dalam proses decoding, kalikan koefisien
yang terkuantisasi dengan kebalikan dari tabel. Untuk
mendapatkan kembali sejumlah nilai yang mendekati dengan
nilai aslinya. Kesalahan biasasnya kurang dari 1 / 2 dari jumlah
kuantisasi Nomor kuantisasi yang lebih besar menyebabkan
kerugian lebih besar.
5.
Encoding
Mengkodekan nilai-nilai yang diperoleh menjadi sebuah gambar
baru. Gambar ini merupakan gambar yang telah terkompres.
Sedangakan
untuk
yang
dekompresinya
merupakan
kebalikan/invers dari langkah langkah kompresi JPEG yang dijelaskan
sebagai berikut.
1.
Decoding
Merupakan kebalikan dari proses encoding. Dimana suatu image
didekodekan menjadi nilai-nilai dalam suatu matriks.
2.
De-Quantization
Mengembalikan warna dari gambar yang sudah terkuantisasi.7
3.
Inverse DCT8
6
7
8
18
Merupakan invers dar Forward DCT
4.
Up Sampling9
Merupakan kebalikan dari down sampling
5.
Color Transform
Mentransformasikan dari YCbCr menjadi gambar dengan mode
warna RGB
3.2. Pengembangan Sistem
Dalam mengembangkan sistem kami menggunakan perangkat keras dan
perangkat lunak yang dispesifikasikan sebagai berikut:
Spesifikasi Perangkat Keras yang digunakan:
1.
Laptop dengan processor intel Pentium T4400 Dual Core 2,2
GHz
2.
VGA Intel GMA 4500M
3.
RAM 2GB
4.
Layar Monitor 14 inch dengan resolusi 1366x768, 32 bit color
5.
Hardisk 250GB dengan freespace 20 GB
6.
Mouse dan Keyboard
Spesifikasi Perangkat Lunak yang digunakan:
1.
Sistem operasi Linux Ubuntu 11.04 atau Windows 7 Home
Basic
2.
Java Development Kit – 6
3.
NetBeans IDE 6.8
3.3. Bahan Penelitian
Bahan dari penelitian ini merupakan file-file citra digital terutama citra
dengan format jpg, tif, gif, ppm. File .ppm atau
.tif yang digunakan
9
19
merupakan format citra digital yang belum terkompresi. Format ini
menyimpan semua detil informasi di setiap pixelnya.
3.4. Desain Penelitian
1.
Rumusan Masalah. Rumusan masalah merupakan dasar
pemikiran dan merupakan acuan dalam penelitian ini. Dalam
penelitian ini permasalahan yang akan di analisis adalah
mengenai kompresi dengan algoritma JPEG.
2.
Studi Literatur. Proses studi literature dalam penelitian ini
dilakukan dengan mempelajari literature-literatur yang meliputi
20
konsep algoritma kompresi JPEG, teori kompresi, serta teoriteori lain yang mendukung.
3.
Algoritma Kompresi JPEG. Adalah algoritma yang akan
diimplementasikan
dalam
perangkat
lunak
yang
akan
dikembangkan.
4.
File Citra Digital. adalah objek yang akan dikompresi dengan
menggunakan algoritma kompresi JPEG.
5.
Metode pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini
menggunakan pendekatan terstruktur dengan proses model
prototype.
6.
Sistem implementasi algoritma kompresi JPEG pada kompresi
file citra digital disebut KDM7 – JPEG Compression merupakan
nama perangkat lunak yang dikembangkan.
7.
Dokumentasi berupa dokumen teknis perangkat lunak, paper
dan dokumen laporan sebagai hasil dari penelitian
3.5. Model Yang Dikembangkan
Model yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah kompresi den
dekompresi algoritma JPEG pada file citra digital (jpg, tif, gif, ppm)
1.
File jpg
2.
Algoritma Huffman
3.
DCT
BAB IV
21
PEMBAHASAN
4.1. Deskripsi Sistem
Sistem ini merupakan sebuah perangkat lunak untuk melakukan kompresi
JPEG pada citra digital. Sistem ini dibangun dengan menggunakan bahasa
pemrograman Java. Sistem ini dapat menerima masukkan citra digital
dengan format jpg, tif, gif, dan ppm. Keluaran dari sistem ini berupa data
citra digital yang telah terkompresi. Pemrosesan data pada sistem ini
menggunakan algoritma kompresi JPEG yang merupakan kombinasi dari
algoritma Huffman dan DCT.
Nama Sistem
KDM7 – JPEG Compression
Fungsi Sistem
Untuk mendapatkan citra digital terkompresi serta mengetahui proses dari
algoritma kompresi JPEG.
Desain Antarmuka
Tampilan utama program
4.2. Pengujian
22
Pengujian adalah suatu proses yang digunakan untuk menjamin bahwa
perangkat lunak yang dihasilkan dapat berjalan sesuai dengan keinginan.
