ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN ALGORITMA DEFLATE DAN ALGORITMA ARITHMETIC CODING SKRIPSI JESADES BERLIN SILAEN

Transkripsi

1 ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN ALGORITMA DEFLATE DAN ALGORITMA ARITHMETIC CODING SKRIPSI JESADES BERLIN SILAEN PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN ALGORITMA DEFLATE DAN ALGORITMA ARITHMETIC CODING SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer JESADES BERLIN SILAEN PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 ii PERSETUJUAN Judul : ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN ALGORITMA DEFLATE DAN ALGORITMA ARITHMETIC CODING Kategori : SKRIPSI Nama : JESADES BERLIN SILAEN Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc Drs. James P. Marbun, M.Kom NIP. - NIP Diketahui/disetujui oleh Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP

4 iii ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN ALGORITMA DEFLATE DAN ALGORITMA ARITHMETIC CODING SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2015 Jesades Berlin Silaen

5 iv PENGHARGAAN Segala dan puji syukur penulis panjatkan hanya kepada Tuhan Yesus Kristus oleh karena kasih-nya, penulis mampu menyelesaikan Skripsi ini. Skripsi ini dikerjakan sebagai salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tentunya tak lepas dari dorongan dan bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis berterima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Drs. Subhilhar, M.A., Ph.D, selaku Rektor Universitas Sumatera Utara beserta Pembantu Rektor dan pegawai yang bertugas. 2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara beserta Pembantu Dekan dan para pegawai yang bertugas di Program Studi Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom, selaku Ketua Program Studi Ilmu Komputer. 4. Bapak Drs. James P. Marbun, M.Kom, selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak arahan, masukan, bimbingan, saran, serta motivasi yang membangun untuk penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 5. Bapak Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc, selaku Dosen pembimbing II yang telah memberikan banyak arahan, masukan, bimbingan, saran, serta motivasi yang membangun untuk penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 6. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Dosen Pembanding I, yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun bagi penulis 7. Ibu Dian Rachmawati, S.Si, M.Kom, selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun bagi penulis.

6 v 8. Orang tua tercinta, Ayah Renus Silaen dan Ibu Marisi Marpaung, S.H, atas semua doa dan dukungan yang diberikan. 9. Keluarga besar Ekstensi S1 Ilmu Komputer, khususnya semua teman dan sahabat angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas ide, saran, dan kerja samanya selama ini. Penulis, (Jesades Berlin Silaen)

7 vi ABSTRAK Perkembangan teknologi yang menghasilkan citra sebagai data telah berkembang dengan sangat pesat sehingga resolusi citra yang dihasilkan juga semakin tinggi dan ukuran data citra yang dihasilkan juga semakin besar. Hal tersebut membuat muncul permasalah seperti waktu pertukaran data yang lama dan membutuhkan banyak bandwith. Kompresi citra merupakan salah satu solusi untuk menyelesaikan permasalah tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah aplikasi komputer yang dapat mengompresi file citra tga dan tif. Pada penelitian ini algoritma yang digunakan untuk mengompresi file citra tersebut adalah algoritma Deflate dan Arithmetic Coding. Keluaran dari aplikasi ini adalah sebuah file kompresi baru dengan ekstensi file dft untuk algoritma Deflate dan ekstensi file arm untuk algoritma Arithmetic Coding. Rasio rata-rata kompresi menggunakan algoritma Deflate pada file citra tga adalah 52.59%, dengan waktu rata-rata kompresi adalah milisecond, sedangkan rasio rata-rata kompresi menggunakan algoritma Arithmetic Coding pada file citra tga adalah 28.79% dengan waktu rata-rata kompresi adalah 496 milisecond. Rasio rata-rata kompresi menggunakan algoritma Deflate pada file citra tif adalah 4.72% dengan waktu rata-rata kompresi adalah milisecond, sedangkan rasio rata-rata kompresi menggunakan algoritma Arithmetic Coding pada file citra tif adalah 0.15% dengan waktu rata-rata kompresi adalah milisecond. Kata kunci: kompresi citra, tga, tif, algoritma Deflate, algoritma Arithmetic Coding.

