Analisis Kualitas Real Time Video Streaming Terhadap Bandwidth Jaringan Yang Tersedia
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Video
Video adalah teknologi pemrosesan urutan banyak gambar bergerak yang
dihasilkan oleh kamera. Video pada saat ini telah menjadi media informasi,
komunikasi dan hiburan. Awal mulanya video berbentuk analog, sesuai
perkembangan zaman video banyak mengalami perubahan dan pembaharuan
menjadi video digital dan berbagai macam jenis format video. Video analog dan
video digital dapat dibedakan berdasarkan media penyimpanannya, video analog
disimpan dalam media kaset berbentuk piringan hitam sedangkan video digital
disimpan dalam memory dan flasdisk yang terdiri dari beberapa jenis format
video[1].
2.1.1
Frame Rate Video
Frame rate mengindikasikan jumlah gambar yang dapat ambil dan
transfer dalam satu detik. Frame rate video adalah jumlah bingkai gambar atau
frame yang ditunjukkan setiap detik dalam membuat gambar bergerak,
diwujudkan dalam satuan fps (frames per second), semakin tinggi angka fps maka
semakin halus gambar yang dihasilkan atau digerakkan. Semakin besar frame rate
yang digunakan akan sangat berpengaruh pada kebutuhan besar kecilnya
bandwidth yang dibutuhkan. Pada penyebarannya melalui jaringan internet
dibutuhkan kapasitas yang rendah untuk menunjang efektifitas dalam penyebaran
data video. Proses terjadinya video ditunjukkan pada Gambar 2.1[2].
5
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Proses Gambar Bergerak
Pada Tugas Akhir ini dilakukan beberapa variasi frame rate untuk
mengetahui pengaruh terhadap jaringan yang tersedia dan seberapa baik video
yang dihasilkan menurut pandangan mata biasa. Frame rate yang akan diuji
diantaranya 10 fps, 20 fps, 30 fps dan 40 fps.
2.1.2
Bitrate Video
Bitrate ialah jumlah bit yang diproses dalam satu satuan waktu untuk
mewakili media yang kontitu seperti video dan audio setelah dilakukan kompresi.
Satunya adalah bit per second (bps). Video bitrate merupakan ukuran kapasitas
data video ketika dimainkan dalam satuan detik. Kualitas video diatur dalam
proses encoding videonya. Semakin tinggi bitrare maka akan semakin banyak
informasi data videonya[2].
2.1.3
Bit Depth (Kedalaman Warna)
Bit Depth adalah jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan
tiap pixel. Bit depth adalah jumlah bit untuk tiap pixel. Semakin banyak jumlah
bit yang digunakan untuk merepresentasikan sebuah pixel, yang berarti semakin
tinggi kedalaman pixel-nya, maka semakin tinggi pula kualitasnya, dengan resiko
6
Universitas Sumatera Utara
jumlah bit yang diperlukan menjadi lebih tinggi. Dengan 1 byte (8 bit) untuk tiap
pixel, diperoleh 28 atau 256 level intensitas. Dengan level intensitas sebanyak itu,
umumnya mata manusia sudah dapat dipuaskan. Kedalaman pixel paling rendah
terdapat pada binary-value image yang hanya menggunakan 1 bit untuk tiap pixel,
sehingga hanya ada dua kemungkinan bagi tiap pixel, yaitu 0 (hitam) atau 1
(putih)[3]. Gambar 2.2 menerangkan jumlah bit warna dalam fixel video dan
Tabel 2.1 memperlihatkan hubungan antara kedalaman warna dan resolusi warna
[2].
Gambar 2.2 Kedalaman Warna tiap Pixel Gambar
Tabel 2.1 Hubungan antara Kedalaman Warna dan Resolusi Warna
Kedalaman Warna
Resolusi Warna
1 bit
(2 warna)
4 bit
(16 warna)
8 bit
(256 warna)
16 bit
(65.563 warna)
24 bit
(16.777.216 warna )
7
Universitas Sumatera Utara
2.2
Kompresi Video
Dalam teori informari kompresi data atau sumber pengkodean adalah
proses encoding informasi dengan menggunakan sedikit bit (atau unit informasi
lainnya) dari sebuah unencoded representasi akan menggunakan, melalui
penggunaan khusus pengkodean skema. Kompresi video mengacu untuk
mengurangi jumlah data yang digunakan untuk mewakili video digital gambar
dan merupakan kombinasi dari ruang kompresi gambar dan temporal kompensasi
gerak. Kompresi video adalah contoh dari konsep pengkodean sumber dalam teori
informasi[4].
2.2.1
Standar Kompresi Video
Standarisasi terhadap kompresi informasi video diperlukan untuk
memfasilitasi pertukaran data berupa video digital secara global. Sebuah
standarisasi pengkodean dikatakan efisien bila mendukung algoritma kompresi
yang baik dan mengimplementasikan disain encoder dan decoder yang efisien.
Untuk komunikasi multimedia, terdapat dua organisasi standard yang utama yaitu
ITU-T dan International Organization For Standardization (ISO). Urutan standar
kompresi video dapat dilihat pada Gambar 2.3[5].