Pengujian terhadap perangkat lunak
dilakukan dengan menguji sistem
untuk tiap-tiap blok rangkaian, menguji sistem secara menyeluruh,
kemudian menganalisa dari setiap hasil pengujian baik pengujian tiap blok
maupun pengujian sistem secara keseluruhan. Pengujian ini meliputi:
Tahapan yang dilakukan pada pengujian perangkat lunak ini adalah sebagai
berikut :
Pengujian per unit/modul untuk menguji apakah unit/modul yang
bersangkutan berfungsi dengan benar. Pengujian ini telah dilakukan bersamaan dengan pengembangan unit/modul, tetapi hasilnya tidak didokumentasikan. Pengujian dilakukan pada perangkat
lunak pengembang yaitu Netbeans 6.8 dan melalui terminal (command line).
Pengujian terpadu untuk menguji integrasi antar unit/modul. Pengujian ini dilakukan setelah program di bangun menjadi sebuah
program yang berdiri sendiri.
23
Pengujian validasi untuk menguji apakah program berjalan sesuai
dengan spesifikasi. Pengujian validasi dilakukan oleh dihadapan
Ibu Arini.
Hasil Pengujian
Berikut adalah hasil pengujian dari program terhadap file citra
berformat jpg.
File asli, dengan nama file bubble.jpg berresolusi 3648 x 2432
pixel memiliki ukuran file sebesar 294,5 KB.
Setelah di kompres menjadi bubble-out.jpg memiliki ukuran file
sebesar 274,9 KB.
24
4.3. Evaluasi
Berdasarkan pengujian diatas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa program ini dapat dikatakan berhasil, meskipun masih terdapat kekurangan.
Oleh karena itu masih harus diperbaiki untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
25
4.4. Kelebihan dan Kekurangan
Program ini memiliki beberapa kekurangan dan kelebihan antara lain sebagai berikut:
Kelebihan
Terdapat dua metode penggunaan, yaitu yang berbasis GUI dan
berbasis Command Line.
Program ini bersifat portable.
Program ini bersifat opensource.
Kekurangan
Program ini hanya dapat berjalan pada komputer yang telah memiliki java runtime environment.
Program ini hanya mendukung citra yang berformat jpg, gif, tif,
ppm.
Program ini masih memiliki bug-bug yang mungkin belum terdeteksi.
26
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai
berikut:
Kompresi JPEG dapat bekerja dengan baik pada file citra yang
berekstensi .jpg dan .tif
Semakin kecil besar rasio kompresi, maka akan semakin kecil
gambar yang terkompresi, namun kualitasnya akan menjadi
semakin buruk.
Kompresi JPEG yang paling efektif yaitu dengan Quality image
sekitar 75-80
Semakin besar file yang akan dikompresi maka akan semakin lama
waktu yang dibutuhkan dalam menyelesaikan proses kompresi
tersebut.
Untuk citra hasil kompresi dapat didekompresi namun kualitasnya
tidak sama seperti gambar asli sebelum dikompres.
5.2. Saran
Agar program kompresi ini dapat berkembang, penulis menyarankan
beberapa hal sebagai berikut:
Dapat dilakukan optimalisasi terhadap algoritma kompresi JPEG
untuk format selain yang disebutkan dalam pembahasan.
Dapat dimodifikasi dengan ditambahkan algoritma kompresi
lainnya untuk mengoptimalisasikan proses kompresi.
Dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap program kompresi ini
serta file JPEG hasil kompresinya.
27
DAFTAR PUSTAKA
Nelson, M., Gailly, J.L., The Data Compression Book, Second Edition. M&T
Books, NewYork, 1996
Salomon,
David. Data compression The complete reference. 3rd edition.
Springer, 2004.
Bocharova, Irina. Compression for Multimedia. CAMBRIDGE UNIVERSITY
PRESS. 2010.
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?
doi=10.1.1.20.7280&rep=rep1&type=pdf
JPEG Standard (JPEG ISO/IEC 10918-1 ITU-T Recommendation T.81).
http://www.w3.org/Graphics/JPEG/itu-t81.pdf
http://madib.blog.unair.ac.id/files/2010/04/contoh-tulisan-ilmiah-laporanpenelitian.pdf
http://www.jpeg.org/jpeg/index.html
28
PRAKTIKUM KOMPRESI DATA MULTIMEDIA
JPEG CODING DAN ENCODING
Laporan ini direpresentasikan sebagai tugas akhir semester untuk matakuliah
Praktikum Kompresi Data Multimedia oleh ibu Arini
Oleh:
Subekti Cahyowibowo – 108091000104
Angga Pratama – 108091000108
Mochamad Solihin – 108091000126
TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011
ABSTRAK
Multimedia merupakan kombinasi antara teks, gambar, animasi, audio, dan
video yang disampaikan melalui komputer atau peralatan elektronik dan digital.
Jika elemen multimedia tersebut seperti gambar, animasi, dan lainya digunakan
bersama-sama, maka akan dapat memberikan makna yang jelas kepada orang
yang memerlukannya. Namun, akan diperlukan pula media penyimpanan yang
cukup besar pula. Oleh karena itu, kompresi data menjadi jawaban dari sebagian
besar permasalahan tersebut. Pada makalah ini, akan dibahas sebuah teknik
kompresi data yang diimplementasikan pada citra digita menggunakan komrpresi
data JPEG.
