Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Menggunakan Jaringan LAN

Transkripsi

1 Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, Vol.2, No.2, Oktober 2014, Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Menggunakan Jaringan LAN Fera Br Tambunan 1, Hamid Azwar 2 & Cyntia Widiasari 3 1 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru ,3 Program Studi Teknik Elektronika Telekomunikasi, Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru Fhera37@gmail.com Abstrak DH.265 (High-Efficiency Video Coding) merupakan kompersi terbaru kelanjutan dari H.264 dimana kelebihan codec terbaru ini adalah hemat bandwidth. High Efficiency Video Coded ini memiliki kelebihan memperkecil ukuran file dari konten video online hingga menjadi separuhnya, tanpa mengurangi kualitas konten video tersebut. Efeknya ukuran file jadi lebih kecil, kualitas video tetap terjaga, dan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk streaming atau download video akan lebih sedikit. Untuk itu pada penelitian ini penulis menggunakan H.265 (High Efficiency Video Coded) sebagai format kompresi video. Misalnya pada video sintel 720pixel dengan bitrate 1000kbps dan batas bandwidth 1 Mbps dengan nilai throughput yang dihasilkan Mbps dan deley terkecil ms. Pada sintel 720 pixel dengan bitrate 512 didapat nilai throughput Mbps dengan kualitas gambar bagus. Untuk pengembangan selanjutnya diharapkan untuk menggunakan bitrate leih kecil dan bandwith lebih kecil. Kata kunci: HEVC, Video Streaming, Kompersi Video. Abstract H.265 (High-Efficiency Video Coding) is the latest extension of the H.264 compression where the advantages of this new codec is saving bandwidth. High Efficiency Video Coded has advantages reduce the file size of online video content to be half, without reducing the quality of the video content. The effect is so much smaller file size, video quality is maintained, and the amount of time it takes to stream or download the video would be less. For it at the end of this research the author uses H.265 (High Efficiency Video Coded) as a video compression format. For example on a video with a bitrate of 1000kbps 720pixel Sintel and limit bandwidth of 1 Mbps with the resulting value of Mbps throughput and smallest delay ms. In Sintel 720 pixels with a bitrate Mbps throughput values obtained with good image quality. For further development is expected to use a smaller bitrate and bandwidth. Keywords: HEVC, Video Streaming, Video Compression 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Dewasa ini telah berkembang teknologi digital yang menyediakan layanan telekomunikasi penyiaran dan transaksi elektronik sehingga memungkinkan untuk memperoleh semua layanan tersebut melalui satu jaringan dangan salah satu peralatan. Video Streaming adalah sebuah komunikasi yang dilakukan melalui broadcast akses internet untuk menghasilkan sebuah gambar. Melalui streaming, maka user bisa langsung memainkan file multimedia tanpa harus menunggu keseluruhan file selesai di download. Seperti yang diketahui, untuk mengirim video dari server ke klien membutuhkan suatu proses dimana pada saat server mengirimkan video asli ke klien membutuhkan bandwidth yang besar. Hal ini tidak mudah dilakukan jika streaming dilakukan pada ponsel yang mempunyai bandwidth serta spesifikasi kemampuan yang sangat terbatas. Saat ini memang telah ada aplikasi streaming yang mampu dijalankan pada ponsel tetapi pemutaran video tersebut tidak lancar karena kebutuhan bandwidthnya tidak mencukupi. Untuk itulah dibutuhkan solusi yang dapat melakukan streaming pada bandwidth yang kecil tanpa terputus-putus.