Gambar 2.3 Perkembangan Kompresi video
8
Universitas Sumatera Utara
2.2.2
H.261
Standard H.261 adalah standar yang diterbitkan oleh ITU-T pada tahun
1990. Standar H.261 didesain untuk kompresi video yang akan ditansmisikan
melalui jaringan ISDN dengan bandwidth yang diizinkan sebesar px64 Kbit/s,
dimana p berkisar antara 1 sampai 30. Standar H.261 ini diimplementasikan untuk
aplikasi conferencing dan videophone[5].
2.2.3
H.263
Pada Februari 1995 ITU-T SG15 mengeluarkan standar H.263 yang
dirancang untuk penggunaan komunikasi bitrate namun tidak pernah berjalan
dengan baik ketika melalui jaringan POTS (Plain Old Telephone Service). Standar
H.263 telah menggantikan standar H.261 untuk video conferencing dibeberapa
aplikasi yang mendominasi standarisasi untuk beberapa aplikasi internet video
streaming sekarang ini[5].
2.2.4
H.264
Berdasarkan ISO/IEC 14496-10. Standar H.264/AVC pertama kali
diterbitkan pada Mei pada tahun 2003 dan dibangun berdasarkanpada konsep awal
standar seperti MPEG-2 dan MPEG-4 visual.H.2.64 menawarkan efisiensi
kompresi lebih baik yakni kompresi video yang lebih berkualitas dan fleksibilitas
yang lebih besar dalam melakukan kompresi, transmisi dan penyimpanan video.
Video encoder H.264 dapat melakukan prediksi, transform dan proses encoding
untuk menghasilkan kompresi bitstream H.264 dapat melakukan proses decoding
secara lengkap, inverse transform dan rekonstruksi sebuah urutan video yang telah
9
Universitas Sumatera Utara
diencode. Dibandingkan dengan standar seperti MPEG-2 dan MPEG-4 visual.
H.264 memiliki kelebihan antara lain[5]:
a. Kualitas gambar yang lebih baik pada bitrate kompresi yang sama.
b. Kecepatan bit kompresi yang lebih rendah untuk kualitas gambar yang sama.
c. Standar H.264 menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dari segi kompresi
dan transmisi.
2.3
Video Streaming
Video streaming sering disebut sebagai proses pendistribusian data video
dan audio secara terus menerut melalui jaringan internet. Dalam proses video
streaming juga dibutuhkan codec video yang berfungsi sebagai media kompresi
atau mengecilkan ukuran file video agar lebih mudah ditransfer melalui jaringan
internet. Video streaming sering disebut sebagai tayangan langsung yang
dibroadcast pada banyak orang dalam waktu bersamaan dengan kejadian aslinya,
melalui media data komunikasi (network) baik yang terhubung dengan kabel
maupun wireless. Secara teknis, internet broadcast yang menggunakan teknologi
streaming ini terbagi menjadi dua jenis yaitu unicast dan multicast.
Unicast merupakan proses pengiriman data dari satu titik kesatu titik yang
lain dan bersifat non real time. Dengan metode ini, file yang akan didownload
akan disimpan terlebih dahulu, kemudian jika penggunaan internet ingin
menggunakan atau memakai file tersebut, maka file tersebut akan distreamingkan
terlebih dahulu oleh streaming server sebelum digunakan.
Multicast merupakan proses pengiriman data dari satu titik kebanyak titik
yang merupakan bagian dari satu grup tertentu dan yang memang mengiginkan
10
Universitas Sumatera Utara
data tersebut. Sifat dari metode multicast ini real time dan saling berbagi rute agar
titik untuk menuju ke komputer pengguna tersebut hanya terjadi sekali saja, yaitu
saat file media tersebut dibuat untuk pertama kalinya. Dengan demikian multicast
tepat untuk internet brocast[2].
2.3.1 Layanan Video Streaming
Ada tiga tipe video streaming menurut bentuk layanan yaitu[6] :
1. Video on demand (VoD), yaitu suatu bentuk streaming pada permintaan data
yang sudah ada atau tersimpan dalam server. Video on demand mengijinkan
pengguna untuk dapat melakukan proses pause, rewind, fast forward atau
melakukan indeks isi multimedia.
2. Live streaming, aplikasi live streaming dapat dijumpai dalam teknologi
broadcast radio dan televise. Aplikasi ini mengijinkan pengguna untuk
menerima siaran radio dan televise secara langsung (live). Dalam live
streaming tidak ada data video yang tersimpan kedalam server sehingga klien
tidak dapat melakukan fast forward dalam media yang diakses. Proses
cupture dan encoding secara langsung dilakukan sesuai dengan format
videonya sebelum video itu ditransmisikan kepada klien.
3. Real time streaming, aplikasi ini mengijinkan pengguna untuk berkomunikasi
dengan audio dan video dalam waktu yang real.
2.3.2 Transmisi Video Streaming
Ada tiga jenis cara data multimedia dapat ditansmisikan dalam internet,
yaitu[6]:
11
Universitas Sumatera Utara
1. Download mode, client dapat memainkan media setelah semua file media
telah dilakukan proses download dari server. Pengunaan cara ini
mengharuskan keseluruhan file multimedia harus diterima secara lengkap
di sisi client. File multimedia yang sudah diterima kemudian disimpan
pada perangkat penyimpan komputer, di mana penyimpanan ini dapat
berupa penyimpanan sementara. Setelah file multimedia tersebut berhasil
diterima secara lengkap pada sisi client, user baru dapat mengakses video
tersebut.