8 vii COMPARATIVE ANALYSIS OF IMAGE COMPRESSION USING DEFLATE ALGORITHM AND ARITHMETIC CODING ALGORITHM ABSTRACT The development of technology that produces images as data has grown very rapidly so that the resulting image resolution is also higher and the size of image data generated is also getting bigger. This makes the emerging problems such as data exchange a long time and requires a lot of bandwidth. Image compression is one of the solutions to solve these problems. This study aims to design a computer application that can compress tga and tif file image. In this study, the algorithm used to compress the image file is Deflate algorithms and Arithmetic Coding. The output of this application is a new compressed file with the file extension dft to Deflate algorithms and arm file extension for Arithmetic Coding algorithms. The average compression ratio using the Deflate algorithm tga image file is 52.59% with average time compression is milisecond, whereas the average compression ratio using the algorithm Arithmetic Coding in tga image file is 28.79% with average time compression is 496 milisecond. The average compression ratio using the Deflate algorithm tif image file is 4.72% with average time compression is milisecond, whereas the average compression ratio using the algorithm Arithmetic Coding in tif image file is 0.15% with average time compression is milisecond. Keywords : image compression, tga, tif, Deflate algorithm, Arithmetic Coding algorithm.

9 viii DAFTAR ISI Hal. PERSETUJUAN PERNYATAAAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR ii iii iv vi vii viii xi xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Citra Citra Analog Citra Digital Format File Citra Aldus Tagged Image File Format (TIF) AT & T Targa Format (TGA) Kompresi Citra 9

10 ix Teknik Kompresi Citra Kriteria Kompresi Citra Rasio Kompresi Citra Arithmetic Coding Deflate 14 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisis Masalah Analisis Kebutuhan Kebutuhan Fungsional Kebutuhan Nonfungsional Pemodelan Aplikasi Use-Case Diagram Activity Diagram Sequence Diagram Perancangan Sistem Pembuatan Algoritma Program Alur Proses Sistem Secara Umum Alur Proses Kompresi dan Dekompresi Menggunakan Arithmetic Coding Alur Proses Kompresi dan Dekompresi Menggunakan Deflate Pembuatan Rancangan Tampilan Aplikasi 47 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Implementasi Sistem Menu Utama Penggunaan Fungsi Kompresi Penggunaan Fungsi Dekompresi Penggunaan Button Reset dan Keluar Pengujian Aplikasi Pengujian Kompresi pada Aplikasi Pengujian Proses Dekompresi pada Aplikasi 57

11 x 4.3 Hasil Pengujian Hasil Pengujian Ukuran, Rasio, dan Waktu Kompresi File Citra TGA dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding Hasil Pengujian Ukuran, Rasio, dan Waktu Kompresi File Citra TIF dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi File Citra TGA dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi File Citra TIF dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 72 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 76 DAFTAR PUSTAKA 77 Lampiran : Source Code Program A-1 Lampiran : Curriculum Vitae B-1

12 xi DAFTAR TABEL Hal. TABEL 2.1 Tabel Nilai Probabilitas 12 TABEL 2.2 Tabel Probabilitas dan Range Simbol 12 TABEL 2.3 Tabel Nilai Probabilitas 17 TABEL 2.4 Tabel Kode Huffman 18 TABEL 3.1 Dokumentasi Naratif Activity Diagram Kompresi 24 TABEL 3.2 Dokumentasi Naratif Activity Diagram Dekompresi 26 TABEL 3.3 Tabel Probabilitas dan Range Simbol 34 TABEL 3.4 Hasil Encoding untuk Gambar TABEL 3.5 Hasil Decoding untuk Gambar TABEL 3.6 Tabel Nilai Probabilitas 44 TABEL 3.7 Kode Huffman 47 TABEL 4.1 Ukuran Kompresi File Citra TGA dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 61 TABEL 4.2 Rasio Kompresi File Citra TGA dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 62 TABEL 4.3 Waktu Kompresi File Citra TGA dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 64 TABEL 4.4 Ukuran Kompresi File Citra TIF dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 65 TABEL 4.5 Rasio Kompresi File Citra TIF dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 66 TABEL 4.6 Waktu Kompresi File Citra TIF dengan Algoritma Deflate dan Arithmetic Coding 67 TABEL 4.7 Tabel Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi Menggunakan Algoritma Deflate 69 TABEL 4.8 Tabel Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi

13 xii Menggunakan Algoritma Arithmetic Coding 70 TABEL 4.9 Tabel Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi Menggunakan Algoritma Arithmetic Coding 72 TABEL 4.10 Tabel Hasil Pengujian Ukuran dan Waktu Dekompresi Menggunakan Algoritma Arithmetic Coding 73

