Kompresi Citra dan Video. Muhtadin, ST. MT.

Transkripsi

1 Kompresi Citra dan Video Muhtadin, ST. MT.

2 Outline Motivasi Redundancy & Irrelevancy Spatial Processing JPEG Temporal Processing Frame differencing Motion Estimation dan Motion Compensation Prediction Arsitektur Dasar Kompresi Video Scalable Video Coding Standar Kompresi 2

3 Kompresi Video : Motivasi Permasalahan : Video dalam bentuk raw memerlukan data dalam jumlah yang sangat besar Kemampuan media komunikasi dan media penyimpanan terbatas dan mahal Contoh kasus HDTV : 1280 x 720 pixel / frame, progresive scan, 60 frame / s : pixel frame 60 frame detik 3 warna pixel 8 bit warna = 1.3 Gb/s Channel HDTV hanya memiliki bandwidth 20 Mb/s Memerlukan kompresi dengan faktor 70 (ekuivalen dengan 0.35 bit/pixel). 3

4 Perbandingan Bandwidth Hasil Kompresi Application Data Rate Uncompressed Compressed Video Conference 352 x 15 fps 30.4 Mbps kbps CD-ROM Digital Video 352 x 30 fps 60.8 Mbps Mbps Broadcast Video 720 x 30 fps Mbps 3-8 Mbps HDTV 1280 x 60 fps 1.33 Gbps 20 Mbps 4

5 Spatial & Temporal Domain 5

6 Cara Kompresi Mengurangi redundancy dan irrelevancy Redundancy berasal dari : Temporal : Frame yang berdekatan mempunyai korelasi yang tinggi Spatial : Pixel yang berdekatan biasanya saling berkorelasi Color space : RGB Relatif lebih mudah untuk dilakukan Irrelevancy Informasi yang tidak penting secara perceptual Sulit untuk dimodelkan dan dilakukan 6

7 Redundancy Bagaimana sebuah video dapat dikompresi? Video memliki banyak redundancy spatial dan temporal Redundancy Spatial : Pixel yang berdekatan mempunyai kemiripan Temporal redundancy : Frame yang berdekatan biasanya memiliki banyak kemiripan Kompresi dilakukan dengan cara menangani redundancy spatial dan temporal yang dimiliki video 7

8 Sistem Kompresi secara Umum Sinyal Asli Representation Quantization Binary Encoding Bitstream ter-kompres Sistem kompresi terdiri dari 3 blok utama: Representation Menghimpun informasi penting kedalam beberapa paramater Quantization Men-diskritkan parameter Binary encoding Mengolah statistik yang non-uniform dari parameter yang sudah ter-kuantisasi Membuat bitstream untuk ditransmisikan 8

9 Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan) Sinyal Asli Representation Quantization Binary Encoding Bitstream ter-kompres Lossy vs Lossless Representation: Biasanya lossless Quantization: Biasanya lossy Binary Encoding: Biasanya lossless Karena distorsi hanya ada pada quantization, memudahkan desain sistem 9

10 Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan) Sinyal Asli Representation Quantization Binary Encoding Bitstream ter-kompres Sinyal Hasil Rekonstruksi Representation Encoder Invers Quantization Binary Decoding Channel Decoder Decoder melakukan proses yang berkebalikan dengan encoder 10

11 Sekilas tentang Image Compression Gambar Asli RGB to YUV Blok DCT Quantisasi Runlength & Huffman Coding Image ter-kompres Proses coding sebuah image (single frame): Konversi color space dari RGB to YUV Melakukan partisi image dengan blok 8x8 pixel 2-D DCT untuk masing-masing blok Quantisasi masing-masing koefisien DCT Runlength dan Huffman code untuk koefisien DCT yang sudah ter-kuantisasi Standar basic dari kompresi JPEG JPEG-2000 menggunakan transformasi wavelet dan arithmatic coding 11

12 JPEG Encoding Sampling Zig-zag Quantize Run-length Code Huffman Code 12

13 JPEG Encoding original image DCT AC components run-length code Huffman code DC component zigzag Quantize

14 Hasil dari Encoding & Decoding original block reconstructed block errors 14

15 Contoh Uncompressed (262 KB) Compressed (50) (22 KB, 12:1) Compressed (1) (6 KB, 43:1) 15

16 Kompresi Video Video : serangkaian frame (image) yang memiliki relasi antar frame Relasi tersebut ada sepanjang dimensi temporal Menyebabkan adanya temporal redundancy Merupakan kompresi tambahan disamping kompresi image Temporal redundancy Video coder harus menangani permasalahan temporal redundancy ini 16

17 Standar Kompresi Video STANDARD APPLICATION BIT RATE JPEG Continuous-tone still-image compression H.261 Video telephony and teleconferencing over ISDN MPEG-1 Video on digital storage media (CD-ROM) Variable p x 64 kb/s 1.5 Mb/s MPEG-2 Digital Television > 2 Mb/s H.263 Video telephony over PSTN < 33.6 kb/s MPEG-4 Object-based coding, synthetic content, interactivity Variable H.264 From Low bitrate coding to HD encoding, HD-DVD, Surveillance, Video conferencing. Variable 17

18 Sejarah Kompresi Video 18

19 TERIMA KASIH 19