2. Streaming mode, client dapat memainkan media secara langsung tanpa
melakukan proses download. Bagian media yang diterima melalui proses
transmisi dapat langsung dimainkan seketika itu juga.
3. Progressive download, media yang dapat dimainkan beberapa detik
setelah proses download dimulai atau client dapat melihat media selama
media itu dalam proses download. Secara langsung terlihat seperti
streaming tetapi kenyataanya adalah melakukan download. Istilah lainnya
juga menyebutkan sebagai pseudo streaming.
2.4
Protokol Streaming
Protocol streaming adalah sebuah aturan untuk membimbing sebuah
aktifitas pertukaran data informasi. Adapun tujuannya ialah sebagai standarisasi
komunikasi antara streaming sever dan streaming klient. Spesifikasi dibedakan
menurut fungsiya, yaitu[7] :
12
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Lapisan OSI
Model OSI ditetapkan oleh sebuah badan standar internasional yang
bernama Internasional Standards Organization (ISO) pada tahun 1947. Standar
ISO mencakup seluruh aspek komunikasi data dengan model Open System
Interconnection. Yang dimaksud dengan open system adalah seperangkat protocol
yang ada dalam model ini menjamin terjadinya komunikasi sekalipun dua atau
lebih sistem yang saling terhubung memiliki arsitektur yang berbeda. OSI
menetapkan 7 lapis proses, yaitu[7] :
1. Application layer
Lapis ini memungkinkan pengguna melakukan akses terhadap jaringan
komunikasi melalui aplikasi antar muka (interface), misalnya aplikasi
mail browser memungkinkan pengguna menulis, membaca, mengambil,
mengirim dan mengorganisasi pesan.
2. Presentation layer
Lapis ini memiliki fungsi khusus yang berkaitan dengan translasi
informasi diantara dua buah sistem, melakukan proses enkripsi untuk
data-data yang penting dan melakukan proses kompresi dengan satu
tujuan untuk memperkecil jumlah bit yang kan dikirimkan melalui
jaringan komunikasi.
3. Session layer
Lapis ini melakukan kendali terhadap percakapan (dialog control) yang
terjadi diantara dua buah sistem. Model dialog yang mungkin dilakukan
adalah simplex, half-diplex, dan full-duplex.
13
Universitas Sumatera Utara
4. Transport layer
Transport layer adalah lapis pengiriman, melakukan deteksi error dan
koreksi diantara dua komputer (end to end)
5. Network layer
Network layer memiliki tanggung jawab untuk mengiriman paket data
dari alamat sumber ke alamat tujuan. Termasuk didalamnya adalah
mengatur rute perjalanan masing-masing paket melintasi jaringan
komunikasi.
6. Data link layer
Lapis yang berfungsi menghantarkan data dalam bentuk frame-frame
kecil dari titik sumber ke tujuan.
7. Physical layer
Lapis yang bertanggung jawab untuk membawa bit-bit data melalui
media transmisi .
2.4.2 TCP/IP
Transmision
Control
Protokol/Internet
Protokol
pertama
kali
diperkenalkan olah Departement of Defence (DoD) untuk memastikan dan
menjaga integritas data sama seperti halnya menjaga komunikasi dalam situasi
apapun. TCP/IP menjadi protocol komunikasi data yang fleksibel dan dapat
diterapkan dengan mudah dari setiap jenis komputer dan interface jaringan, karena
perubahan pada protocol yang sehubungan dengan interface jaringan saja. TCP/IP
memiliki 4 layer yang terdiri dari[7] :
14
Universitas Sumatera Utara
1. Application Layer
Layer ini mengintegrasikan berbagai macam aktivitas dan tugastugas yang melibatkan fokus dari layer OSI yaitu Application,
Presentation dan Session. Layer ini juga mengendalikan spesifikasi tatap
muka pengguna.
2. Transport Layer
Layer ini sejalan dengan layer Transport di model OSI. Layer ini
mendefinisikan protocol untuk mengatur tingkat layanan transmisi untuk
aplikasi.Layer ini juga menangani masalah seperti menciptakan
komunikasi end to end yang handal dan memastikan data bebas dari
kesalahan saat pengiriman, serta menangani urutan paket dan menjaga
integritas data.
UDP yang merupakan salah satu protokol utama diatas IP
merupakan transport protokol yang lebih sederhana dibandingkan dengan
TCP. UDP digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme
reliabilitas.
UDP
melakukan
pengiriman
informasi
yang
tidak
membutuhkan keandalan. Walaupun pengiriman dengan UDP kurang
handal dibandingkan dengan protocol TCP, pengiriman dengan UDP
mengurangi overhead jaringan.
TCP mentransmisikan data pada layer Transpor ada dua protokol
yang berperan yaitu TCP dan UDP. TCP merupakan protokol yang
connection-oriented
yang
artinya
menjaga
reliabilitas
hubungan
komunikasi end – to – end. Konsep dasar cara kerja TCP adalah
mengirim dan menerima segmen– segmen informasi dengan panjang data
15
Universitas Sumatera Utara
bervariasi pada suatu datagram internet. TCP menjamin realibilitas
hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang
rusak, hilang atau kesalahan kirim.