2
KATA PENGANTAR
Dengan rendah hati, ketulusan, dan kejujuran harus diakui bahwa selesainya
tugas akhir ini hingga tersusun dalam bentuk laporan hasil penelitian bukan sematamata karena prestasi sendiri, melainkan karena rahmat dan kasih karunia Tuhan serta
penyelenggaraan illahi-Nya saja, sehingga tugas ini dapat diselesaikan. Maka sebagai
rasa syukur dan demi kemuliaan nama-Nya, karya ini dipersembahkan.
Banyak pihak telah memberikan dukungan dan menyumbangkan buah
pikirannya sejak tugas ini diberikan hingga terwujud dalam bentuk laporan akhir.
Untuk itu, sepantasnyalah bila kesempatan ini dipergunakan untuk menyampaikan
rasa terimakasih serta penghargaan yang tulus kepada:
1. Ibu Arini yang memberikan materi.
2. Teman-teman seperjuangan.
3. Serta orang-orang yang turut serta membantu kami dalam menyelesaikan
tugas ini.
Semoga karya penelitian ini bermanfaat bagi pembaca sekalian, khususnya
bagi kami dalam memenuhi nilai akhir semester untuk matakuliah Praktikum
Kompresi Data Multimedia.
Tim Penulis,
3
DAFTAR ISI
ABSTRAK…………………………………………………………………… 2
KATA PENGANTAR………………………………………………………… 3
DAFTAR ISI………………………………………………………………….. 4
BAB I PENDAHULUAN……………………………………………………. 5
1.1. Latar Belakang………………………………………………………… 5
1.2. Perumusan Masalah…………………………………………………… 6
1.3. Batasan Masalah………………………………………………………. 6
1.4. Tujuan…………………………………………………………………. 6
1.5. Metode Penelitian………………………………………………………
6
1.6. Sistematika Penulisan…………………………………………………. 7
BAB II LANDASAN TEORI………………………………………………… 9
2.1. Kompresi Data………………………………………………………… 9
2.2. Kompresi Citra Digital…………………………………………………10
2.3. Kompresi JPEG………………………………………………………...12
BAB III PENGEMBANGAN SISTEM………………………………………. 16
3.1. Pemodelan Sistem……………………………………………………... 16
3.2. Pengembangan Sistem………………………………………………… 19
3.3. Bahan Penelitian……………………………………………………….. 20
3.4. Desain Penelitian……………………………………………………….20
3.5. Model Yang Dikembangkan…………………………………………... 21
BAB IV PEMBAHASAN……………………………………………………. 22
4.1. Deskripsi Sistem………………………………………………………. 22
4.2. Pengujian……………………………………………………………… 23
4.3. Evaluasi………………………………………………………………... 25
4.4. Kelebihan dan kekurangan……………………………………………..26
BAB V PENUTUP……………………………………………………………. 27
5.1. Kesimpulan……………………………………………………………. 27
5.2. Saran……………………………………………………………………27
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 28
4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada jaman yang serba modern ini, kompresi data adalah suatu hal yang
esensial. Teknik kompresi ini esensial karena ukuran dari data semakin lama
semakin besar, tetapi belum optimal karena tidak didukung oleh
perkembangan dari teknologi penyimpanan data dan bandwidth (untuk
kecepatan download data dari internet) yang seimbang. Sementara orang orang pun menginginkan data dengan kualitas terbaik dan kuantitas (ukuran)
yang minimum. Melihat masalah-masalah tadi, maka pemecahannya adalah
maksimalisasi kompresi, yaitu mengurangi tempat yang digunakan oleh data
yang dimampatkan.
Terdapat banyak sekali metode kompresi data yang ada pada saat ini.
Sebagian besar metode tersebut bisa dikelompokan ke dalam salah satu dari
dua kelompok besar, yaitu lossy dan lossless. Contoh dari kompresi lossy
adalah JPEG dan DCT yang secara khusus tergolong kedalam waveform
coding. Walaupun pada saat ini terdapat banyak algoritma untuk kompresi
data yang bermunculan termasuk untuk citra digital, namun dalam makalah
ini akan mengulas prinsip–prinsip JPEG coding dan encoding. JPEG
merupakan salah satu jenis kompresi yang paling sering digunakan karena
JPEG juga merupakan standar citra digital yang dapat digunakan di berbagai
platform.
Prinsip dasar JPEG adalah menggunakan algoritma DCT yang memproses
piksel-piksel dari suatu citra digital. Namun, permasalahan yang timbul
pada implementasi kompresi JPEG adalah keterbatasan pengolahan pada
encoding maupun decoding, terutama untuk beberapa format citra tertentu
yang tidak dapat menggunakan kompresi JPEG ini. Sehingga akan lebih
dititik beratkan untuk citra digital dengan jenis format jpg.
5
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang akan
dibahas dalam penilitian ini adalah bagaimana cara kerja kompresi JPEG
pada kompresi file citra digital dengan membahas solusi berupa modifikasi
kompresi JPEG untuk format lain.
