MEMBANGUN APLIKASI KOMPRESI IMAGE MENGGUNAKAN METODE DPCM (Defferensial Pulse Code Modulation) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Oleh: TAUFIQ YUNIANTO NIM : D 400 080 003 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i
ii
iii
iv
ABSTRAKSI Penggunaan komputer yang semakin luas sehingga kebutuhan untuk penyimpanan data dan transmisi dalam skala besar, kompresi data menjadi cara yang efisien untuk menyimpan data. Kompresi gambar adalah meminimalkan ukuran dalam byte dari file grafis tanpa menurunkan kualitas gambar ketingkat yang dapat diterima. DPCM (Defferensial Pulse Code Modulation) termasuk kedalam teknik kompresi lossy (Lossy Compression), karena menggunakan predictor dan quantizer maka digolongkan ke dalam predictive coding yang menggunakan kenyataan bahwa nilai intensitas sebuah piksel cenderung mirip dengan piksel sekelilingnya, mengurangi redundancy spasial, metode ini tidak meng-kodingkan nilai intensitas suatu piksel tapi meng-kodingkan beda antara nilai intensitas dan nilai prediksi intensitas dari suatu piksel. Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa kinerja teknik kompresi image dalam source coding dengan metode DPCM (Defferensial Pulse Code Modulation), menganalisa citra asli dengan citra hasil kompresi serta mengetahui sejauh mana tingkat penurunan kualitas sebuah citra digital dan ukuran filenya. Selain itu Menjelaskan kepada para pembaca tentang cara kerja DPCM untuk kompresi gambar, serta memaparkan tentang kelebihan dan kekurangan metode Defferensial Pulse Code Modulation dalam implementasi proses kompresi gambar. Pada pengujian program kompresi menggunakan metode DPCM didapatkan hasil rata-rata dari kompresi gambar asli ke gambar asli, format jpg memiliki rasio kompresi paling tinggi diantara format-format gambar lain yaitu sebesar 45,98 %, dan pada citra bmp penyimpanan dalam format bmp pula citra terkompresi ukuranya akan menjadi seperti citra asli, sehingga rasio kompresi yg didapat 0 %. Pada kompresi gambar format asli ke format jpg yang memiliki kompresi paling tinggi adalah format bmp yaitu sebesar 87,45% dan yang paling rendah adalah format gif yaitu sebesar 38,09 %.Hasil PSNR yang rendah dan nilai MSEnya tinggi menunjukkan bahwa kualitas gambar yang dihasilkan buruk. Gambar dengan format Tif memiliki kualitas gambar dan kualitas kompresi yang paling baik karena nilai MSE yang paling rendah yaitu 293.405 dan nilai PSNR tertinggi 23.456 db dibandingkan dengan format-format yang lain. Kelebihan dari teknik DPCM adalah dapat mengkompres gambar grayscale, true color, dan black white. Baik untuk mengkompres gambar dengan output berformat Jpg serta format gambar aslinya.ukuran file keluaran juga kecil sehingga dapat membantu memudahkan dalam transfer file-file gambar. Kekurangannya kompresi file citra format Bmp (grayscale dan black white) hasil citra terkompresi kualitas gambarnya kurang bagus (rusak). Selain itu mengkompresi file gambar yang berformat Gif (true color) hasil citra terkompresi berupa gambar grayscale dan kualitas gambarnya juga sedikit kurang bagus (rusak). Kata kunci : Kompresi citra, Lossy compression, Defferensial Pulse Code Modulation, Predictive coding, Rasio Kompresi, MSE, PSNR. v
