IMPLEMENTASI ALGORITMA SHANNON-FANO PADA KOMPRESI AUDIO SKRIPSI MUTIARA NOVELIA RAJAGUKGUK

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI ALGORITMA SHANNON-FANO PADA KOMPRESI AUDIO SKRIPSI MUTIARA NOVELIA RAJAGUKGUK PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 IMPLEMENTASI ALGORITMA SHANNON-FANO PADA KOMPRESI AUDIO SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi MUTIARA NOVELIA RAJAGUKGUK PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 PERSETUJUAN Judul : IMPLEMENTASI ALGORITMA SHANNON- FANO PADA KOMPRESI AUDIO Kategori : SKRIPSI Nama : MUTIARA NOVELIA RAJAGUKGUK Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S1) TEKNOLOGI INFORMASI Departemen : TEKNOLOGI INFORMASI Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI (FASILKOM-TI) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dedy Arisandi,ST.,M.Kom M.Fadly Syahputra,B.Sc.,M.Sc.IT NIP NIP Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Teknologi Informasi Ketua, Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. NIP

4 PERNYATAAN IMPLEMENTASI ALGORITMA SHANNON-FANO PADA KOMPRESI AUDIO SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, April 2014 Mutiara Novelia Rajagukguk

5 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Informasi, Program Studi S1 Teknologi Informasi Departemen Teknologi Informasi. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua dosen pembimbing yaitu M.Fadly Syahputra,B.Sc.,M.Sc.IT dan Dedy Arisandi,ST.,M.Kom yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan panduan dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Bapak Baihaqi Siregar, S.Si.M.T dan Bapak Drs. Sawaluddin, M.IT yang telah bersedia menjadi dosen pembanding. Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Ketua dan Sekretaris Program Studi Teknologi Informasi, Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. dan Drs. Sawaluddin, M.IT, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, semua dosen serta pegawai di Program Studi S1 Teknologi Informasi. Skripsi ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua penulis Ayah M. Rajagukguk dan Ibu K. L.Tobing dan juga kepada saudara saudara penulis yang senantiasa memberikan dukungan, doa dan semangat kepada penulis. Kepada Desfi Rahmadani, Ester Hannita, Fanny Devina, Ika Hasnita, Lia Hartati, Umi Hani, Fadhly Sani, Siska dan seluruh angkatan 08 serta teman-teman mahasiswa Teknologi Informasi penulis ucapkan banyak terima kasih atas doa dan dukungan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Karena itu penulis mengaharapkan saran-saran yang bersifat membangun dari semua pihak untuk kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.

6 ABSTRAK Besarnya ukuran file audio membuat pengiriman data menjadi lama dan dapat menyebabkan pemborosan media penyimpanan. Oleh karena itu dilakukan kompresi untuk memadatkan isi file dengan cara menghilangkan berbagai redundansi dan menemukan sumber redundansi disetiap data sehingga ukuran audio menjadi lebih kecil. Salah satu metode kompresi adalah metode lossless yaitu metode kompresi dimana pada audio hasil kompresi dapat dikembalikan ke data semula tanpa menghilangkan informasi pada data. Penelitian ini menggunakan algoritma Shannon- Fano pada audio berjenis mp3 untuk melakukan kompresi dan memainkan kembali audio hasil kompresi. Algoritma Shannon-Fano merupakan algoritma metode lossless yang didasarkan pada variable-length code yang berarti beberapa karakter pada data yang dikodekan direpresentasikan dengan kode yang lebih pendek. Perbandingan antara ukuran audio hasil kompresi dan ukuran audio asli dihitung dengan menggunakan rumus rasio kompresi. Dari hasil pengujian proses kompresi didapat bahwa rasio kompresi untuk 20 file audio mempunyai range antara 25% untuk nilai terendah dan tertinggi 48.86% dengan hasil rata rata rasio kompresi sebesar 41.49% serta menunjukkan bahwa audio hasil kompresi dapat dimainkan kembali tanpa harus melakukan proses dekompresi. Kata kunci: kompresi, dekompresi, redundansi, metode lossless, Shannon-Fano, variable-length code, mp3.

7 IMPLEMENTATION OF SHANNON-FANO ALGORITHM FOR AUDIO COMPRESSION ABSTRACT The large size of audio increasing time to transferring and also takes space for storage media. To solve this problem is used compression to compresss data for reducing size of audio which eliminating the redundancy in data and find the source of redundancy in each type of data. One of compression method is lossless method which reconstruct the original data from the compressed file without any loss of data. In this study Shannon-Fano algorithm is used for compressing mp3 audio and playing audio compress. Shannon-Fano algorithm is lossless method based on variable-length code where some characters in data encoding are represented by short code. Comparison of audio compress and original audio measured by compression ratio. The result of testing for 20 audio total show average compression ratio amounts 41.49%, range between 25% for low percentage and 48.86% for high percentage, it also show the audio compress can be playback without decompressing. Keyword: kompresi, dekompresi, redundansi, metode lossless, Shannon-Fano, variable-length code, mp3.