1.3. Batasan Masalah
Untuk lebih fokusnya penelitian yang dilakukan, maka dilakukan
pembatasan yaitu :
1. Penelitian ini hanya membahas algoritma kompresi JPEG sebagai
salah satu metode kompresi data.
2. Jenis data yang digunakan untuk pengujian dari algoritma kompresi
JPEG berupa file teks dengan format jpg, tif dan gif.
1.4. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui cara kerja kompresi JPEG pada citra digital.
2. Menemukan solusi dari keterbatasan kompresi JPEG pada kompresi
cira digital.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini adalah memperoleh
informasi tentang kelebihan dan kekurangan JPEG pada kompresi citra
digital dan memperoleh solusi berupa hasil modifikasi kompresi JPEG
untuk jenis format tif dan gif.
1.6. Metode Penelitian
Dalam penelitian ini penulis melakukan beberapa penerapan metode untuk
menyelesaikan permasalahan. Adapun metode penelitian yang dilakukan
adalah :
6
1. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam penelitian ini adalah studi literatu.
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan-bahan yang diperlukan
dengan mempelajari dan menyeleksi buku, ebook, jurnal, makalah dan
beberapa situs yang berhubungan dengan penulisan laporan ini.
2. Metode Pengembangan Perangkat lunak
Dalam pengembangan perangkat lunak, penulis menggunakan model
prototype. Pendekatan prototyping adalah proses iterative yang
melibatkan hubungan kerja antara perancang dan pengguna.
Pendekatan Prototype melewati tiga proses, yaitu analisis kebutuhan
(analisis
data),
pembuatan
prototype(coding),
dan
evaluasi
prototype(pengujian program). Perulangan ketiga proses ini terus
berlangsung hingga semua kebutuhan terpenuhi.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama
sebagai berikut:
BAB 1: PENDAHULUAN
Bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang pemilihan judul Laporan
“JPEG Encoding dan Decoding”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2: LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas teori – teori yang berkaitan dengan kompresi data
dan prinsip kerja algoritma kompresi JPEG.
BAB 3: PENGEMBANGAN SISTEM
Bab ini berisikan analisis terhadap fokus permasalahan penelitian yaitu
mangatasi kelemahan algoritma JPEG pada kompresi citra digital dengan
membahas solusi berupa modifikasi JPEG untuk format selain jpg.
BAB 4: PEMBAHASAN
Bab ini berisikan implementasi kompresi JPEG kedalam bahasa
pemrograman Java serta melakukan pengujian program.
7
BAB 5: PENUTUP
Bab terakhir akan memuat kesimpulan isi dari keseluruhan uraian bab-bab
sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh yang diharapkan
dapat bermanfaat dalam pengembangan selanjutnya.
8
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.
Kompresi Data
Kompresi Data adalah proses pemampatan data menggunakan suatu
algoritma tertentu untuk menghasilkan data lebih baik sesuai kebutuhan
penyajian informasi. Kompresi data dilakukan dengan mengurangi bagian /
sifat redundan pada data. Redundansi data dapat berupa redundansi ruang
dan waktu, pengkodean, grayscale hingga frekuensi. Kompresi data
dilakukan untuk tujuan:
Memelihara ruang penyimpanan. Data multimedia cukup
memakan sebagian besar ruang peyimpanan, yang dihadapkan
pada sumber daya perangkat lunak yang terbatas pada pengguna
termasuk perihal pengiriman data.
Mengurangi sumber daya waktu, biaya, kapasitas bandwidth
pada transmisi atau pertukaran data. Sumber daya sangat
diperhitungkan termasuk proses pengkodean, pengiriman dan
pengembalian data original.
Mengurangi redundansi pada data alami. Data alami memuat
banyak data kurang relevan dari informasi yang dibutuhkan
sebenarnya, maka perlu dilakukan pemampatan.
Mengurangi proses komputasi. Data yang tak digunakan akan
menghambat komputasi yang hanya memproses data penting
bagi kepentingan penyajian informasi.
9
Teknik Kompresi Data
Teknik Kompresi Data dapat dibagi menjadi dua kategori besar, yaitu:
1.
Lossy Compression
Lossy compression adalah teknik pemampatan data dengan
mengurangi bahkan menghilangkan sejumlah informasi redundant
yang tidak relevan terhadap representasi pada suatu data. Lossy
Compression menyebabkan adanya perubahan data dibandingkan
sebelum dilakukan proses kompresi, karena pada lossy compression,
data yang bersifat redundant dibuang atau dihilangkan.
Sehingga suatu data hanya terdiri atas sebagian besar informasi yang
dibutuhkan dari data itu sendiri. Dan pada kompresi jenis ini, data
yang telah mengalami kompresi tidak dapat dikembalikan seperti
keadaan semula (Irreversible). Sebagai gantinya lossy compression
memberikan derajat kompresi lebih tinggi. Tipe ini cocok untuk
kompresi file multimedia seperti suara digital dan gambar digital.
File suara dan gambar secara alamiah masih bisa digunakan
walaupun tidak berada pada kondisi yang sama sebelum dilakukan
kompresi.
