MODUL V KOMPRESI CITRA DAN VIDEO Tiga tipe dari informasi yang berlebihan (redundancy) yang dapat dihilangkan atau direduksi : Spasial : Di dalam frame yang sama Sering kali menggunakan metode yang sama dengan JPEG disini. Spektral : Redundansi karena kesamaan spektral dalam citra. Spektral antara komponen warna dalam citra. Temporal : Frame yang mengikuti yang lainnya adalah seringkali mirip Kita hanya butuh menyimpan perbedaan antara frame. Kompensasi gerak digunakan dengan menggunakan vektor pergerakan. Implementasi : Pereduksian hanya pada redundansi spasial : Biasanya sekuensial lossy, Motion-JPEG (M-JPEG) Setiap frame tidak tergantung dari frame yang lainnya Sederhana untuk dibangkitkan dan diedit (digital editing) Pereduksian dilakukan pada keduanya redundansi spasial dan temporal : Lebih luas penggunaannya (memberikan hasil yang lebih baik) Memberikan kompresi yang lebih tinggi Buffer diperlukan pada bagian dekompresi (decompresser) Gambar. perbandingan reduksi spasial dan spasial-temporal JPEG : Joint Photographic Expert Group Sebuah Standar untuk kompresi dari keduanya, citra bi-tonal dan continuous-tone DCT + Kuantisasi + Run-Length + Huffman Yang lain dari lossy lossless Mode Encoding dari JPEG : 1. Sequential Encoding : Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 1
Satu scan, dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah Lossy : Gambar. Sekuensial Citra dalam raster line 2. Progressive Encoding : Membolehkan citra dibangun kembali dalam multi layer melalui coarse to clear/fine atau dari kasar sampai halus. Lossy Gambar. Sekuensial Citra dalam multi layer 3. Lossless Encoding : Reversible encoding (losless) 4. Hierarchical Encoding : Meliputi level multi resulosi yang dapat didekompresi secara terpisah. Blok kompresi dari JPEG : Gambar. Blok diagram pembentukan citra JPEG Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 2
Blok dekompresi dari JPEG : Seperti blok diatas, dengan cara kebalikan dari proses diatas. Tipe yang berbeda dari komponen gambar : 1. Matrik RGB, YUV, YIQ, YcrCb 2. Total terdapat 255 komponen yang berbeda yang diijinkan ada di dalam sebuah gambar, tetapi pada umumnya hanya tiga. 3. Komponen atau elemen gambar (piksel) dibagi ke dalam blok piksel untuk membuat transform lebih mudah. 4. Ukuran blok 8 x 8 sampel (dimana sampel = piksel) 5. disusun tanpa interleaving Gambar. Pembentukan blok dalam DCT Transformasi Cosinus Diskrit (DCT) : Memindahkan dari domain spasial ke dalam domain frekuensi. Gambar. hasil transformasi a=f(x,y) menjadi c=g(fx,fy) dan menyimpan koefisien c untuk setiap x,y g(0,0) merupakan sebuah kasus : o nilai rata - rata untuk semua 64 sampel Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 3
Gambar. Visualisasi koefisien transformasi dalam 2D Langkah Kuantisasi : 1. Sejauh ini, proses yang telah dikerjakan adalah lossless 2. Langkah ini mengontrol laju dari kompresi 3. Semua nilai di dalam matrik DCT dibagi dengan nilai dari sebuah nilai kuantisasi a. Kita memilih frekuensi yang mana yang ingin kita representasikan dengan presisi yang tinggi dan yang mana yang menggunakan presisi yang rendah. b. ITU-R.601 Gambar. Proses kuantisasi koefisien DCT DPCM Encoding : 1. Ingat bahwa q(0,0) berisi nilai rata-rata dari semua nilai yang lainnya dalam blok. 2. Sekarang kita mengkodekan semua koefisien di dalam mode DPCM dan menyimpan perbedaan (prediksi error) pada blok sebelumnya. Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 4
Gambar. Kuantisasi per blok Run-Length Encoding : 1. Setelah kuantisasi, hanya koefisien tertentu yang dipertahankan. 2. Langkah berikutnya adalah run-length encoding. 3. scan zig-zag untuk membuat run-length lebih efisien 4. dengan diikuti oleh Huffman (atau Aritmatik) Encoding 5. Dan akhirnya citra telah selesai dikompresi. Gambar. Proses zig-zag scanning Catatan pada JPEG : 1. Utamanya digunakan pada citra riil?? 2. Tidak cukup baik untuk citra hasil sketsa atau menggambar. 3. Memberikan tingkat kompresi 20 : 1 sampai 25 : 1 dalam mode lossy dan 2 : 1 dalam mode lossless. 4. JPEG mengeksploitasi karakteristik psychophysics dan psychological ( keterbatasan dari mata manusia) 5. Tidak untuk dilihat oleh komputer. Human Vision Luminansi merupakan respon komulatif total dari semua panjang gelombang yang terkandung di dalam sumber cahaya yang diberikan. Kecerahan merupakan pengekpresian dari hitam atau putih (tingkat keabuan) Keterangan menyatakan pengekspresian dari gelap atau terang Warna merupakan sensasi dan jumlah distribusi spektral yang berbeda yang dapat menghasilkan warna yang sama. Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 5
Secara teori, sebuah warna memungkinkan diperoleh dari pencampuran sejumlah dari beberapa warna yang berbeda. Sinyal Video Sinyal video secara normal dapat dinyatakan sebagai tiga sinyal yang berbeda : RGB : Red, Green, and Blue (Merah, Hijau, dan Biru) Gambar. Komponen warna dalam sinyal video Luminansi dan Krominansi RGB dapat diubahkan ke dalam komponen : Luminansi : Kecerahan dan Keterangan Krominansi : penjumlahan dua komponen warna Kompatibilitas : dengan set TV hitam putih Mata manusia merekam luminansi lebih baik daripada warna, sehingga warna dapat dinyatakan dengan ketelitian yang lebih rendah. Gambar. Konversi dari RGB ke YUV dan sebaliknya Televisi Luminansi sering disebut Y Dua kanal kr Suyatno_budiharjo@yahoo.co.id Page 6