Real-time Transport Protokol (RTP) menerapkan fungsi- fungsi
untuk transport dari awal ke akhir data real time, seperti audio, video,
multimedia atau isi lainnya. RTP mendukung transmisi unicast,
broadcast, dan multicast.
3. Internet Layer
Layer ini setara dengan layer Network dalam OSI, yaitu
mengalokasikan protocol yang berhubungan dengan transmisi logika
sejauh paket keseluruh network. Layer ini menjaga pengalamatan host
dengan memberikan alamat IP dan menangani routing dari paket yang
melalui beberapa jaringan.
4. Network Access Layer
Layer ini merupakan gabungan dari layer Physical dan Data Link di
OSI.Layer ini memantau pertukaran data antara host dan jaringan, dan
bertugas mengawasi pengalamatan secara hardware dan mendefinisikan
protocol untuk transmisi fisik data. Gambar 2.4 adalah gambar susunan
struktur protocol pada TCP/IP yang disajikan secara berurutan.
16
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Struktur Protokol pada TCP/IP
2.5
Kualitas Layanan Real Time Video Streaming
Terdapat beberapa factor yang mempengaruhi kualitas Real Time Video
Streaming, yaitu waktu tunda (delay), paket loss dan pemilihan jenis codec.
Ukuran dan pengalokasian kapasitas jaringan juga mempengaruhi kualitas Real
Time Video Streaming secara keseluruhan.Berikut penjelasan dari beberapa factor
tersebut[8].
2.5.1 Waktu Tunda (Delay)
Delay adalah waktu tunda yang dibutuhkan paket data dari pengirim ke
penerima.. Untuk menghitung delay digunakan rumus :
=
�
(2.1)
Keterangan
Duration
: total waktu pengiriman paket
Total paket
: total paket yang dikirim
17
Universitas Sumatera Utara
ITU G.114 membagi karakteristik waktu tunda berdasarkan tingkat
kenyamanan user, dapat ditunjukkan pada Table 2.2[9]:
Tabel 2.2 Pengelompokan Waktu Tunda berdasarkan ITU-T G.114
Waktu tunda
0-150 ms
150-300 ms
>300 ms
Kualitas
Baik
Cukup, masih dapat diterima
Buruk
Ada beberapa komponen waktu tunda yang terjadi dijaringan. Komponen
waktu tunda tersebut yaitu waktu tunda pemprosesan, waktu tunda peketisasi,
waktu tunda propagasi, dan waktu tunda akibat adanya jitter buffer diterminal
penerima. Berikut ini penjelasan mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat
mempengaruhi kualitas layanan ialah[8]:
1. Waktu tunda pemrosesan, waktu tunda yang terjadi akibat proses
pengumpulan dan pengkodean sampel analog menjadi digital.
2. Waktu tunda paketisasi, waktu tunda ini terjadi akibat proses paketisasi
sinyal suara menjadi paket-paket yang siap ditransmisikan ke dalam
jaringan.
3. Waktu tunda antrian, waktu tunda yang disebabkan oleh antrian paket
data terjadinya kongesti jaringan.
4. Waktu tunda propagasi, waktu tunda ini disebabkan oleh medium fisik
jaringan dan jarak yang harus dilalui olah sinyal suara pada media
transmisi data antara pengirim dan penerima.
5. Serialization delay, waktu tunda ini terjadi karena adanya waktu
dibutuhkan untuk pentrasmisian paket IP dari sisi pengirim.
18
Universitas Sumatera Utara
6. Waktu tunda akibat jitter buffer, waktu tunda ini terjadi akibat jitter buffer
yang digunakan untuk meminimalisasi nilai jitter yang terjadi.
2.5.2 Throughput
Throughput adalah kecepatan transfer data efektif, yang diukur dalam
Kbps. Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses diamati
pada destinastion selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu
tersebut. Rumus yang digunakan untuk menghitung throughput adalah [10]:
�ℎ
�ℎ
=
�
�
ℎ �
�
�
�� �
� � �
�
(2.2)
Beberapa factor yang menentukan nilai throughput adalah :
1. Piranti jaringan.
2. Tipe data yang dikirim.
3. Banyaknya pengguna jaringan.
4. Spesifikasi komputer server dan klient.
2.5.3 Paket Loss
Paket loss adalah jumlah paket data yang hilang saat proses transmisi
terjadi. Paket loss dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, mencakup penurunan
signal dalam media jaringan, melebihi batas saturasi jaringan, paket yang corrupt
yang menolak untuk transit, dan kesalahan keras jaringan. Tabel 2.3
memperlihatkan standar tingkat paket hilang pada jaringan[11].
