PERBANDINGAN ALGORITMA TRANSFORMASI WALSH- HADAMARD DENGAN METODE RUN LENGTH ENCODING DALAM KOMPRESI CITRA Taufik Hidayat Simbolon Mahasiswa Program Studi Teknik Informatika, STMIK Budidarma Medan Jl. Sisimangaraja No.338 Simpang Limun Medan ABSTRAK Kompresi citra dikembangkan untuk memudahkan penyimpanan dan pengiriman citra.teknik kompresi yang ada sekarang memungkinkan citra dikompresi sehingga ukurannya menjadi jauh lebih kecil dari pada ukuran asli. Secara umum,metode kompresi data dapat dibagi ke dalam dua kelompok yaitu lossy dan losseless. Lossy merupakan kompresi citra dimana hasil kompresi dari citra yang terkompresi tidak sama dengan citra aslinya karena ada informasi yang hilang,tetapi masih bisa ditolerir oleh persepsi mata. Mata dapat membedakan perubahan kecil pada gambar. Metode ini menghasilkan rasio kompresi lebih tinggi dari pada metode lossless. Pada penelitian ini algoritma yang digunakan untuk membandingkan kompresi data adalah Transformasi Walsh-Hadamard dan Run Length Encoding (RLE). Transformasi citra merupakan pokok bahasan yang sangat penting dalam pengolahan citra. Citra hasil proses transformasi dapat dianalisis kembali,di interpretasikan dan dijadikan acuan untuk melakukan pemrosesan selanjutnya. Tujuan diterapkannya transformasi citra adalah untuk memperoleh informasi (featureextraction) yang lebih jelas yang terkandung dalam suatu citra Transfromasi walsh-hadamard merupakan suatu transformasi orthogonal yang menjadikan suatu signal menjadi suatu himpunan gelombang yang berbentuk tegak lurus (orthogonal) dan segi empat (rectangluar). Algoritma Run Length Encoding (RLE) bekerja berdasarkan sederetan karakter yang berurutan. Algoritma ini bekerja dengan memindahkan pengulangan byte yang sama berturut-turut (secara terus menerus) Metode ini digunakan untuk mengompresi citra yang memiliki kelompok pixel yang berderajat keabuan yang sama. Kata Kunci : Aplikasi Kompresi Citra, Walsh-Hadamard 1. Pendahuluan Perkembangan teknologi informasi ternyata berdampak pada perkembangan ilmu pengetahuan yang lain. Semuanya merupakan informasi yang sangat penting. Oleh karena itu, detail karakteristik citra tidak boleh ada yang hilang. Sebelum ada teknologi informasi, citra-citra tersebut disimpan dalam bentuk film sehingga disimpan dalam jumlah yang besar dan tentu saja data citra tersebut memerlukan tempat penyimpanan yang besar. Dengan hadirnya teknologi informasi, citra-citra tersebut disimpan dalam bentuk file. Sayangnya, file-file jenis citra ini berukuran relative besar sehingga file-file tersebut belum dapat disimpan. Salah satu solusi memperkecil ukuran fileadalah dengan melakukan kompresi citra. Dalam ilmu komputer kompresi citra bertujuan untuk meminimalkan jumlah bit yang diperlukan untuk merepresentasikan citra.kompresi citra adalah waktu pengiriman data pada saluran komunikasi lebih singkat dan membutuhkan ruang memori dalam storage yang lebih sedikit. Kompresi citra dikembangkan untuk memudahkan penyimpanan dan pengiriman citra. Teknik kompresi yang ada sekarang memungkinkan citra dikompresi sehingga ukurannya menjadi jauh lebih kecil dari pada ukuran asli. Secara umum, metode kompresi data dapat dibagi kedalam dua kelompok yaitu lossy dan losseless. Lossy merupakan kompresi citra dimana hasil kompresi dari citra yang terkompresi tidak sama dengan citra asli nya karena ada informasi yang hilang, tetapi masih bisa ditolerir oleh persepsi mata. Mata dapat membedakan perubahan kecil