14 xiii DAFTAR GAMBAR Hal. GAMBAR 2.1 Contoh Citra Analog Sensor Rontgen Untuk Foto Thorax 6 GAMBAR 2.2 Ilustrasi Citra dengan Matrix 200 x GAMBAR 2.3 Fungsi Citra Digital dengan Matriks N x M 7 GAMBAR 2.4 Alur Kompresi Citra 10 GAMBAR 2.5 Matrix Citra Warna RGB Ukuran 2 x 2 pixel 12 GAMBAR 2.6 Contoh Citra Grayscale Ukuran 5 x 5 Pixel 15 GAMBAR 2.7 Sliding Window 15 GAMBAR 2.8 Proses Decode Algoritma LZ77 pada Citra Grayscale 16 GAMBAR 2.9 Pohon Huffman 17 GAMBAR 3.1 Diagram Ishikawa 20 GAMBAR 3.2 Use-Case Diagram pada Sistem 23 GAMBAR 3.3 Activity Diagram Kompresi 24 GAMBAR 3.4 Activity Diagram Dekompresi 26 GAMBAR 3.5 Sequence Diagram Proses Kompresi dan Dekompresi Deflate 28 GAMBAR 3.6 Sequence Diagram Proses Kompresi dan Dekompresi Arithmetic 28 GAMBAR 3.7 Flowchart Kompresi File Citra Menggunakan Algoritma Arithmetic Coding 30 GAMBAR 3.8 Flowchart Dekompresi File Citra Menggunakan Algoritma Arithmetic Coding 31 GAMBAR 3.9 Flowchart Kompresi File Citra Menggunakan Algoritma Deflate 32 GAMBAR 3.10 Flowchart Dekompresi File Citra Menggunakan Algoritma Deflate 33 GAMBAR 3.11 Matrix Citra RGB Ukuran 2x2 33 GAMBAR 3.12 Contoh Gambar Citra Grayscale Ukuran 4x3 Pixel 43

15 xiv GAMBAR 3.13 Kompresi Citra dengan Algoritma LZ77 43 GAMBAR 3.14 Dekompresi Citra dengan Algoritma LZ77 43 GAMBAR 3.15 Proses Pembuatan Pohon Huffman Tahap 1 44 GAMBAR 3.16 Proses Pembuatan Pohon Huffman Tahap 2 45 GAMBAR 3.17 Proses Pembuatan Pohon Huffman Tahap 3 45 GAMBAR 3.18 Proses Pembuatan Pohon Huffman Tahap 4 45 GAMBAR 3.19 Proses Pemberian Label 46 GAMBAR 3.20 Rancangan Form Aplikasi 47 GAMBAR 4.1 Menu Utama 50 GAMBAR 4.2 Open Dialog Box 51 GAMBAR 4.3 Save Dialog Box 51 GAMBAR 4.4 Combo Box Memilih Algoritma 52 GAMBAR 4.5 Combo Box Memilih Tindakan Kompresi/Dekompresi 52 GAMBAR 4.6 Text Area 52 GAMBAR 4.7 Informasi Hasil Kompresi 53 GAMBAR 4.8 Informasi Hasil Dekompresi 53 GAMBAR 4.9 Save File Dialog Untuk File Input Kompresi 54 GAMBAR 4.10 Save File Dialog Untuk File Tujuan Output Kompresi 55 GAMBAR 4.11 Memilih Algoritma Deflate dan Tindakan Kompresi 56 GAMBAR 4.12 Message Box Menunjukkan Proses Selesai 56 GAMBAR 4.13 Ringkasan Hasil Kompresi 57 GAMBAR 4.14 Save File Dialog Untuk File Input Dekompresi 58 GAMBAR 4.15 Save File Dialog Untuk File Tujuan Output Dekompresi 58 GAMBAR 4.16 Memilih Algoritma Deflate dan Tindakan Dekompresi 59 GAMBAR 4.17 Message Box Menunjukkan Proses Selesai 59 GAMBAR 4.18 Ringkasan Hasil Dekompresi 60 GAMBAR 4.19 Grafik perbandingan Ukuran Kompresi File Citra TGA dengan Deflate dan Arithmetic Coding 62 GAMBAR 4.20 Grafik perbandingan Rasio Kompresi File Citra TGA dengan Deflate dan Arithmetic Coding 63 GAMBAR 4.21 Grafik perbandingan Waktu Kompresi File Citra TGA dengan Deflate dan Arithmetic Coding 64

16 xv GAMBAR 4.22 Grafik perbandingan Ukuran Kompresi File Citra TIF dengan Deflate dan Arithmetic Coding 66 GAMBAR 4.23 Grafik perbandingan Rasio Kompresi File Citra TIF dengan Deflate dan Arithmetic Coding 67 GAMBAR 4.24 Grafik perbandingan Waktu Kompresi File Citra TIF dengan Deflate dan Arithmetic Coding 68 GAMBAR 4.25 Grafik perbandingan Ukuran Output Hasil Dekompresi ODD dan ODA 71 GAMBAR 4.26 Grafik Perbandingan Waktu Dekompresi TDD Dan TDA 71 GAMBAR 4.28 Grafik perbandingan Ukuran Output Hasil Dekompresi ODD dan ODA 74 GAMBAR 4.30 Grafik Perbandingan Waktu Dekompresi TDD dan TDA 74