2.
Lossless Compression
Sebaliknya Lossless Compression memiliki derajat kompresi yang
lebih rendah tetapi dengan akurasi data yang terjaga antara sebelum
dan sesudah proses kompresi. Kompresi ini dilakukan untuk datadata penting yang memiliki informasi actual. Kompresi ini cocok
untuk basis data, dokumen atau spreadsheet. Pada lossless
compression ini tidak diijinkan ada bit yang hilang dari data pada
proses kompresi sehingga rasio kompresi sangatlah kecil.
10
Secara umum kompresi data terdiri dari dua kegiatan besar,
yaitu Modeling dan Coding. Proses dasar dari kompresi data adalah
menentukan serangkaian bagian dari data (stream of symbols)
mengubahnya menjadi kode (stream of codes). Jika proses kompresi
efektif maka hasil dari stream of codes akan lebih kecil dari segi
ukuran
daripada
stream
of
symbols.
Keputusan
untuk
mengindentikan symbols tertentu dengan codes tertentu adalah inti
dari proses modeling.
a.
Coding
Melakukan proses encoding dengan menggunakan ASCII
atau EBDIC yang merupakan standar dalam proses
komputasi memberikan kelemahan mendasar apabila dilihat
dari
paradigma
kompresi
data.
ASCII
dan
EBDIC
menggunakan jumlah bit yang sama untuk setiap karakter, hal
ini menyebabkan banyak bit yang ”terbuang” untuk
merepresentasikan karakter-karakter yang sebenarnya jarang
muncul pada sebuah pesan.
b.
Modeling
Jika coding adalah roda dari sebuah mobil maka modeling
adalah mesinnya. Sebaik apapun algoritma untuk melakukan
coding tanpa model yang baik kompresi data tidak akan
pernah terwujud. Dalam Kompresi Data Lossless pada
umumnya diimplementasikan menggunakan salah satu dari
dua tipe modeling, yaitu statistical atau dictionary-based.
Statistical-modeling melakukan prosesnya menggunakan
probabilitas kemunculan dari sebuah symbol sedangkan
dictionary-based
menggunakan
kode-kode
untuk
menggantikan sekumpulan symbol.
11
2.2.
Kompresi Citra Digital
Citra digital merupakan citra hasil digitalisasi yanga dapat
diolah pada suatu komputer digital. Citra digital disusun atas sejumlah
piksel elemen. Elemen-elemen yang menyusun citra digital disebut pixel.
Pixel merupakan kependekan dari Picture Element, yang berarti elemen
atau penyusun citra digital. Satu pixel berarti satu titik pada citra.
Citra digital disimpan dalam media penyimpanan(storage)
dengan menyimpan pixel penyusunnya. Oelh karena itu, memori yang
dibutuhkan untuk menyimpan citra tergantung pada jumlah pixel yang
menyusun citra. Semakin banyak pixel pada citra, maka akan semakin
bbesar memori yang dibutuhkan untuk menyimpan citra.
Pada umumnya sebagian besar citra mengandung duplikasi
data. Duplikasi data ini tidak perlu disimpan berulang kali karena akan
memboroskan pengggunaan memori padahal sebagian besar aplikasi
sekarang ini membutuhkan representasi citra dengan penggunaan memori
yang sesedikit mungkin. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk
mentransmisikan citra menjadi semakin lama. Oleh karena itu kompresi
data pada citra digital sangat dibutuhkan.
Kompresi gambar (image compression) merupakan suatu
proses untuk meminimalkan gambar dalam byte dari suatu citra digital
tanpa menurunkan kualitas gambar ketingkat yang tidak dapat diterima.
Pengurangan ukuran file gambar yang lebih memungkinkan untuk
disimpan dalam ruang memori atau jumlah tertentu dalam suatu disk
penyimpanan. Hal ini juga mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk
gambar yang dikirimkan melalui internet atau dodown load dari halaman
web.
Terdapat beberapa cara yang dalam kompresi citra digital.
Untuk penggunaan pada internet, dua jenis kompresi gambar yang paling
umum digunakan adalah gambar dengan format JPEG dan GIF. Metode
JPEG lebih sering digunakan untuk foto, sedangkan metode GIF biasanya
12
digunakan untuk seni garis dan gambar lain di mana bentuk-bentuk
geometris sederhana.
Sebuah file teks atau program dapat dikompresi tanpa pengenalan
kesalahan, tapi hanya sampai batas tertentu. Hal ini lah yang disebut
sebagai kompresi lossless. Di luar titik ini (pada kompresi citra),
kesalahan diperkenalkan. Dalam file teks atau program, kesalahan sedikit
saja
dapat
mempengaruhi
informasi
dari
keseluruhan
file
atau
menyebabkan program tidak dapat berjalan. Dalam kompresi citra
kerugian kecil dalam kualitas gambar biasanya tidak terlihat sangat
mencolok perbedaanya. Tidak ada “titik kritis” sampai dengan kompresi
yang sempurna. Ketika ada beberapa toleransi untuk kerugian, factor
kompresi lebih besar daripada ketika tidak ada toleransi kerugian. Untuk
alasan ini, gambar grafis dapat dikompres lebih kecil dari file teks atau
program.1
Perbedaan antara Format File dan Kompresi
Citra digital adalah sebuah file yang tersimpan sebagai nilai
numerik dalam media magnetic atau media optikal2. Ditinjau dari
bentuknya yang merupakan sebuah file, citra digital memiliki berbagai
jenis format, antara lain JPEG, GIF, PNG, BMP, dsb. Format-format file
untuk citra digital ini memiliki keunggulan, kelemahan, dan tingkat
komersialitasnya masing- masing.