8 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Ucapan Terima Kasih Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv v vi vii ix x Bab 1 Pendahuluan Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian Sistematika Penulisan 5 Bab 2 Landasan Teori Kompresi Metode kompresi Compression Ratio Redundansi Pengertian Audio Representasi Audio Digital Kelebihan Audio Digital Sampling Rate Bit per Sample Bit Rate MP3 (MPEG-1 Layer 3) Penelitian Sebelumnya Algoritma Shannon-Fano Binary Tree 20 Bab 3 Analisis Dan Perancangan Analisis Algoritma Deskripsi Kompresi Algoritma Shannon-Fano Deskripsi Dekompresi Algoritma Shannon-Fano Perancangan Aplikasi Usecase Diagram 32

9 viii Activity Diagram Sequence Diagram Perancangan Antarmuka Menu Utama Sub Menu Kompresi Sub Menu Dekompresi Sub Menu Play Sub Menu Bantuan 42 Bab 4 Implementasi Dan Perancangan Implementasi Perancangan Antarmuka Aplikasi Tampilan Sub Menu Kompresi Tampilan Sub Menu Dekompresi Tampilan Sub Menu Play Tampilan Sub Menu Bantuan Pengujian Sistem Skenario Pengujian Analisis Data Hasil Pengujian Analisis Kompresi Audio Analisis Dekompresi Audio 60 Bab 5 Kesimpulan Dan Saran Kesimpulan Saran 64 Daftar Pustaka 65 Lampiran A: Listing Program 67

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel Frekuensi Sampling dan Kualitas Suara yang Dihasilkan 12 Tabel 2.2 Tabel Penyimpanan Berbagai Konfigurasi Audio Digital 13 Tabel 2.3 Tabel Keterangan Header Mp3 15 Tabel 2.4 Tabel Distribusi Frekuensi 22 Tabel 2.5 Tabel Hasil Kode Shannon-Fano 25 Tabel 2.6 Tabel Pengubahan Heksadesimal ke Biner 26 Tabel 2.7 Tabel Kode Shannon-Fano 27 Tabel 3.1 Tabel Dokumentasi Naratif Usecase Pilih Kompresi 33 Tabel 3.2 Tabel Dokumentasi Naratif Usecase Pilih Dekompresi 33 Tabel 3.3 Tabel Dokumentasi Naratif Usecase Pilih Play 34 Tabel 4.1 Tabel File Audio Yang Diuji 55 Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengujian Proses Kompresi 57 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Proses Dekompresi 60

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Proses Kompresi Dan Dekompresi (Pu, 2006) 8 Gambar 2.2 Alur Gelombang Suara (Mukhlis, 2012) 10 Gambar 2.3 Proses Digitasi (Mukhlis, 2012) 11 Gambar 2.4 Struktur File Mp3 14 Gambar 2.5 Header Mp3 (Raissi, 2002) 14 Gambar 2.6 Contoh Binary Tree 21 Gambar 2.7 Contoh Completely Binary Tree 21 Gambar 2.8 Contoh Perfect Binary Tree 22 Gambar 2.9 Contoh Pengurutan Frekuensi Secara Descending 23 Gambar 2.10 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node 23 Gambar 2.11 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node Kedua 23 Gambar 2.12 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node Ketiga 24 Gambar 2.13 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node Keempat 24 Gambar 2.14 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node Kelima 24 Gambar 2.15 Contoh Pembagian Menjadi Dua Node Keenam 25 Gambar 3.1 Proses Kompresi Algoritma Shannon-Fano 29 Gambar 3.2 Usecase Diagram Aplikasi Kompresi Audio 32 Gambar 3.3 Activity Diagram Menu Utama 35 Gambar 3.4 Activity Diagram Submenu Kompresi 35 Gambar 3.5 Activity Diagram Submenu Dekompresi 36 Gambar 3.6 Activity Diagram Submenu Play 36 Gambar 3.7 Sequence Diagram Kompresi Audio 37 Gambar 3.8 Sequence Diagram Dekompresi Audio 38 Gambar 3.9 Sequence Diagram Play Audio 39 Gambar 3.10 Rancangan Antarmuka Menu Utama 39 Gambar 3.11 Rancangan Antarmuka Sub Menu Kompresi 40 Gambar 3.12 Rancangan Antarmuka Sub Menu Dekompresi 41 Gambar 3.13 Rancangan Antarmuka Sub Menu Play 42 Gambar 3.14 Rancangan Antarmuka Sub Menu Bantuan 43 Gambar 4.1 Tampilan Antarmuka Menu Utama Aplikasi 44 Gambar 4.2 Tampilan Antarmuka Sub Menu Aplikasi 45 Gambar 4.3 Tampilan Sub Menu Kompresi 46 Gambar 4.4 Tampilan Buka File Sub Menu Kompresi 46 Gambar 4.5 Tampilan Hasil Buka File Sub Menu Kompresi 47 Gambar 4.6 Tampilan Proses Kompresi 48 Gambar 4.7 Tampilan Hasil Proses Kompresi 48 Gambar 4.8 Tampilan Sub Menu Dekompresi 49 Gambar 4.9 Tampilan Buka File Sub Menu Dekompresi 50 Gambar 4.10 Tampilan Hasil Buka File Sub Menu Dekompresi 50 Gambar 4.11 Tampilan Proses Dekompresi 51 Gambar 4.12 Tampilan Hasil Proses Dekompresi 51

12 Gambar 4.13 Tampilan Sub Menu Play 52 Gambar 4.14 Tampilan Buka File Sub Menu Play 53 Gambar 4.15 Tampilan Memainkan Audio 53 Gambar 4.16 Sub Menu Bantuan 54 Gambar 4.17 Gambar Grafik Hasil Pengujian Proses Kompresi 59 xi