TUGAS AKHIR IMPLEMENTASI TEKNIK KOMPRESI VIDEO DENGAN ALGORITMA DISCRETE COSINE TRANSFORM PADA PERANGKAT BERGERAK

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR IMPLEMENTASI TEKNIK KOMPRESI VIDEO DENGAN ALGORITMA DISCRETE COSINE TRANSFORM PADA PERANGKAT BERGERAK Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro O L E H FEBRI AULIA NUGROHO DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 ABSTRAK Efisiensi penggunaan bandwidth dan memory menjadi satu fokus utama yang harus diperhatikan dalam setiap pemanfaatan teknologi terutama teknologi telekomunikasi. Salah satu alternatif yang dapat di implementasikan adalah memperkecil ukuran data yang ditansfer lewat suatu jaringan. Khusus untuk jenis data video, salah satu algoritma yang memliki performa yang baik adalah jenis algoritma Discrete Cosine Transform. Penulisan dan penelitian pada tugas akhir ini adalah untuk mengimplementasikan algoritma Discrete Cosine Transform pada perangkat bergerak berbasis android. Pada Tugas Akhir ini dibuat sebuah aplikasi kompresi video dengan menggunakan algoritma Discrete Cosine Transform yang diharapkan akan menjadikan ukuran data video tersebut sekecil mungkin pada saat di-upload dan disimpan di memori pada device baik notebook atau mobile phone. Dari pengujian yang telah dilakukan, dapat dibuktikan bahwa kompresi data video dengan ukuran 93 kb akan menghasilkan rasio kompresi sebesar 64 % dengan menggunakan level kuantisasi 50 dan dengan level kuantisasi 10 akan dihasilkan rasio kompresi sebesar 96,9 %. Nilai PSNR yang didapatkan untuk hasil dekompresi dengan level kuantisasi 50 adalah 34,117 db.

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah wa syukurillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya,yang telah memudahkan segala kesulitan, melapangkan segala kesempitan, menenangkan kegundahan, meredakan kegalauan, serta memberi petunjuk atas segala kebuntuan dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini. Tak ada habisnya jika penulis mengingat seluruh cinta dan kebaikan yang diberikan Allah SWT sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir yang berjudul Implementasi Teknik Kompresi Video Dengan Algoritma Discrete Cosine Transform Pada Perangkat Bergerak ini, berisi tentang kompresi data menggunakan algoritma Discrete Cosine Transform. Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa,yaitu Ibunda Ety Mulyati dan Ayahanda Ibnu Sri Hutomo, serta adik tercinta Muhammad Arief Wicaksono, yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis dalam mengayunkan langkahlangkah kehidupan. Ayunda Al Qadr Hayati yang selalu mendukung dan menjadi motivasi bagi penulis untuk melakukan yang terbaik. Selama penulisan Tugas Akhir ini hingga menyelesaikannya, penulis banyak mendapat bantuan dan dukungan serta masukan dalam penulisan Tugas Akhir dari banyak pihak.

4 Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. 2. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing penulis yang telah dengan sabar membimbing penulis dan sangat banyak mengarahkan dan memotivasi penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Fahmi ST, M.Sc sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis serta memotivasi penulis agar menjadi lebih baik. 4. Seluruh Staf Pengajar Teknik Elektro khususnya Teknik Telekomunikasi yaitu Bapak Maksum Pinem,ST,MT, Bapak Ali Hanafiah Rambe,ST,MT, Bapak Ir. M. Zulfin,MT dan Bapak Ir. Arman Sani, MT yang banyak memberikan inspirasi, pelajaran moril dan spiritual serta masukan dan dorongan bagi penulis untuk selalu menjadi lebih baik. 5. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. 6. Seluruh rekan rekan 2007 yang telah banyak mendukung dan selalu dapat menjadi teman-teman terbaik bagi penulis. Karena kita keluarga. 7. Pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu

5 Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis. Medan, 8 Juni 2011 Penulis, Febri Aulia Nugroho

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penilitian Batasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan.. 5 BAB II TEORI DASAR PENGOLAHAN CITRA DIGITAL 2.1 Pendahuluan Citra Analog Citra Digital Citra Warna. 12

7 2.3.2 Citra Gray Citra Biner Digitalisasi Citra Sampling Kuantisasi Kompresi Data Teknik Kompresi Data Manfaat Kriteria Kompresi Rasio Kompresi Run-Length Encoding Algoritma Huffman Metode Kompresi Metode Stasis (Static Method) Metode Kamus (Dictionary Method).. 38 BAB III KOMPRESI DATA MENGGUNAKAN DISCRETE COSINE TRANSFORM 3.1 Discrete Cosine Transform 39

8 3.2 Discrete Cosine Transform Satu Dimensi (1-D DCT) Discrete Cosine Transform Dua Dimensi (2-D DCT) Kompresi Gambar Kompresi Video 61 BAB IV IMPLEMENTASI DAN APLIKASI TEKNIK KOMPRESI DISCRETE COSINE TRANSFORM PADA PERANGKAT BERGERAK 4.1 Pendahuluan Android Anatomi Android Spesifikasi Perangkat Lunak Use Case Diagram Diagram Alir Diagram Kelas Penulisan Kode Program (Coding) Pembuatan Tampilan Antar Muka (Interface) Pembuatan Kelas Utama DCTforCompress Pembuatan Kelas Compress Pembuatan Kelas Decompress 75