MOTTO 14. Dan Kami (Allah) perintahkan kepada manusia, bahwa kita harus berbuat baik kepada keduanya (bapak ibunya), terutama ibu yang telah mengandung dalam keadaan lemah yang bertambah-tambah dan menyapihnya dalam masa dua tahun. Bersyukurlah kepada-ku dan kedua orang ibu bapakmu, hanya kepada-ku-lah kembalimu. ( Q.S Luqman 14 ) 153. Hai orang-orang yang beriman mintalah pertolongan dengan sabar dan tetap menegakkan sholat, sesungguhnya Allah menyertai orang-orang yang sabar. ( Q.S Al-Baqarah 153 Carilah Ilmu meskipun dinegeri cina, karena sesungguhnya mencari ilmu itu merupakan kewajiban pada setiap orang islam,para malaikat meletakkan sayapnya (memayungkan sayapnya) kepada penuntut ilmu karena senang (rela) dengan yang ia tuntut. (HR. Ibnu Abdul Barr) Perumpamaan orang yang menuntut ilmu kemudian tidak menyebarkannya (tidak mengamalkannya) seperti orang menimbun (menyimpan) simpanan kemudian tidak membelanjakannya. (HR. Thabrani dari Abu Hurairah) Uang masih bisa dicari tapi kebahagian itu tak akan pernah bisa dibeli. So kebahagian lahir dari hati bukan dari materi. (Taufiq Yunianto) vi
LEMBAR PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada : 1. Untuk cahaya abadi, Bapak (Alm) dan Ibuku tercinta yang telah berdo a dan berkorban dengan tulus demi mewujudkan impianku, terima kasih atas cinta yang tiada batas. 2. Nenekku, Kakak-kakakku, Yoko Susilo, ST, Ida Kurniawati, S.Pd, Candra Mei Nugroho, SE, dan Putri Santana, Amd,terima kasih atas saran, kritik, doa serta dukungannya selama ini. 3. Orang yang selama ini aku cintai (Dian Setyaningrum, Amd.Kep) yang berada jauh disana terima kasih atas support dan do anya selama ini, LOVE U. 4. Ponakanku, Djibril dan Mikail yang lucu-lucu. 5. Rekan-rekan senasib dan seperjuangan (Yosga, Adnan, Orix, Didik, Ifa, Ary, Agus, Dedy, Cahyo) terima kasih atas bantuan dan kebersamaan kita dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Almamaterku yang aku banggakan Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Pembaca yang budiman. vii
KATA PENGANTAR Segala Puji Syukur kehadirat Allah SWT, karena hanya berkat dan rahmat- Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir yang telah penulis selesaikan berjudul : MEMBANGUN APLIKASI KOMPRESI IMAGE MENGGUNAKAN METODE DPCM (Defferensial Pulse Code Modulation). Penulisan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi tugas dan syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Menyadari bahwa terselesaikannya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari pihak-pikak terkait. Maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah S.W.T, atas ridho dan karunia-nya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir Jatmiko, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Bapak Muhammad Kusban, ST, MT, selaku Dosen pembimbing I dan Bapak Ir. Bambang Hari.P, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini serta viii
meluangkan waktu untuk membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan keikhlasan. 5. Bapak/ Ibu Penguji selaku Dewan Penguji dalam Tugas Akhir ini. 6. Bapak Ir. Abdul Basith, MT selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing selama menempuh studi di Teknik Elektro UMS 7. Bapak Ibu dosen Fakultas Teknik Elektro yang telah membantu memberikan bekal ilmu pengetahuan yang sangat menunjang dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 8. Ibunda tercinta yang senantiasa berdo a dan memberikan dukungan serta dorongan untuk keberhasilan penulis dan kenangan Ayahanda (alm) yang semasa hidupnya selalu menyayangi penulis. 9. Nenekku, kakak-kakakku Yoko Susilo, ST, Ida Kurniawati, SPd, Candra Mei Nugroho, SE, Putri Santana, Amd, serta Ponakanku Djibril, Mikail yang selalu memberikan bantuan dan dorongan baik moril maupun spirituil. Terimakasih apa yang telah kalian berikan selama ini. 10. Orang yg aku cintai (Dian Setyaningrum, Amd.Kep) kebersamaan, ketulusan, kesetiaan, dan do amu menjadikan diriku percaya diri serta semangat buat aku,aku Sayang Kamu. 11. Sahabat seperjuanganku Dedy, Yosga (Bagoenk), Adnan (Paiyem), Agus Sriwiyanto (Kenthus), Ary CB, Didik, Mbah Orik, Munifah (Ipeh), Cahyo. Tidak akan terlupakan perjuangan dan kebersamaan yang sudah terjalin selama ini. ix