Format file merupakan rangkaian data yang teratur dan
digunakan untuk mengkodekan informasi dalam penyimpanan atau
pertukaran data. Format file dapat digambarkan sebagai sebuah bahasa
tulis yang memiliki aturan-aturan sendiri dalam penulisannya. Jika
digambarkan, setiap format file citra memiliki cara pembentukan struktur
1
2
13
yang berbeda dimana setiap struktur ini memiliki header dan body.
Umumnya header diikuti dengan body yang mengandung sebagian besar
data.
Kompresi merupakan cara pengkodean data file agar lebih
ringkas dan efisien. Seperti yang diketahui, kompresi terhadap sebuah file
memerlukan algoritma juga. Algoritma ini berguna dalam mendefinisikan
langkah –langkah yang diperlukan untuk mengurangi ukuran file, yang
dalam hal ini merupakan tujuan dari kompresi. Kesalahan yang sering
muncul adalah pembedaan antara format file dengan kompresi.
Contoh yang paling sering muncul adalah pembedaan antara
kompresi JPEG dengan JFIF (JPEG File Interchange Fomat ). JFIF yang
diberi ekstensi file .jpg sering disebut file dengan format JPEG, bukan file
yang dikompresi menggunakan jenis kompresi JPEG.
2.3.
Kompresi JPEG
JPEG merupakan singkatan dari Joint Photographic Expert
Group yang merupakan standar kompresi citra digital. JPEG bekerja pada
gambar berwarna dan gambar dengan mode grayscale.
JPEG dikembangkan awal tahun 1980 oleh Joint Photographic
Experts Group (JPEG).3 JPEG merupakan format paling sering digunakan
di internet. Implementasi format JPEG terbaru dimulai sejak tahun 1996
dan semakin berkembang dengan inovasi format baru yang menyertai
perkembangan teknologi yang memanfaatkan format JPEG lebih luas.
Walaupun format JPEG merupakan metode kompresi gambar yang gratis,
sebuah perusahaan bernama Forgent pada tahun 2002 mempatenkan
format ini dan akan menarik biaya lisensi. Segera Group JPEG
mengumumkan sebuah format JPEG 2000 sebagai sebuah format
pengganti. Namun dua hal di atas terlambat, karena JPEG sudah
digunakan secara luas dan hak paten belum ditetapkan oleh pengadilan.
3
14
Standar kompresi file gambar yang dibuat oleh kelompok Joint
Photographic Experts Group ini menghasilkan kompresi yang sangat besar
tetapi dengan akibat berupa adanya distorsi pada gambar yang hampir
selalu tidak terlihat. JPEG adalah sebuah format gambar, sangat berguna
untuk membuat gambar jenis fotografi berkualitas tinggi dalam ukuran file
yang sangat kecil. Format file grafis ini telah diterima oleh
Telecommunication Standardization Sector atau ITU-T dan Organisasi
Internasional untuk Standardisasi atau ISO. JPEG kebanyakan digunakan
untuk melakukan kompresi gambar diam menggunakan analisis Discrete
Cosine Transform (DCT).
Meskipun kompresi gambar JPEG sangatlah efisien dan selalu
menyimpan gambar dalam kategori warna true color (24 bit), format ini
bersifat lossy, yang berarti bahwa kualitas gambar dikorbankan bila tingkat
kompresi yang dipilih semakin tinggi.
BAB III
15
PENGEMBANGAN SISTEM
3.1. Pemodelan Sistem
Dalam mengembangkan perangkat lunak kami memodelkan sistem dengan
mengikuti standar alur proses coding dan encoding menggunakan metode
kompresi JPEG. Berikut merupakan gambaran proses kompresi JPEG.
Proses Kompresi dan Dekompresi menggunakan JPEG
Dimana proses kompresinya dibagi menjadi 5 langkah utama yang akan
dijelaskan sebagai berikut.4
1.
Color Transform
Pada langkah ini dilakukan transformasi warna dari RGB ke
ruang warna (color space) YCbCr. Karena penglihatan manusia
dapat melihat lebih detail pada komponen Y(brightness)
4
16
daripada Cb(blue) dan Cr(red). Berdasarkan teori ini, encoder
dapat didesain untuk mengkompres citra dengan lebih efisien.5
2.
Down Sampling
Setelah itu dilakukan pengurangan komponen Cb dan Cr yang
disebut dengan ‘Downsampling’ atau ‘Chroma subsampling’.