19
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Standar Tingkat Paket Hilang Berdasarkan ITU-T G.1010
Tingkat Paket Hilang
Kualitas
0–5%
Baik
5 – 10 %
Cukup
> 10 %
Buruk
Rumus yang digunakan untuk menghitung paket loss adalah :
�
=
�
�
�
� �
−�
�
� �
��
�
100%
(2.3)
Keterangan :
Paket terkirim
: total UDP paket yang terkirim
Paket diterima
: paket yang berhasil diterima
20
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1
Video
Video adalah teknologi pemrosesan urutan banyak gambar bergerak yang
dihasilkan oleh kamera. Video pada saat ini telah menjadi media informasi,
komunikasi dan hiburan. Awal mulanya video berbentuk analog, sesuai
perkembangan zaman video banyak mengalami perubahan dan pembaharuan
menjadi video digital dan berbagai macam jenis format video. Video analog dan
video digital dapat dibedakan berdasarkan media penyimpanannya, video analog
disimpan dalam media kaset berbentuk piringan hitam sedangkan video digital
disimpan dalam memory dan flasdisk yang terdiri dari beberapa jenis format
video[1].
2.1.1
Frame Rate Video
Frame rate mengindikasikan jumlah gambar yang dapat ambil dan
transfer dalam satu detik. Frame rate video adalah jumlah bingkai gambar atau
frame yang ditunjukkan setiap detik dalam membuat gambar bergerak,
diwujudkan dalam satuan fps (frames per second), semakin tinggi angka fps maka
semakin halus gambar yang dihasilkan atau digerakkan. Semakin besar frame rate
yang digunakan akan sangat berpengaruh pada kebutuhan besar kecilnya
bandwidth yang dibutuhkan. Pada penyebarannya melalui jaringan internet
dibutuhkan kapasitas yang rendah untuk menunjang efektifitas dalam penyebaran
data video. Proses terjadinya video ditunjukkan pada Gambar 2.1[2].
5
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Proses Gambar Bergerak
Pada Tugas Akhir ini dilakukan beberapa variasi frame rate untuk
mengetahui pengaruh terhadap jaringan yang tersedia dan seberapa baik video
yang dihasilkan menurut pandangan mata biasa. Frame rate yang akan diuji
diantaranya 10 fps, 20 fps, 30 fps dan 40 fps.
2.1.2
Bitrate Video
Bitrate ialah jumlah bit yang diproses dalam satu satuan waktu untuk
mewakili media yang kontitu seperti video dan audio setelah dilakukan kompresi.
Satunya adalah bit per second (bps). Video bitrate merupakan ukuran kapasitas
data video ketika dimainkan dalam satuan detik. Kualitas video diatur dalam
proses encoding videonya. Semakin tinggi bitrare maka akan semakin banyak
informasi data videonya[2].
2.1.3
Bit Depth (Kedalaman Warna)
Bit Depth adalah jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan
tiap pixel. Bit depth adalah jumlah bit untuk tiap pixel. Semakin banyak jumlah
bit yang digunakan untuk merepresentasikan sebuah pixel, yang berarti semakin
tinggi kedalaman pixel-nya, maka semakin tinggi pula kualitasnya, dengan resiko
6
Universitas Sumatera Utara
jumlah bit yang diperlukan menjadi lebih tinggi. Dengan 1 byte (8 bit) untuk tiap
pixel, diperoleh 28 atau 256 level intensitas. Dengan level intensitas sebanyak itu,
umumnya mata manusia sudah dapat dipuaskan. Kedalaman pixel paling rendah
terdapat pada binary-value image yang hanya menggunakan 1 bit untuk tiap pixel,
sehingga hanya ada dua kemungkinan bagi tiap pixel, yaitu 0 (hitam) atau 1
(putih)[3]. Gambar 2.2 menerangkan jumlah bit warna dalam fixel video dan
Tabel 2.1 memperlihatkan hubungan antara kedalaman warna dan resolusi warna
[2].
Gambar 2.2 Kedalaman Warna tiap Pixel Gambar
Tabel 2.1 Hubungan antara Kedalaman Warna dan Resolusi Warna
Kedalaman Warna
Resolusi Warna
1 bit
(2 warna)
4 bit
(16 warna)
8 bit
(256 warna)
16 bit
(65.563 warna)
24 bit
(16.777.216 warna )
7
Universitas Sumatera Utara
2.2
Kompresi Video
Dalam teori informari kompresi data atau sumber pengkodean adalah
proses encoding informasi dengan menggunakan sedikit bit (atau unit informasi
lainnya) dari sebuah unencoded representasi akan menggunakan, melalui
penggunaan khusus pengkodean skema. Kompresi video mengacu untuk
mengurangi jumlah data yang digunakan untuk mewakili video digital gambar
dan merupakan kombinasi dari ruang kompresi gambar dan temporal kompensasi
gerak. Kompresi video adalah contoh dari konsep pengkodean sumber dalam teori
informasi[4].
2.2.1
Standar Kompresi Video
Standarisasi terhadap kompresi informasi video diperlukan untuk
memfasilitasi pertukaran data berupa video digital secara global. Sebuah
standarisasi pengkodean dikatakan efisien bila mendukung algoritma kompresi
yang baik dan mengimplementasikan disain encoder dan decoder yang efisien.
Untuk komunikasi multimedia, terdapat dua organisasi standard yang utama yaitu
ITU-T dan International Organization For Standardization (ISO). Urutan standar
kompresi video dapat dilihat pada Gambar 2.3[5].