12. Rekan- rekan Mahasiswa Teknik Elektro angkatan 08 yang selalu menemaniku baik suka maupun duka. Terima kasih atas persahabatan yang telah kalian berikan 13. Keluarga KMTE yang telah memberikan semangat dan dorongan kepada penulis selama ini. 14. Pihak - pihak yang terkait yang telah banyak membantu, yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Mengingat pengetahuan yang masih terbatas, penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Sehubungan dengan hal tersebut, dengan kerendahan hati penulis akan menerima segala kritik dan saran yang sifatnya membangun. Akhirnya penulis mengharapkan Agar Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi semua pihak dan demi perkembangan ilmu pengetahuan khususnya. Surakarta,... Oktober 2012 Penulis x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... DAFTAR KONTRIBUSI... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAKSI... MOTTO... PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... i ii iii iv v vi vii viii xi xiv DAFTAR TABEL... xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 4 1.4. Tujuan Penelitian... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 5 1.6. Sistematika Penulisan Penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Telaah Penelitian... 7 2.2. Landasan Teori... 9 xi
2.2.1. Tentang Matlab... 9 2.2.2. Kompresi Image( Image Compressions )... 12 2.2.2.1. Sinyal Satu Dimensi Dan Sinyal Dua Dimensi... 15 2.2.2.2. Citra Analog dan Citra Digital... 15 2.2.2.3. Citra Warna / True Color (Format Pixel 24 Bit)... 17 2.2.2.4. Citra Grascale (Format Pixel 8 bit)... 17 2.2.2.5. Citra Biner Monocrom (Format Pixel 1 bit)... 18 2.2.2.6. Elemen-elemen Citra... 19 2.2.2.7. Format File Citra... 21 2.2.3. Source Code... 21 2.2.4. DPCM ( Defferensial Pulse Code Modulation )... 22 2.2.5. Predictive Coding... 24 BAB III METODE PENELITIAN IMPLEMENTASI DAN PERANCANGAN 3.1.Waktu dan Tempat... 25 3.2. Tahapan Alur Penelitian... 26 3.2.1. Tahap Perencanan... 26 3.2.2. Pendekatan Model Sistem... 26 3.2.3. Pengujian Sistem Program dan Analisa... 27 3.3.Penggunaan GUI pada Matlab... 28 3.3.1. Perlengkapan Pendukung... 29 3.3.2. Flowchart Penelitian... 30 3.3.3. Analisa Alogaritma Program... 30 xii
3.4.Tahap Pembuatan Program... 34 3.4.1. Diagram Perancangan Program... 34 3.4.2. Pembuatan Menu Utama... 35 3.4.3. Pembuatan Aplikasi Kompresi DPCM... 37 3.4.4. Pembuatan Menu About... 49 BAB IV PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA HASIL 4.1. Pengujian Program... 51 4.2. Analisa Hasil... 53 4.2.1 Data Masukan (Citra Asli)... 54 4.2.2 Data Keluaran ( Gambar Output ) berformat citra asli & berformat Jpg... 55 4.3 Efisiensi Citra Kompresi... 57 4.4 Rasio Kompresi... 59 4.5 Rata-rata Rasio Kompresi... 61 4.6 Kriteria Penilaian Kualitas Citra... 62 4.7 Contoh Fambar dan Ukuran Hasil Penelitian... 68 4.8 Analisa Perbandingan Hasil Kompresi Image DPCM Dan Dekompresi Image RLE. 71 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan... 72 5.2. Saran.... 