pada gambar. Metodeini menghasilkan rasio kompresi lebih tinggi dari pada metode lossless. Contoh nya adalah transformasi walsh-hadamard, transformasi fourier, wavelet, dan lain-lain. Metode lossless merupakan kompresi citra dimana hasil dekompresi dari citra yang terkompresi sama dengan citraa slinya, tidak ada informasi yang hilang. Sayangnya, rasio kompresi citra metode ini sangat rendah. Banyak aplikasiyang memerlukan kompresi tanpa cacat, seperti pada aplikasi radiografi, kompresi citra hasil diagnosa medis atau gambar satelit, dimana kehilangan gambar sekecil apa pun akan menyebabkan hasil yang tak diharapkan. Contohnya adalah runlengthencoding (RLE), EntropyenCoding (Huffman aritmatik), dan Adaptivedi CctionaryBased (LZW). 114
Dari Algoritma Run Length Encoding(RLE) sudah ada penelitian terdahulu yang telah dilakukan oleh Hari Antoni Musril Dengan judul Studi Komparasi Algoritma Run Length Encodingdan Huffman CodingDalam Algoritma Entropy Untuk Kompresi Citra Digital. Algoritma Run Length Encoding (RLE) bekerja berdasarkan sederetan karakter yang berurutan.algoritma ini bekerja dengan memindahkan pengulangan byte yang sama berturut-turut (secara terus menerus) Metode ini digunakan untuk mengompresi citra yang memiliki kelompok pixel yang berderajat keabuan yang sama 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah, maka yang menjadi perumusan masalah adalah: 1. Bagaimana rasio kompresi padaalgoritma TransformasiWalsh-Hadamard dan Run Length Encodingdalam melakuan kompresi filecitra? 2. Bagaimana perbandingan kompresi citra dengan menggunakan walsh-hadamarddan Run Length Encoding(RLE)? 3. Bagaimana mendapatkan hasil kompresi citra yang terbaik? 4. Bagaimaan merancang aplikasi pembelajaran kriptografi algoritma RSA yang menerapkan metode CAI (Computer Assisted Instruction) dengan menggunakan software Macromedia Flash 8 Professional? 1.3 Batasan Masalah Adapun yang menjadi batasan masalah dalam perancagan aplikasi pembelajaran kriptografi algoritma RSA ini adalah sebagai berikut : 1. File citrayangdikompresi bertipebitmap picture(bmp) 2. Metode Walsh-Hadamard dan Run Length Encoding(RLE) yang digunakan metode transformasi 1 dimensi 3. Bahasa pemrogramanyang digunakanadalah Microsoft Visual Basic 4. Resolusi maksimal citra64x64 pixel 5. Parameteryangdigunakanadalah rasio sertakecepatan kompresi. 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.4.1 Tujuan Penelitian Penulisan skripsi ini memiliki tujuan dan manfaat, adapun tujuan penyusunan skripsi dapat di jelaskan sebagai berikut: 1. Menerapkan algoritma walsh-hadamarddan Run Length Encoding(RLE)untuk mendapatkan hasil rasio kompresi citra. 2. Membandingkan hasil kompresi citra. 3. Merancang sistem yang dapat mengetahui perbandingan citra. 1.4.2 Manfaat Penelitian 115 Adapun tujuan penyusunan skripsi dapat di jelaskan sebagai berikut: 1. Untukmenghasilkanproses kompresi dan hasil rasio pada citra dengan walsh-hadamarddan Run Length Encoding(RLE). 2. Untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari proses kompresi citra. 3. Untukmengetahuitingkatefisiensikompresimeng gunakanmetodetransformasiwalsh-hadamard dan Run Length Encoding(RLE). 