2 134 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari Salah satu solusi untuk melakukan streaming pada bandwidth kecil tersebut adalah dengan mengkompres file multimedia (video) sebelum ditransmisikan. Metode format video yang digunakan yaitu H.265 HEVC( High-Efficiency Video Coding). Konpersi H.265 ini adalah kelanjutan dari H.264 dimana kelebihan codec terbaru ini adalah hemat bandwidth. International Telecommunication Union (ITU) Januari 2013 baru saja mengesahkan H.265, codec video terbaru yang siap menggantikan H.264. Codec yang juga dikenal sebagai High Efficiency Video Coded ini akan memperkecil ukuran file dari konten video online hingga menjadi separuhnya, tanpa mengurangi kualitas konten video tersebut. Efeknya ukuran file jadi lebih kecil, kualitas video tetap terjaga, dan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk streaming/download video akan lebih sedikit.tak hanya itu, codec ini juga akan memungkinkan kehadiran konten video dengan kualitas resolusi seperti 4K2K, tapi dengan ukuran file yang tidak terlalu memusingkan. Seperti memiliki sebuah film berkualitas Blu-ray (1080p) tapi dengan ukuran file sekelas DVD-rip.. Melalui proses kompresi yang dikembangkan pada format baru video tersebut akan memberikan pengguna kemudahan dalam memutar streaming video dengan kebutuhan bandwith yang berkurang 50% dibandingkan format sebelumnya. Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis membuat penelitian yang berjudul Implementasi pengiriman video streaming H.265 pada jaringan LAN dengan tujuan untuk mengimplemtasikan pengiriman video H.265 pada jaringan LAN dan mengukur kinerja kualitas pengiriman video H.265 pada jaringan LAN penulis juga membataskan masalah agar lebih fokus, ada pun batas masalahnya yaitu Melakukan video straeming menggunakan H.265, menggunakan satu server dan satu cliet,pengujian dilakukan di jaringan LAN, dan Pengukuran Qos ( throughput) dengan menggunakan wireshark serta matrik pengukuran menggunakn PSNR. 1.2 Video Streaming Streaming adalah suatu teknologi untuk memainkan file audio atau video secara langsung maupun dengan prerecord dari sebuah mesin server (web server). File audio atau video yang terletak pada sebuah server dapat secara langsung dijalankan pada komputer client sesaat setelah ada permintaan dari pengguna sehingga proses download file tersebut yang menghabiskan waktu cukup lama dapat dihindari. Secara garis besar, konsep video streaming di bagi ke dalam tiga tahap, antara lain: 1. Mempartisi atau membagi data video yang telah terkompresi ke dalam paket paket data. 2. Pengiriman paket paket data video. 3. Pihak penerima (client) mulai men-decode dan menjalankan video walaupun paket data yang lain masih dalam proses pengiriman ke PC client. 1.3 H.265 H.26 merupakan singkatan dari High Efficiency Video Coding (HEVC), menawarkan kualitas video yang setara dengan codec yang ada saat ini yaitu H.264 dengan bandwidth hanya setengah yang dibutuhkan codec lama tersebut. Hal itu tentunya akan membawa keuntungan tersendiri dan membuka berbagai kemungkinan untuk penyedia konten berbasis video. Codec baru tersebut memungkinkan ukuran file yang jauh lebih kecil untuk film dengan kualitas yang sama. Atau bila dilihat dari sisi lain, dengan ukuran file yang sama, video bisa memiliki resolusi yang lebih tinggi. Informasi awal terkait H.265 atau HEVC tersebut sudah disetujui bersama oleh MPEG dalam rapat yang digelar pada bulan Juli 2012 lalu. Masukan dari kurang lebih 450 profesional yang bekerja di bidang video menjadi senjata utama MPEG dalam menyusun informasi awal yang disebut sebagai Draft International Standard tersebut. Diharapkan pada tahun 2013 codec baru tersebut dapat digunakan.

3 Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Melalui proses kompresi yang dikembangkan dengan format video baru tersebut akan memberikan pengguna kemudahan dalam memutar streaming video dengan kebutuhan bandwith yang berkurang 50% dibandingkan format sebelumnya. 1.4 Cara Kerja Cara Kerja H.265 ini Sama seperti H.264 dan Mpe-2, H.265 menggunakan 3 jenis frame yaitu : I-, B-, dan P-frame dalam sekumpulan gambar, menggabungkan ke dua elemen kompresi intra dan inter frame. Efesiensi yang diterapkan pada H.265 diantaranya ia mengunakan : 1. Coding Tree Blocks, sebelumnya H.264 menggunakan macroblock dengan ukuran maksimal nya yaitu 16 x 16 pixel. Dengan CTB, ukuran maksimal standar H.265 ialah 64 x 64 pixel Gambar 1 Perbandingan H.265 dan H Lebih banyak intra-prediction direction, H.264 menggunakan 9 intra-prediction direction sedangkan H.265 menggunakan lebih dari 35 intra-prediction direction Gambar 2 Intra-prediction direction 2 Perancangan Pada bagian ini akan dibahas tentang tahapan-tahapan perancangan penelitian yang akan dilaksanakan yaitu mencakup perancangan jaringan dan hardware, perancangan software, perangcangan web server, dan perancangan sistem.