Gambar 2.3 Perkembangan Kompresi video
8
Universitas Sumatera Utara
2.2.2
H.261
Standard H.261 adalah standar yang diterbitkan oleh ITU-T pada tahun
1990. Standar H.261 didesain untuk kompresi video yang akan ditansmisikan
melalui jaringan ISDN dengan bandwidth yang diizinkan sebesar px64 Kbit/s,
dimana p berkisar antara 1 sampai 30. Standar H.261 ini diimplementasikan untuk
aplikasi conferencing dan videophone[5].
2.2.3
H.263
Pada Februari 1995 ITU-T SG15 mengeluarkan standar H.263 yang
dirancang untuk penggunaan komunikasi bitrate namun tidak pernah berjalan
dengan baik ketika melalui jaringan POTS (Plain Old Telephone Service). Standar
H.263 telah menggantikan standar H.261 untuk video conferencing dibeberapa
aplikasi yang mendominasi standarisasi untuk beberapa aplikasi internet video
streaming sekarang ini[5].
2.2.4
H.264
Berdasarkan ISO/IEC 14496-10. Standar H.264/AVC pertama kali
diterbitkan pada Mei pada tahun 2003 dan dibangun berdasarkanpada konsep awal
standar seperti MPEG-2 dan MPEG-4 visual.H.2.64 menawarkan efisiensi
kompresi lebih baik yakni kompresi video yang lebih berkualitas dan fleksibilitas
yang lebih besar dalam melakukan kompresi, transmisi dan penyimpanan video.
Video encoder H.264 dapat melakukan prediksi, transform dan proses encoding
untuk menghasilkan kompresi bitstream H.264 dapat melakukan proses decoding
secara lengkap, inverse transform dan rekonstruksi sebuah urutan video yang telah
9
Universitas Sumatera Utara
diencode. Dibandingkan dengan standar seperti MPEG-2 dan MPEG-4 visual.
H.264 memiliki kelebihan antara lain[5]:
a. Kualitas gambar yang lebih baik pada bitrate kompresi yang sama.
b. Kecepatan bit kompresi yang lebih rendah untuk kualitas gambar yang sama.
c. Standar H.264 menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dari segi kompresi
dan transmisi.
2.3
Video Streaming
Video streaming sering disebut sebagai proses pendistribusian data video
dan audio secara terus menerut melalui jaringan internet. Dalam proses video
streaming juga dibutuhkan codec video yang berfungsi sebagai media kompresi
atau mengecilkan ukuran file video agar lebih mudah ditransfer melalui jaringan
internet. Video streaming sering disebut sebagai tayangan langsung yang
dibroadcast pada banyak orang dalam waktu bersamaan dengan kejadian aslinya,
melalui media data komunikasi (network) baik yang terhubung dengan kabel
maupun wireless. Secara teknis, internet broadcast yang menggunakan teknologi
streaming ini terbagi menjadi dua jenis yaitu unicast dan multicast.
Unicast merupakan proses pengiriman data dari satu titik kesatu titik yang
lain dan bersifat non real time. Dengan metode ini, file yang akan didownload
akan disimpan terlebih dahulu, kemudian jika penggunaan internet ingin
menggunakan atau memakai file tersebut, maka file tersebut akan distreamingkan
terlebih dahulu oleh streaming server sebelum digunakan.
Multicast merupakan proses pengiriman data dari satu titik kebanyak titik
yang merupakan bagian dari satu grup tertentu dan yang memang mengiginkan
10
Universitas Sumatera Utara
data tersebut. Sifat dari metode multicast ini real time dan saling berbagi rute agar
titik untuk menuju ke komputer pengguna tersebut hanya terjadi sekali saja, yaitu
saat file media tersebut dibuat untuk pertama kalinya. Dengan demikian multicast
tepat untuk internet brocast[2].
2.3.1 Layanan Video Streaming
Ada tiga tipe video streaming menurut bentuk layanan yaitu[6] :
1. Video on demand (VoD), yaitu suatu bentuk streaming pada permintaan data
yang sudah ada atau tersimpan dalam server. Video on demand mengijinkan
pengguna untuk dapat melakukan proses pause, rewind, fast forward atau
melakukan indeks isi multimedia.
2. Live streaming, aplikasi live streaming dapat dijumpai dalam teknologi
broadcast radio dan televise. Aplikasi ini mengijinkan pengguna untuk
menerima siaran radio dan televise secara langsung (live). Dalam live
streaming tidak ada data video yang tersimpan kedalam server sehingga klien
tidak dapat melakukan fast forward dalam media yang diakses. Proses
cupture dan encoding secara langsung dilakukan sesuai dengan format
videonya sebelum video itu ditransmisikan kepada klien.
3. Real time streaming, aplikasi ini mengijinkan pengguna untuk berkomunikasi
dengan audio dan video dalam waktu yang real.
2.3.2 Transmisi Video Streaming
Ada tiga jenis cara data multimedia dapat ditansmisikan dalam internet,
yaitu[6]:
11
Universitas Sumatera Utara
1. Download mode, client dapat memainkan media setelah semua file media
telah dilakukan proses download dari server. Pengunaan cara ini
mengharuskan keseluruhan file multimedia harus diterima secara lengkap
di sisi client. File multimedia yang sudah diterima kemudian disimpan
pada perangkat penyimpan komputer, di mana penyimpanan ini dapat
berupa penyimpanan sementara. Setelah file multimedia tersebut berhasil
diterima secara lengkap pada sisi client, user baru dapat mengakses video
tersebut.