2. Landasan Teori 2.1 Citra Secara harfiah citra (image) adalah gambar pada bidang dwi matra atau dua dimensi. Citra juga dapat di artikan sebagai kumpulan titik-titik dengan intesitas warna tertentu yang membentuk suatu kesatuan dan mempunyai pengertian artistik. Citra sebagai salah satu komponen multimedia yang memegang peranan sangat penting sebagai salah satu bentuk informasi visual (Arifin, 2009). Pada umum nya representasi citra digital membutuhkan memori yang besar. Semakin besar ukuran citra tentu semakin besar pula memori yang di butuhkan nya. Pada sisi lain, kebanyakan citra mengandung duplikasi data. Duplikasi data pada citra dapat berarti dua hal. Pertama, besar kemungkinan suatu pixel dengan pixel tetangga nya memiliki intensitas yang sama, sehingga penyimpanan setiap pixel memboroskan tempat. Kedua, citra banyak mengandung bagian (region) yang sama, sehingga bagian yang sama ini tidak perlu di kodekan berulang kali karena redun (Munir, 2006). Citra tidak sama dengan teks yang hanya memberikan informasi secara jelas dengan kata-kata yang dipaparkan, sedangkan citra memberikan informasi yang jelas dengan memberikan gambaran visual dan terkadang informasi yang diberikan dapat memacu imajinasi dari orang yang melihat citra untuk menyimpulkan informasi dari citra tersebut. Citra merupakan keluaran dari suatu sistem perekaman data yang bersifat optik, analog atau pun digital 2.2 Pembelajaran Menurut (Rusman, 2012:134), Pembelajaran merupakan suatu sistem, yang terdiri atas berbagai komponen saling berhubungan dengan yang lain. Komponen tersebut meliputi: tujuan, materi, metode dan evaluasi kempat komponen pembelajaran tesebut harus diperhatikan oleh guru dalam memilih dan menentukan model-model pembelajaran apa yang digunakan dalam kegiatan pembelajaran. Pembelajaran pada hakikatnya merupakan suatu proses interaksi antara dosen dengan mahasiswa, baik interaksi antara langsung seperti kegiatan tatap muka maupun secara tidak langsung, yaitu menggunakan berbagai media pembelajaran.
Menurut (Komalasari, 2013:3), Pembelajaran merupakan suatu sistem atau proses membelajarkan pembelajar yang direncanakan, dilaksanakan, dan dievaluasi secara sistematis agar pembelajar dapat mencapai tujuan-tujuan pembelajaran secara efektif dan efesien. Dari beberapa pengertian diatas, dapat disimpulkan bahwa pembelajaran adalah suatu proses interaksi antara pengajar dengan peserta didik yang direncanakan untuk menciptakan kegiatan belajar yang efektif dan efesien dengan memanfaatkan segala fasilitas yang ada untuk mencapai tujuan dari pendidikan. 2.3 Citra Digital Secara umum, pengolahan citra digital menunjuk pada pemrosesan gambar 2 dimensi menggunakan komputer. Dalam konteks yang lebih luas, pengolahan citra digital mengacu pada pemrosesan setiap data 2 dimensi. Citra digital merupakan sebuah larik (array) yang berisi nilainilai real maupun komplek yang di representasikan dengan deretan bit tertentu (Putra, 2009). Suatu citra dapat di definisikan sebagai fungsif (x,y) berukuran M baris dan N kolom, dengan x dan y adalah koordinat spasial, dan amplitude f di titik koordinat (x,y) di namakan intensitas atau tingkat keabuan dari citra pada titik tersebut. Apabila nilai x,y, dan nilai amplitude f secara keseluruhan berhingga (finite) dan bernilai diskrit maka dapat di katakan bahwa citra tersebut adalah citra digital. 