4 136 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari 2.1 Blok diagram sistem Gambar 3 Blok diagram sistem kerja streaming Tahapan yang dilakukan pada perancangan sistem ini adalah sebagai berikut: Video source Pada penelitian ini pertama akan diinput video asli dengan format YUV, dimana video merupakan video asli yang belum dikompresi. Pada sisi server akan dibuat wab server yang dimana fungsi wab server ini mentransfer berkas atas permintaan pengguna. Jadi pada wabserver tersebuat akan disediakan video streaming. Pengaksesan video streaming pada klien bisa melalui Wab Server menggunkan protokol HTTP. Format video yang akan di kompresi 480p dengan resolusi video 854x480 dan format 720p resolusi 1280x720 dengan durasi 16:9 frame ukuran 2,9 GB Encode H.265 Coding pada video ini menggunakan aplikasi Software divx. Software ini menyediakan layanan untuk melakukan coding video dengan format H265. Video yang di konversi atau dilakukan pengolahan terhadap coding-nya adalah video dengan format YUV (.yuv). Format video yang akan di konversi 480p dengan resolusi video 854x480 dengan durasi dan format 720p resolusi 1280x720 dengan durasi 16:9 frame ukuran 2,9 GB Instalasi Streaming HTTP Protokol HTTP dapat digunakan untuk pengiriman paket data dalam layanan streaming. Setelah video sudah dikompres ke format H.265 kemudian paket-paket tersebut di streamingkan ke protokol HTTP Topologi Jaringan Gambar 4 Topologi Jaringan

5 Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Pada gambar 4 di atas topologi jaringan perancang implementasikan pengiriman video streaming H.265 pada LAN. Server akan terhubung ke router with bandwidth manager dan terhubung ke switch setelah itu terhubung ke klien. Router sebagai pengujian pengukuran. Klien dengan menggunakan leptop. Fungsi router ini digunakan sebagai pengujian dan router yang digunakan router with bandwidth manager asumsi untuk bandwidth yang digunakan adalah 300 kbps sampai 2 Mbps. Gunanya ini adalah untuk mengirim suatu video dengan bandwidth yang berbeda sehingga dilakukan pengukuran parameter QOS adalah throughput,delay dan PNSR Instalasi Klien Untuk melakukan streaming video pada sisi klien di pasang switch sebagai penghubung ke server pada jaringan LAN sehingga PC akan terkoneksi. Klien menggunkan sebuah laptop acer aspire one 722 dengan spesifikasi memori 2 GB DDR3, AMD dual-core Processor. Media player yang digunakan adalah Osmo4 dari GPAC. Tidak semua media player yang sport terhadap video codec terbaru ini. Osm4 ini akan di instal diplugin mozilla firefox sehingganklien dapat menikmati video yang telah disediakan server. 2.2 Cara kerja sistem Pada server web atau elearning ini menggunakan operating systrm windows yang dibanggun pada windows. Gambar 5 Tampilan Halaman Web E-Learning. Web server ini menggunakan XAMPP, dimana XAMPP adalah sebuah software web server apache. Data pada server berupa video yang masih berkualitas tingga atau video yang belum di konversi, video tersebut akan dicapture dan disimpan pada sebuah buffer yang berada pada memori komputer dan kemudian video tersebut di encoding menggunkan Divx265 dimana digunakan untuk mengkodekan atau mengkonversi video yuv tersebut, sehingga memperkecil bitrate. Video akan di encoding sesuai dengan format H.265. dalam proses encoding ini, mengkonversi video sehingga ukuran bitrate video menjadi lebih kecil. Gambar 6 Kompresi video H.265 (HEVC)

6 138 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari Sebelum melakukan kompresi video harus di interlace dan diubah menjadi mp4, cara atau printah untuk interlace dan mp4 yaitu: Gambar 7 Proses Interlace video Gambar 8 Mengubah video HEVC menjadi Mp4 Namun pada aplikasi streaming menggunakan jaringan, biasanya video akan dikonvresi terlebih dahulu sebelum melakukan streaming. Setelah dilakukan di encoding video akan di stream ke klien menggunakan jaringan LAN. klien akan melakukan decode data video dan menampilkan hasilnya di layar klien. Setelah proses streaming, pada sisi klien akan menerima video yang di kirim oleh server. klien dapat melihat video streaming dengan menggunkan elearning dimana wab server tersebut dipasang plugin player osmo4. Gambar 9 Scrid Plugin Osmo4 Jadi jika client mengakses linknya maka akan menuju ke file video yang telah tersimpan pada elearning tersebut. Setelah client dapat mengaksess video dan kemudian mengukur throughput dan delay menggunakan wireshark, dan mengukur waktu pengcodingan dan waktu buffering dengan menggunakan osmo4. 3 Hasil dan Pembahasan Pada penelitian ini, hal-hal yang diuji sebagai obyek pengujian diantaranya tentang tampilan sistem sedang bekerja, sistem berkomunikasi denagn yang lain serta menutup sistem. Selain itu, dijelaskan juga proses menampilkan video pada sistem.