2. Streaming mode, client dapat memainkan media secara langsung tanpa
melakukan proses download. Bagian media yang diterima melalui proses
transmisi dapat langsung dimainkan seketika itu juga.
3. Progressive download, media yang dapat dimainkan beberapa detik
setelah proses download dimulai atau client dapat melihat media selama
media itu dalam proses download. Secara langsung terlihat seperti
streaming tetapi kenyataanya adalah melakukan download. Istilah lainnya
juga menyebutkan sebagai pseudo streaming.
2.4
Protokol Streaming
Protocol streaming adalah sebuah aturan untuk membimbing sebuah
aktifitas pertukaran data informasi. Adapun tujuannya ialah sebagai standarisasi
komunikasi antara streaming sever dan streaming klient. Spesifikasi dibedakan
menurut fungsiya, yaitu[7] :
12
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Lapisan OSI
Model OSI ditetapkan oleh sebuah badan standar internasional yang
bernama Internasional Standards Organization (ISO) pada tahun 1947. Standar
ISO mencakup seluruh aspek komunikasi data dengan model Open System
Interconnection. Yang dimaksud dengan open system adalah seperangkat protocol
yang ada dalam model ini menjamin terjadinya komunikasi sekalipun dua atau
lebih sistem yang saling terhubung memiliki arsitektur yang berbeda. OSI
menetapkan 7 lapis proses, yaitu[7] :
1. Application layer
Lapis ini memungkinkan pengguna melakukan akses terhadap jaringan
komunikasi melalui aplikasi antar muka (interface), misalnya aplikasi
mail browser memungkinkan pengguna menulis, membaca, mengambil,
mengirim dan mengorganisasi pesan.
2. Presentation layer
Lapis ini memiliki fungsi khusus yang berkaitan dengan translasi
informasi diantara dua buah sistem, melakukan proses enkripsi untuk
data-data yang penting dan melakukan proses kompresi dengan satu
tujuan untuk memperkecil jumlah bit yang kan dikirimkan melalui
jaringan komunikasi.
3. Session layer
Lapis ini melakukan kendali terhadap percakapan (dialog control) yang
terjadi diantara dua buah sistem. Model dialog yang mungkin dilakukan
adalah simplex, half-diplex, dan full-duplex.
13
Universitas Sumatera Utara
4. Transport layer
Transport layer adalah lapis pengiriman, melakukan deteksi error dan
koreksi diantara dua komputer (end to end)
5. Network layer
Network layer memiliki tanggung jawab untuk mengiriman paket data
dari alamat sumber ke alamat tujuan. Termasuk didalamnya adalah
mengatur rute perjalanan masing-masing paket melintasi jaringan
komunikasi.
6. Data link layer
Lapis yang berfungsi menghantarkan data dalam bentuk frame-frame
kecil dari titik sumber ke tujuan.
7. Physical layer
Lapis yang bertanggung jawab untuk membawa bit-bit data melalui
media transmisi .
2.4.2 TCP/IP
Transmision
Control
Protokol/Internet
Protokol
pertama
kali
diperkenalkan olah Departement of Defence (DoD) untuk memastikan dan
menjaga integritas data sama seperti halnya menjaga komunikasi dalam situasi
apapun. TCP/IP menjadi protocol komunikasi data yang fleksibel dan dapat
diterapkan dengan mudah dari setiap jenis komputer dan interface jaringan, karena
perubahan pada protocol yang sehubungan dengan interface jaringan saja. TCP/IP
memiliki 4 layer yang terdiri dari[7] :
14
Universitas Sumatera Utara
1. Application Layer
Layer ini mengintegrasikan berbagai macam aktivitas dan tugastugas yang melibatkan fokus dari layer OSI yaitu Application,
Presentation dan Session. Layer ini juga mengendalikan spesifikasi tatap
muka pengguna.
2. Transport Layer
Layer ini sejalan dengan layer Transport di model OSI. Layer ini
mendefinisikan protocol untuk mengatur tingkat layanan transmisi untuk
aplikasi.Layer ini juga menangani masalah seperti menciptakan
komunikasi end to end yang handal dan memastikan data bebas dari
kesalahan saat pengiriman, serta menangani urutan paket dan menjaga
integritas data.
UDP yang merupakan salah satu protokol utama diatas IP
merupakan transport protokol yang lebih sederhana dibandingkan dengan
TCP. UDP digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme
reliabilitas.
UDP
melakukan
pengiriman
informasi
yang
tidak
membutuhkan keandalan. Walaupun pengiriman dengan UDP kurang
handal dibandingkan dengan protocol TCP, pengiriman dengan UDP
mengurangi overhead jaringan.
TCP mentransmisikan data pada layer Transpor ada dua protokol
yang berperan yaitu TCP dan UDP. TCP merupakan protokol yang
connection-oriented
yang
artinya
menjaga
reliabilitas
hubungan
komunikasi end – to – end. Konsep dasar cara kerja TCP adalah
mengirim dan menerima segmen– segmen informasi dengan panjang data
15
Universitas Sumatera Utara
bervariasi pada suatu datagram internet. TCP menjamin realibilitas
hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang
rusak, hilang atau kesalahan kirim.