2.4 Kompresi Proses kompresi merupakan proses mereduksi ukuran suatu data untuk menghasilkan representasi digital yang padat atau mampat namun tetap dapat mewakili kuantitas informasi yang terkandung pada data tersebut. Pada citra, video, dan audio, kompresi mengarah pada minimisasi jumlah bit rate untuk representasi digital. Pada beberapa literatur, istilah kompresi sering disebut juga source coding,data compression, band width compression dan signal compression( Putra, 2009). Kompresi data adalah proses mengubah suatu input data menjadi data lain dengan format berbeda dan ukuran yang lebih kecil, atau proses pengkodean dari suatu data untuk mengurangi kebutuhan akan media penyimpanan. Salah satu jenis berkas yang paling banyak membutuhkan proses kompresi adalah berkas citra. Citra asli umumnya di simpan dalam format Bitmap.Format ini menghasilkan ukuran berkas yang besar dan tidak efektif untuk di simpan atau di transfer. Teknik dan algoritma kompresi dapat di gunakan untuk menghasilkan berkas baru dari citra yang asli dengan ukuran yang lebih kecil dari berkas asli nya tanpa mengurangi kualitas dari citra nya (Prabowo, 2012). Data dan informasi adalah dua hal yang berbeda pada data terkandung suatu informasi. 116 Namun tidak semua bagian data terkait dengan informasi tersebut atau pada suatu data terdapat bagian-bagian data yang berulang untuk mewakili informasi yang sama. Bagian data yang tidak terkait atau bagian data yang berulang tersebut disebut dengan data berlebihan (redundancy data). Tujuan dari pada kompresi data tiada lain adalah untuk mengurangi data berlebihan tersebut sehingga ukuran data menjadi lebih kecil dan lebih ringan dalam proses transmisi (Putra, 2009). Kompresi citra dapat di modelkan dan di buat menjadi dua bagian utama yaitu bagian encoder dan decoder. Encoder berfungsi membuat representasi simbol-simbol (kode) dari citra input f (x,y). Dengan kata lain encoder berfungsi membuat citra kompresi dari citra input. Setelah melalui transmisi pada kanal (channel), citra terkompresi tersebut masuk kesistem decoder. Pada sistem ini citra terkompresiakan di rekonstruksi kembali untuk menghasilkan citra outputf (x,y) (Putra, 2009). 2.5 RLE ( un Length Encoding) RLE (Run Length Encoding) adalah kompresi yang umum digunakan untuk data grafis (citra). Kompresi citra dengan menggunakan RLE di dasarkan pada pengamatan bahwa suatu pixel dalam suatu citra akan memiliki nilai yang cenderung sama dengan nilai piksel tetangga nya. Bila suatu citra biner dimulai dengan 20 pixel putih kemudian diikuti dengan 3 pixel hitam kemudian diikuti lagi dengan 65 pixel putih maka hanya nilai 20, 3 dan 65 yang akan menjadi output untukmewakili nilai dari masing-masing pixel input (Putra, 2009). Metode ini mengasumsikan bahwa setiap citra dimulai dengan suatu pixel putih. Apabila dimulai dengan pixel warna hitam maka di awal output ditambah nilai 0 yang artinya 0 pixel putih. RLE juga dapat digunakan untuk melakukan kompresi pada citra grayscale. Setiap deret pixel dengan intensitas yang sama akan dikompres menjadi sepasang nilai yang masing-masing mewakili banyaknya nilai pixel yang sama dan kemudian diikuti dengan nilai pixel. Permasalahan dari RLE adalah untuk membedakan mana angka yang menyatakan banyaknya nilai suatu pixel dengan nilai pixel itu sendiri. Beberapa langkah yang sering ditempuh untuk menyelesaikan masalah di atas sebagai berikut (Putra, 2009). 2.6 Walsh Hada mard Transformasi walsh hada mard merupakan transformasi yang hanya memiliki fungsi basis dalam dua jenis nilai yaitu-1dan1. Transformasi walsh hadamard dapat di gunakan untuk melakukan kompresi citra dengan sifat kompresi yaitu lossy dimana di perbolehkan terjadinya kehilangan beberapa data maupun sebagian besar data pada citra. Transformasi walsh hadamard 1 dimensi pada citra f (x) dapat di nyatakan dengan rumus walsh maupun rumus hadamard.