7 Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Implementasi Video Streaming Server video streaming yang digunakan pada penelitian yaitu elearning. Pada metode pembuatan yaitu menggunakan bahasa php dan html dengan menggabungkan beberapa aplikasi dilandas teori. Moodle yang seharusnya diciptakan untuk pembelajaran streaming video H.265 dengan adanya plugin osmo4 untuk pemutaran video. 3.2 Pengujian Server Video Streaming Gambar 10 Tampilan Elearning Pengujian sistem video streaming ini dilakukan dengan beberapa tahapan sebagai berikut: A. Pengujian Video High Streaming 1. Pengujian ketika menggunkan satu klient video yang akan diuji 720 pixel dan bit rate 1000 dengan batas bandwidth 1Mbps untuk batas minimal dengan kondisi bagus. Gambar 11 Bandwidth 1 Mbps Gambar 12 Video hasil Streaming

8 140 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari 2. Pengujian ketika 1 klient dengan melakukan aktifitas download yang dicari batas bandwidth 1 Mbps untuk nyaman melakukan video streaming. Hasil yang didapat yaitu user tersebut memerlukan bandwidth 1,5 Mbps untuk batas minimal dengan kondisi bagus. Gambar 13 File penggunggu FTP Gambar 14 Video klient 2 Gambar 15 Video klient 2 B. Pengujian Video Low Streaming 1. Pengujian ketika menggunkan satu klient video yang akan diuji 720 pixel dan bit rate 512 dengan batas bandwidth 600 kbps untuk batas minimal dengan kondisi bagus. Gambar 16 Video Low

9 Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Pengujian ketika 1 klient dengan melakukan aktifitas download yang dicari batas bandwidth untuk nyaman melakukan video streaming. Hasil yang didapat yaitu user tersebut memerlukan bandwidth 800 kbps untuk melakukan streaming dengan aktifitas download. Gambar 17 Video Low Hasil pengujian menghasilkan parameter QoS berupa troughtput pada sisi klien yaitu: Tabel 1 Data Pengukuran QoS Video Streaming Bitrate (kbps) Throughput (Mbps) Video Bandwidth Bunny 720p Mbps Bunny 720p ,5 Mbps Bunny 720p Kbps Bunny 720p kbps Sintel 720p ,5 kbps Sintel 720p Mbps Sintel 720p Kbps Tabel 2 Throughput tanpa trafik FTP Bit Rate (kbps) Throughput (Mbps) Jenis Video Bandwidth Bunny 720p Mbps Bunny 720p Kbps Bunny 720p kbps Sintel 720p Mbps Sintel 720p Kbps Sintel 720p kbps Tabel diatas menampilkan data throughput untuk Video streaming satu client dengan bermacam bandwidth. Terlihat ketika client mengakses video streaming pada saat adaa beban dan tidak ada beban berbeda nilai throughput. ini dikarenakan adanya trafik sehingga nilai throughput menjadi kecil dari pada bandwidth. Seperti diketahui throughput selalu berkaitan denagan bandwidth. Karena throughput memang bisa disebut juga dengan bandwidth, bandwidth lebih bersifat fix sementara throughput bersifat dinamis tergantung trafik yang sedang terjadi. Semakin besar bitrate maka semakin besar nilai throughputnya. Semakin besar