Downsampling terhadap komponen chrome dapat menghemat
33% hingga 50% space yang digunakan oleh Citra. Rasio
downsampling untuk JPEG adalah 4:4:4 (no downsampling),
4:2:2 (reduce by factor of 2 horizontal direction), dan 4:2:0
(reduce by factor of 2 vertical direction)
3.
Forward DCT
Forward DCT dilakukan dengan mengkonversi dari spasial ke
frekuensi domain, mengkonversi fungsi intensitas dalam jumlah
tertimbang
secara
fungsi
mengidentifikasi band-band
periodik
(kosinus).
Lalu
informasi spektral yang dapat
dibuang tanpa kehilangan kualitas.
5
17
4.
Quantization6
Membagi koefisien masing-masing oleh integer [1 sampai 255].
Dalam bentuk tabel, ukuran meja sama sebagai sebuah blok.
Kalikan koefisien blok dengan tabel, bulatkan hasilnyadengan
nilai integer terdekat. Dalam proses decoding, kalikan koefisien
yang terkuantisasi dengan kebalikan dari tabel. Untuk
mendapatkan kembali sejumlah nilai yang mendekati dengan
nilai aslinya. Kesalahan biasasnya kurang dari 1 / 2 dari jumlah
kuantisasi Nomor kuantisasi yang lebih besar menyebabkan
kerugian lebih besar.
5.
Encoding
Mengkodekan nilai-nilai yang diperoleh menjadi sebuah gambar
baru. Gambar ini merupakan gambar yang telah terkompres.
Sedangakan
untuk
yang
dekompresinya
merupakan
kebalikan/invers dari langkah langkah kompresi JPEG yang dijelaskan
sebagai berikut.
1.
Decoding
Merupakan kebalikan dari proses encoding. Dimana suatu image
didekodekan menjadi nilai-nilai dalam suatu matriks.
2.
De-Quantization
Mengembalikan warna dari gambar yang sudah terkuantisasi.7
3.
Inverse DCT8
6
7
8
18
Merupakan invers dar Forward DCT
4.
Up Sampling9
Merupakan kebalikan dari down sampling
5.
Color Transform
Mentransformasikan dari YCbCr menjadi gambar dengan mode
warna RGB
3.2. Pengembangan Sistem
Dalam mengembangkan sistem kami menggunakan perangkat keras dan
perangkat lunak yang dispesifikasikan sebagai berikut:
Spesifikasi Perangkat Keras yang digunakan:
1.
Laptop dengan processor intel Pentium T4400 Dual Core 2,2
GHz
2.
VGA Intel GMA 4500M
3.
RAM 2GB
4.
Layar Monitor 14 inch dengan resolusi 1366x768, 32 bit color
5.
Hardisk 250GB dengan freespace 20 GB
6.
Mouse dan Keyboard
Spesifikasi Perangkat Lunak yang digunakan:
1.
Sistem operasi Linux Ubuntu 11.04 atau Windows 7 Home
Basic
2.
Java Development Kit – 6
3.
NetBeans IDE 6.8
3.3. Bahan Penelitian
Bahan dari penelitian ini merupakan file-file citra digital terutama citra
dengan format jpg, tif, gif, ppm. File .ppm atau
.tif yang digunakan
9
19
merupakan format citra digital yang belum terkompresi. Format ini
menyimpan semua detil informasi di setiap pixelnya.
3.4. Desain Penelitian
1.
Rumusan Masalah. Rumusan masalah merupakan dasar
pemikiran dan merupakan acuan dalam penelitian ini. Dalam
penelitian ini permasalahan yang akan di analisis adalah
mengenai kompresi dengan algoritma JPEG.
2.
Studi Literatur. Proses studi literature dalam penelitian ini
dilakukan dengan mempelajari literature-literatur yang meliputi
20
konsep algoritma kompresi JPEG, teori kompresi, serta teoriteori lain yang mendukung.
3.
Algoritma Kompresi JPEG. Adalah algoritma yang akan
diimplementasikan
dalam
perangkat
lunak
yang
akan
dikembangkan.
4.
File Citra Digital. adalah objek yang akan dikompresi dengan
menggunakan algoritma kompresi JPEG.
5.
Metode pendekatan yang digunakan dalam penelitian ini
menggunakan pendekatan terstruktur dengan proses model
prototype.
6.
Sistem implementasi algoritma kompresi JPEG pada kompresi
file citra digital disebut KDM7 – JPEG Compression merupakan
nama perangkat lunak yang dikembangkan.
7.
Dokumentasi berupa dokumen teknis perangkat lunak, paper
dan dokumen laporan sebagai hasil dari penelitian
3.5. Model Yang Dikembangkan
Model yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah kompresi den
dekompresi algoritma JPEG pada file citra digital (jpg, tif, gif, ppm)
1.
File jpg
2.
Algoritma Huffman
3.