75 DAFTAR PUSTAKA... 76 LAMPIRAN... 78 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar Digital Signal dan Analog Signal... 16 Gambar 31 Gambar GUIDE Quick Start... 28 Gambar 3.2 Gambar GUIDE layout editor... 29 Gambar 3.3 Gambar Flowchart Rencana Pelaksanaan Penelitian... 30 Gambar 3.4 Prinsip Kerja DPCM... 31 Gambar 3.5 Gambar Flowchart Algoritma DPCM... 32 Gambar 3.6 Gambar Diagram BlokPerancangan Program... 34 Gambar 3.7 Gambar Interface Pembuatan Menu Utama Melalui GUI Matlab Dengan Nama Cover.fig.... 36 Gambar 3.8 Gambar Push Button Aplikasi DPCM... 36 Gambar 3.9 Gambar Source Code Push Button Aplikasi DPCM... 37 Gambar 3.10 Gambar Push Button Exit... 37 Gambar 3.11Gambar Source Code Push Button Exit... 37 Gambar 3.12Gambar Interface Pembuatan Aplikasi DPCM Melalui GUI Matlab Dengan Nama DPCM.fig.... 38 Gambar 3.13Gambar Puss Button Insert Picture... 38 Gambar 3.14Gambar Source Code Push Button Insert Picture... 39 Gambar 3.15 Gambar Puss Button Compres... 41 Gambar 3.16 Gambar Source Code Push Button Compres... 41 Gambar 3.17 GambarPuss Button Save... 43 xiv
Gambar 3.18 Gambar Source Code Push Button Save... 43 Gambar 3.19 Gambar puss button About... 44 Gambar 3.20 Gambar Source Code Push Button About... 45 Gambar 3.21 Gambar Puss Button Home... 45 Gambar 3.22Gambar Source Code Push Button Home... 45 Gambar 3.23Gambar Puss Button Exit.... 45 Gambar 3.24Gambar Source Code Push Button Exit... 45 Gambar 3.25Gambar Panel Prediktor untuk mengganti skala predictor... 46 Gambar 3.26 Gambar Source Code Panel Predictor... 46 Gambar 3.27 Gambar PushButton PSNR & MSE... 47 Gambar 3.28 Gambar Source Code PSNR & MSE... 47 Gambar 3.29 Gambar GUI tampilan pada axes 1 file input ( citra asli ).... 48 Gambar 3.30 GambarGUI tampilan pada axes 2 file output... 48 Gambar 3.31 Gambar Interface Pembuatan Menu Utama Melalui GUI Matlab Dengan Nama About.fig... 49 Gambar 3.32 Gambar Push Button Back Home... 504 Gambar 3.33 Gambar Source Code Push Button Back Home... 50 Gambar 3.34 Gambar Push Button Aplikasi DPCM... 50 Gambar 3.24 Gambar Source Code Push Button Aplikasi DPCM... 50 Gambar 4.1 Source Code Yang Menunjukkan Kompresi Citra DPCM (Defferensial Pulse Code Modulation)...52 Gambar 4.2 GUI DPCM Proses Kompresi Image.....53 xv
Gambar 4.3 Penerapan Perhitungan Nilai MSE dan PNSR Pada GUI Matlab... 63 Gambar 4.4 Source Code Penerapan Perhitungan nilai MSE dan PNSR..64 Gambar 4.5 Mobil1.bmp....68 Gambar 4.6 Mobil2.jpg......68 Gambar 4.7 Barbara.png...... 69 Gambar 4.8 Barbara2.jpg.......69 Gambar 4.9 Tiger.gif... 69 Gambar 4.10 Tiger2.jpg...... 69 Gambar 4.11 Smith.tif... 70 Gambar 4.12 Smith2.jpg...... 70 Gambar 4.13 Me.jpg...... 70 Gambar 4.14 Me2.jpg...... 70 xvi
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tabel Waktu Dan Tempat... 25 Tabel 4.1 Tabel Spesifikasi Citra Awal ( Gambar Asli )... 54 Tabel 4.2 Tabel Spesifikasi Citra Keluaran ( Gambar Output )... 56 Tabel 4.3 Tabel Perbandingan Ukuran Hasil Kompresi... 58 Tabel 4.4 Tabel Rasio Hasil Kompresi Gambar DPCM... 59 Tabel 4.5 Tabel Hasil Rata-rata Rasio Kompresi ( Format Asli )... 61 Tabel 4.6 Tabel Hasil Rata-rata Rasio Kompresi ( Format Jpg )... 61 Tabel 4.7 Tabel Nilai MSE dan PSNR Untuk File Output ke Format Aslinya.... 65 Tabel 4.8 Tabel Nilai Rata-rata MSE dan PSNR Untuk File Output ke Format Aslinya...66 Tabel 4.9 Tabel Nilai MSE dan PSNR Untuk File Output ke Format Jpg...66 Tabel 4.10 Tabel Nilai Rata-rata MSE dan PSNR Untuk File Output ke Format Jpg...68 xvii