9 4.8.5 Pembuatan Kelas DownloadFile Pembuatan Kelas Upload Pembuatan Kelas Uploader Pembuatan DiscreteCosineTransform Pembuatan Manifest Aplikasi Pengujian.. 77 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 91 DAFTAR PUSTAKA 92 LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1 Citra Digital Gambar 2.2 (a) Citra Digital Gambar 2.2 (b) Matriks dari Gambar 2.3 (a) Gambar 2.3 Citra Warna Gambar 2.4 Color Dialog untuk Melihat Rentang Warna Gambar 2.5 Perubahan Citra Digital Original ke Citra Grayscale Gambar 2.6 Citra Biner Gambar 2.7 (a) Citra Analog.. 18 Gambar 2.7(b) Citra Analog Disampling Menjadi 14 Baris dan 12 Kolom. 18 Gambar 2.7(c) Citra Digital Hasil Sampling Berukuran 14 x 12 Piksel Gambar 2.8 Matriks Berisikan Intensitas Gambar 2.9 Matriks Nilai Asimetris Gambar 2.10 Proses Kompresi Data Secara Umum Gambar 2.11 Proses Kompresi Data Secara Lossless dan Lossy Gambar 2.12 Karakter pada Run-Length Gambar 2.13 Contoh Kompresi Menggunakan Algoritma Run-Length...28

11 14. Gambar 2.14 Matriks citra grayscale 3 bit berukuran 10x10 piksel Gambar 2.15 Pohon Huffman dari kata biaaabuatnnnbkis Gambar 2.16 Contoh Citra Gambar 2.17 Pohon Huffman dari citra pada Gambar Gambar 3.1 Grafik Fungsi Basis 1-D DCT Gambar 3.2 Grafik Fungsi Basik 2-D DCT Gambar 3.3 Komponen dari Sistem Transmisi Data Gambar atau Video Gambar 3.4 (a) Data Citra Original.. 48 Gambar 3.4(b) Data Citra yang Telah Dikompakkan Menjadi Beberapa Blok Gambar 3.5 Matriks Original Gambar 3.6 Basis Data Sebelum Dikompresi Gambar 3.7 Matriks M Gambar 3.8 Matriks T Gambar 3.9 Matriks T t Gambar 3.10 Matriks D Gambar 3.11 Basis Data yang Telah Berisi Koefisien DCT Gambar 3.12 Matriks Q Gambar 3.13 Matriks C. 58

12 30. Gambar 3.14 Basis Data yang Telah Terkuantisasi dengan Level Kuantisasi Gambar 3.15 Metode Zig Zag Scanning Gambar 3.16 Matriks N Gambar 3.17 (a) Basis Data Original 60 Gambar 3.17 (b) Basis Data Hasil Rekonstruksi Gambar 3.18 Proses Kompresi Video Gambar 4.1 Anatomi Android Gambar 4.2 Diagram Use Case Gambar 4.3 Diagram Alir Koefisien DCT Gambar 4.4 Diagram Alir Matriks Transform Gambar 4.5 Diagram Alir Matriks Transform Gambar 4.6 Diagram Kelas Sistem Gambar 4.7 Diagram Rancangan Sistem Gambar 4.8 Proses Pemunculan dan Eksekusi Aplikasi yang Berhasil Gambar 4.9 Proses Loading Emulator Android Versi Gambar 4.10 Halaman Utama emulator Android Gambar 4.11 Memulai Aplikasi dengan Mengklik Widget Aplikasi DCTforCompress 79

13 34. Gambar 4.12 Tampilan Awal Gambar 4.13 Tampilan Menu dan Klik Compress Gambar 4.14 Proses Kompresi yang Terjadi pada Perangkat Lunak dapat dilihat pada Debug Gambar 4.15 Matriks hasil kompresi yang Ditampilkan Gambar 4.16 File Hasil Kompresi yang Terletak pada sdcard Device dan Ukuran Datanya Gambar 4.17 Proses Upload Data Hasil Kompresi Gambar 4.18 Directory Local Server Pada Perangkat Yang Diuji Coba Dengan Menggunakan Wamp Server Pada Localhost Gambar 4.19 File telah berhasil di-upload Gambar 4.20 Properties Data Sebelum Dikompres Gambar 4.21 Properties Data Setelah Dikompres Gambar 4.22 Properties Data Hasil Kompresi dengan Menggunakan Level Kuantisasi Gambar 4.23 Frame Video Digital Gambar 4.24 Frame Video Setelah pemrosesan Melalui Sistem Gambar 4.25 Perbedaan Grafik Frame Video Original dengan Frame Video Setelah Melalui Pemrosesan.. 89

14 DAFTAR TABEL 1. Tabel 2.1 Frekuensi Simbol Tabel 2.2 Hasil Proses Pengkodean Huffman Tabel 2.3 Frekuensi Objek Gambar Tabel 2.4 Frekuensi Objek Kode Huffman 37