Untuk fungsi basis (kernel) dari transformasi hadamard dapat menggunakan rumus sebagai berikut. 3. Analisa 3.1 Analisa Permasalahan Dalam melakukan kompresi dengan menggunakan metode kompresi Walsh Hadamard terlebih dahulu dilakukan analisis terhadap metode ini. Untuk melakukan proses kompresi metode ini terlebih dahulu diambil nilai-nilai citra yang dibutuhkan seperti nilai pixel, informasi header dan lain sebagai nya yang terdapat pada file citra berformat BMP. Setelah dilakukan pembacaan terhadap nilai-nilai tersebut kemudian nilai-nilai ini disimpan secara sementara pada variable yang telah ditentukan. Kemudian dilakukan pemilihan metode kompresi untuk memproses nilai-nilai tersebut. Untuk Walsh Hadamard digunakan salah satu kernel, disini digunakan kernel dari Hadamard. Untuk lebih jelasnya lihat langkah-langkah proses kompresi sebagai berikut. 1. Ambil nilai data yang terdapat di dalam citra 2. Hitung kernel sesuai dengan panjang data yang terdapat pada citra input 3. Lakukan proses perhitungan dengan menggunakan rumus yang telah ditentukan dengan memanfaat kan nilai data citra dan nilai kernel yang telah dibuat sebelumnya 4. Setelah nilai perhitungan diperoleh kemudian simpan nilai dari perhitungan tersebut, ingat bahwa nilai 0 tidak perlu disimpan. 3.2 Proses Kompresi Didalam melakukan kompresi terhadap citra digital terdapat proses-proses perhitungan yang perlu diketahui,terlebih dahulu diambil sebuah citra dengan ukuran 3x2. Proses perhitungan ini digunakan untuk mempermudah didalam menganalisa kemampuan dari setiap metode sejauh mana metode-metode yang digunakan bekerja dari segi kemampuan mengkompres citra, dan seberapacepat metode tersebut dapat mengkompres citra input. Untuk lebih jelas nya lihat proses perhitungan untuk metode Walsh-Hadamard berikut : Kemudian masih dengan citra masukan yang sama dilakukan kompresi citra menggunakan metode Walsh-Hadamard dengan kernel Hadamard. Langkah pertama gabungkan seluruh data pada citra seperti sebelumnya. Kemudian hitung nilai kernel dari citra tersebut 4. Algoritma Dan Implementasi 4.1 Algoritma Algoritma adalah urutan langkah-langkah logika yang diperlukan untuk penyelesaian masalah dan penyusunan program. Algoritma digunakan 117 untuk menganalisa serta menjelaskan urutan dan hubungan antara kegiatan yang akan ditempuh. Penyusunan algoritma ini sangat penting dalam perancangan suatu program. Selain itu algoritma juga berfungsi untuk menyelesaikan suatu permasalah hingga tercapai suatu tujuan. 4.1.1 Algoritma Transformasi Walsh- Hadamard Proses ini merupakan proses mengkompres gambar kedalam yang dapat mengetahui hasil kompresi menggunakan metode walsh-hadamard. Adapun algoritmanya adalah sebagai berikut: Input Masukkan Citra f = Citra N = Nilai rata-rata n = Nilai RGB Resolusi maksimal citra 32x32pixel Output Hasil Dari Proses Kompersi Proses Rasio kompresi f(x)=97 98 98 99 99 99 N=6 n=3 For x= 1 to n do Seek x If found() Proses menghitung rasio hasil kompresi dan kecepatan kompresi f(x) = (979898999999) Else Citra digital warna 24 bit serta berformat PNG atau BMP. End 4.1.2 Algoritma Run Length Encoding Proses ini merupakan proses Komprsi Gambar Pada Perangkat Bergerak kedalam sebuah gambar. Adapun algoritmanya adalah sebagai berikut: Input f Nilai Grayscale x Nilai Rata-Rata y Nilai RGB 3 Output Proses F x y End Hasil Dari Proses Kompersi f, x, y Hitung x,y Nilai Grayscale Nilai Rata-Rata Nilai RGB F 0 (x,y) = f R (x,y)+f G (x,y)+f B (x,y) / F 0 (x,y) Hasil Grayscale