Real-time Transport Protokol (RTP) menerapkan fungsi- fungsi
untuk transport dari awal ke akhir data real time, seperti audio, video,
multimedia atau isi lainnya. RTP mendukung transmisi unicast,
broadcast, dan multicast.
3. Internet Layer
Layer ini setara dengan layer Network dalam OSI, yaitu
mengalokasikan protocol yang berhubungan dengan transmisi logika
sejauh paket keseluruh network. Layer ini menjaga pengalamatan host
dengan memberikan alamat IP dan menangani routing dari paket yang
melalui beberapa jaringan.
4. Network Access Layer
Layer ini merupakan gabungan dari layer Physical dan Data Link di
OSI.Layer ini memantau pertukaran data antara host dan jaringan, dan
bertugas mengawasi pengalamatan secara hardware dan mendefinisikan
protocol untuk transmisi fisik data. Gambar 2.4 adalah gambar susunan
struktur protocol pada TCP/IP yang disajikan secara berurutan.
16
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Struktur Protokol pada TCP/IP
2.5
Kualitas Layanan Real Time Video Streaming
Terdapat beberapa factor yang mempengaruhi kualitas Real Time Video
Streaming, yaitu waktu tunda (delay), paket loss dan pemilihan jenis codec.
Ukuran dan pengalokasian kapasitas jaringan juga mempengaruhi kualitas Real
Time Video Streaming secara keseluruhan.Berikut penjelasan dari beberapa factor
tersebut[8].
2.5.1 Waktu Tunda (Delay)
Delay adalah waktu tunda yang dibutuhkan paket data dari pengirim ke
penerima.. Untuk menghitung delay digunakan rumus :
=
�
(2.1)
Keterangan
Duration
: total waktu pengiriman paket
Total paket
: total paket yang dikirim
17
Universitas Sumatera Utara
ITU G.114 membagi karakteristik waktu tunda berdasarkan tingkat
kenyamanan user, dapat ditunjukkan pada Table 2.2[9]:
Tabel 2.2 Pengelompokan Waktu Tunda berdasarkan ITU-T G.114
Waktu tunda
0-150 ms
150-300 ms
>300 ms
Kualitas
Baik
Cukup, masih dapat diterima
Buruk
Ada beberapa komponen waktu tunda yang terjadi dijaringan. Komponen
waktu tunda tersebut yaitu waktu tunda pemprosesan, waktu tunda peketisasi,
waktu tunda propagasi, dan waktu tunda akibat adanya jitter buffer diterminal
penerima. Berikut ini penjelasan mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat
mempengaruhi kualitas layanan ialah[8]:
1. Waktu tunda pemrosesan, waktu tunda yang terjadi akibat proses
pengumpulan dan pengkodean sampel analog menjadi digital.
2. Waktu tunda paketisasi, waktu tunda ini terjadi akibat proses paketisasi
sinyal suara menjadi paket-paket yang siap ditransmisikan ke dalam
jaringan.
3. Waktu tunda antrian, waktu tunda yang disebabkan oleh antrian paket
data terjadinya kongesti jaringan.
4. Waktu tunda propagasi, waktu tunda ini disebabkan oleh medium fisik
jaringan dan jarak yang harus dilalui olah sinyal suara pada media
transmisi data antara pengirim dan penerima.
5. Serialization delay, waktu tunda ini terjadi karena adanya waktu
dibutuhkan untuk pentrasmisian paket IP dari sisi pengirim.
18
Universitas Sumatera Utara
6. Waktu tunda akibat jitter buffer, waktu tunda ini terjadi akibat jitter buffer
yang digunakan untuk meminimalisasi nilai jitter yang terjadi.
2.5.2 Throughput
Throughput adalah kecepatan transfer data efektif, yang diukur dalam
Kbps. Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses diamati
pada destinastion selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu
tersebut. Rumus yang digunakan untuk menghitung throughput adalah [10]:
�ℎ
�ℎ
=
�
�
ℎ �
�
�
�� �
� � �
�
(2.2)
Beberapa factor yang menentukan nilai throughput adalah :
1. Piranti jaringan.
2. Tipe data yang dikirim.
3. Banyaknya pengguna jaringan.
4. Spesifikasi komputer server dan klient.
2.5.3 Paket Loss
Paket loss adalah jumlah paket data yang hilang saat proses transmisi
terjadi. Paket loss dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, mencakup penurunan
signal dalam media jaringan, melebihi batas saturasi jaringan, paket yang corrupt
yang menolak untuk transit, dan kesalahan keras jaringan. Tabel 2.3
memperlihatkan standar tingkat paket hilang pada jaringan[11].
19
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Standar Tingkat Paket Hilang Berdasarkan ITU-T G.1010
Tingkat Paket Hilang
Kualitas
0–5%
Baik
5 – 10 %
Cukup
> 10 %
Buruk
Rumus yang digunakan untuk menghitung paket loss adalah :
�
=
�
�
�
� �
−�
�
� �
��
�
100%
(2.3)
Keterangan :
Paket terkirim
: total UDP paket yang terkirim
Paket diterima
: paket yang berhasil diterima
20
Universitas Sumatera Utara