10 142 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari nilai throughput menunjukan semakin bagus pula kemampuan jaringan dalam mentransmisikan file. Gambar 18 Grafik Throughput 1 Mbps Bit rate 1000 tanpa beban Gambar 19 Grafik Throughput 1 Mbps Bit rate 1000 dengan beban beban Untuk parameter Qos packet loss dan jitter pada penelitian ini tidak ada. Karena protokol streaming yang digunakan adalah http dengan sistem kerja menjaga keutuhan paket yaitu dengan menstransmisikan ulang paket jika ada paket yang hilang agar terkirim semua sampai ke tujuan. Menjaga keutuhan paket atau packet loss sama dengan 0% adalah kelebihan dari protokol http, dan kekurangannya adalah delay yang dihasilkan akan lebih besar dibanding penggunaan protokol lainnya. Sedangkan untuk jitter atau variasi delay tidak bisa dikalkulasikan, karena paket-paket yang dikirim tidak berjalan mulus atau siklus pengiriman paket yang bolak-balik sampai paket terkirim semuanya. Tabel 3 Delay tanpa beban Bitrate (kbps) Delay (ms) Video Bandwidth Bunny 720p Mbps Bunny 720p ,5 Mbps Bunny 720p Kbps Bunny 720p kbps Sintel 720p Mbps Sintel 720p Kbps Sintel 720p kbps Sintel 720p kbps

11 Implementasi Video Streaming H.265 (High Efficiency Video Coded) Dengan Tabel 4 Delay dengan beban Bitrate (kbps) Delay (ms) Video Bandwidth Bunny 720p Mbps Bunny 720p ,5 Mbps Bunny 720p Kbps Bunny 720p kbps Sintel 720p Mbps Sintel 720p Kbps Sintel 720p kbps Sintel 720p kbps Tabel 3 dan 4 merupakan hasil delay video streaming pada saat ada beban dan pada saat tidak ada beban. Dapat hingga dilihat pada saat terbebani nilay delay lebih besar ini di karenakan terjadinya kongesti pada buffer yang mengakibatkan waktu pengiriman video frame menjadi lebih lama, dan mulai terjadi paket drop. C. Kompresi video PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) hasil dari kompresi video dapat dilihat pada tabel 5. Tabel 5 Hasil PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) Jenis Video Bit rate video AVG PSNR Bunny720p Bunny720p Sintel 720p Sintel 720p Pada Tabel 5 Terlihat pada saat video menggunakan bitrate 1000 dan 512 berbeda hasil PSNR bitrate juga mempengarui nilai PSNR suatu video. Penggunaan bit rate yang berbedabeda bertujuan untuk menguji performansi kanal transmisi. Karena semakin tinggi bit rate akan menyebabkan data informasi di dalam video semakin besar. Dengan pemilihan bit rate yang digunakan maka dapat melihat performansi dari kinerja jaringan LAN. Bit rate yang semakin besar dan mendekati dari nilai bandwidth yang akan dilewati meperlihatkan hasil yang lebih jelas. 4 Kesimpulan Dari analisa dan pembahasan diatas, berikut beberapa kesimpulan untuk penelitian ini: 1. Performansi pengriman video streaming H.265 yang baik pada video big buck bunny dengan bitrate 1000kbps dan bandwidth 1Mbps didapat nilai delay terkecil ms dan nilai throughput tertinggi Mbps pada saat tidak ada trafik FTP. 2. Tidak terdapat paket loss karena protocol yang digunakan adalah protocol HTTP yang berjalan di TCP karena jika ada paket yang gagal, maka paket akan dikirim kembali. 3. Performansi LAN dalam mengirimkan video sangat baik terutama dari bandwidth 2-5 Mbps.

12 144 Fera Br Tambunan, Hamid Azwar & Cyntia Widiasari 4. Nilai PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) yang sangat bagus pada video sintel dengan bitrate 1000bps yaitu , semakin kecil bitrate suatu video maka nilai PSNR semakin turun juga. 5 Daftar Pustaka [1] Mutia Ningsih, Sri.2013 video streaming menggunakan IEEE 802.IIE EDCA dan H.264 [2] FIRMANSAH Kompresi Video Menggunakan Standar MPEG [3] ARIAWAN Video streaming H.263 melalui jaringan LAN [4] Suprato Siadari, Thomhert Perancangan dan Implementasi penyiaran Video langsung berbasis Web IT Telkom [5] Made Yuda Prasetia, I PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALGORITMA VEA PADA STREAMING VIDEO CCTV [6] Nupus, Hayatun Manajemen Konten Pada Layanan IPTV Menggunakan Jaringan LAN [7] Cox Gregory An Introduction to Ultra HDTV and HEVC [8] T. Wiegand, W.-J. Han, B. Bross, J.-R. Ohm, and G. J. Sullivan, Working Draft 1 of High Efficiency Video Coding, ITU-T/ISO/IEC Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) document JCTVC-C402, Oct [9] Wijering, Jeroen What is Video Streaming.(online). ( diakses tanggal 7 Februari 2012