4.2 Implementasi Implementasi perangkat lunak merupakan hasil tampilan akhir dari proses perancangan dimana program dimulai dari tampilan utama kemudian terdapat tampilan profil pemrogram. 4.2.1 Tampilan Menu Utama Tampilan menu utama merupakan tampilan yang digunakan untuk melakukan proses kompresi terhadap citra, pada tampilan ini terdapat pilihan metode yang digunakan untuk melakukan proses kompresi citra 118 dalam program. Kemudian secara otomatis program akan membaca nilai-nilai data yang terdapat pada seluruh gambar, setelah proses pembacaan data selesai maka program akan menampilkan pesan Gambar 4.3 Tampilan Form Kompressi Citra Gambar 4.1 Menu utama 4.2.2 Tampilan Form Jendela Pemilihan Gambar Untuk menjalankan proses kompresi pengguna harus memilih terlebih dahulu gambar yang akan dikompres dengan mengklik tombol browse. Kemudian akan muncul jendela windows yang digunakan untuk memilih gambar. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut ini yang menunjukkan jendela windows untuk memilih gambar yang akan dikompres. 4.2.4 Tampilan Form Proses Dekompresi Selesai Kemudian tekan tombol OK, langkah selanjutnya pilih metode yang akan digunakan untuk melakukan dekompresi data. Pilih metode yang terdapat pada frame, metode tersebut berupa komponen radiobutton. Untuk yang pertama digunakan metode walsh-hadamard, kemudian klik tombol decompression. Ketika tombol ditekan maka pointer berubah menjadi lingkaran yang menandakan bahwa sedang terjadi proses pada tampilan tersebut Gambar 4.6 Tampilan Form Dekompressi Citra Gambar 4.2 Halaman pilihan topik-topik materi 4.2.3 Tampilan Form Kompressi Citra Selanjutnya setelah gambar dipilih kemudian pilih tombol open untuk memasukkan gambar ke 5. Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan Setelah menyelesaikan pembahasan mengenai perancangan perangkat lunak kompresi citra dengan Algoritma Walsh-Hadamard dan Run Langht Encoding maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Rasio kompresi pada Algoritma Transformasi Walsh Hadamard lebih tinggi di bandingkan dengan Metode Run Length Encoding. 2. Jika Algoritma Transformasi Walsh Hadamard tingkat kompresinya lebih efisien dibandingkan dengan Run Langht Encoding.
3. Dengan membandingkan kedua metode tersebut dalam melakukan kompresi citra, sehingga dapat dihasilkan kompresi citra yang terbaik. 5.2 Saran Untuk pengembangan perangkat lunak selanjutnya, penulis menyarankan sebagai berikut : 1. Algoritma Walsh-Hadamard dan Run Langht Encoding perlu dikembangkan untuk proses kompresi yang lain seperti file Audio, Mp3 ataupun jenis file lainnya 2. Perlu dilakukan perbandingan antara algoritma kompresi Algoritma Walsh- Hadamard dan Run Langht Encoding dengan algoritma kompresi lainnya untuk mengetahui Algoritma kompresi yang lebih baik dari segi rasio kompresi maupun dari segi lama proses. 3. Dapat di coba dengan bahasa pemrograman yang lain. Daftar Pustaka 1. (Arifin, 2009). Pengenalan Dasar-Dasar Citra Digital.Penerbit Andi Yogyakarta 2. (Munir, 2006). Aplikasi Sistem Citra Digital Penerbit Bandung. 3. (Darma Putra, 2010). Pengolahan Citra Digital, Penerbit Andi Yogyakarta 4. (Santi, 2010). Pengolahan Citra 5. (Jogiyanto H. M, 2005) Analisis dan Desaign 6. (Rahmat Priyanto, 2009), Mengenal Visual Basic.Net 2008 7. Munir Rinaldi, Pengolahan Citra Digital, Informatika, Bandung, 2004. 8. Icove David J., Collaring the cybercrook: an investigator s view, IEEE pectrum, pp. 31-36, June 2005 119