DCT
BAB IV
21
PEMBAHASAN
4.1. Deskripsi Sistem
Sistem ini merupakan sebuah perangkat lunak untuk melakukan kompresi
JPEG pada citra digital. Sistem ini dibangun dengan menggunakan bahasa
pemrograman Java. Sistem ini dapat menerima masukkan citra digital
dengan format jpg, tif, gif, dan ppm. Keluaran dari sistem ini berupa data
citra digital yang telah terkompresi. Pemrosesan data pada sistem ini
menggunakan algoritma kompresi JPEG yang merupakan kombinasi dari
algoritma Huffman dan DCT.
Nama Sistem
KDM7 – JPEG Compression
Fungsi Sistem
Untuk mendapatkan citra digital terkompresi serta mengetahui proses dari
algoritma kompresi JPEG.
Desain Antarmuka
Tampilan utama program
4.2. Pengujian
22
Pengujian adalah suatu proses yang digunakan untuk menjamin bahwa
perangkat lunak yang dihasilkan dapat berjalan sesuai dengan keinginan.
Pengujian terhadap perangkat lunak
dilakukan dengan menguji sistem
untuk tiap-tiap blok rangkaian, menguji sistem secara menyeluruh,
kemudian menganalisa dari setiap hasil pengujian baik pengujian tiap blok
maupun pengujian sistem secara keseluruhan. Pengujian ini meliputi:
Tahapan yang dilakukan pada pengujian perangkat lunak ini adalah sebagai
berikut :
Pengujian per unit/modul untuk menguji apakah unit/modul yang
bersangkutan berfungsi dengan benar. Pengujian ini telah dilakukan bersamaan dengan pengembangan unit/modul, tetapi hasilnya tidak didokumentasikan. Pengujian dilakukan pada perangkat
lunak pengembang yaitu Netbeans 6.8 dan melalui terminal (command line).
Pengujian terpadu untuk menguji integrasi antar unit/modul. Pengujian ini dilakukan setelah program di bangun menjadi sebuah
program yang berdiri sendiri.
23
Pengujian validasi untuk menguji apakah program berjalan sesuai
dengan spesifikasi. Pengujian validasi dilakukan oleh dihadapan
Ibu Arini.
Hasil Pengujian
Berikut adalah hasil pengujian dari program terhadap file citra
berformat jpg.
File asli, dengan nama file bubble.jpg berresolusi 3648 x 2432
pixel memiliki ukuran file sebesar 294,5 KB.
Setelah di kompres menjadi bubble-out.jpg memiliki ukuran file
sebesar 274,9 KB.
24
4.3. Evaluasi
Berdasarkan pengujian diatas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa program ini dapat dikatakan berhasil, meskipun masih terdapat kekurangan.
Oleh karena itu masih harus diperbaiki untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
25
4.4. Kelebihan dan Kekurangan
Program ini memiliki beberapa kekurangan dan kelebihan antara lain sebagai berikut:
Kelebihan
Terdapat dua metode penggunaan, yaitu yang berbasis GUI dan
berbasis Command Line.
Program ini bersifat portable.
Program ini bersifat opensource.
Kekurangan
Program ini hanya dapat berjalan pada komputer yang telah memiliki java runtime environment.
Program ini hanya mendukung citra yang berformat jpg, gif, tif,
ppm.
Program ini masih memiliki bug-bug yang mungkin belum terdeteksi.
26
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan beberapa hal sebagai
berikut:
Kompresi JPEG dapat bekerja dengan baik pada file citra yang
berekstensi .jpg dan .tif
Semakin kecil besar rasio kompresi, maka akan semakin kecil
gambar yang terkompresi, namun kualitasnya akan menjadi
semakin buruk.
Kompresi JPEG yang paling efektif yaitu dengan Quality image
sekitar 75-80
Semakin besar file yang akan dikompresi maka akan semakin lama
waktu yang dibutuhkan dalam menyelesaikan proses kompresi
tersebut.
Untuk citra hasil kompresi dapat didekompresi namun kualitasnya
tidak sama seperti gambar asli sebelum dikompres.
5.2. Saran
Agar program kompresi ini dapat berkembang, penulis menyarankan
beberapa hal sebagai berikut:
Dapat dilakukan optimalisasi terhadap algoritma kompresi JPEG
untuk format selain yang disebutkan dalam pembahasan.
Dapat dimodifikasi dengan ditambahkan algoritma kompresi
lainnya untuk mengoptimalisasikan proses kompresi.
Dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap program kompresi ini
serta file JPEG hasil kompresinya.
27
DAFTAR PUSTAKA
Nelson, M., Gailly, J.L., The Data Compression Book, Second Edition. M&T
Books, NewYork, 1996
Salomon,
David. Data compression The complete reference. 3rd edition.
Springer, 2004.
Bocharova, Irina. Compression for Multimedia. CAMBRIDGE UNIVERSITY
PRESS. 2010.
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?
doi=10.1.1.20.7280&rep=rep1&type=pdf
JPEG Standard (JPEG ISO/IEC 10918-1 ITU-T Recommendation T.81).
http://www.w3.org/Graphics/JPEG/itu-t81.pdf
http://madib.blog.unair.ac.id/files/2010/04/contoh-tulisan-ilmiah-laporanpenelitian.pdf
http://www.jpeg.org/jpeg/index.html
28