ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN METODE JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP (JPEG) DAN BURROWS-WHEELER TRANSFORM (BWT) SKRIPSI YUDHA PRAYOGIE S 101401006 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN METODE JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP (JPEG) DAN BURROWS-WHEELER TRANSFORM (BWT) Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Komputer SKRIPSI YUDHA PRAYOGIE S 101401006 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
ii PERSETUJUAN Judul : ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN METODE JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP (JPEG) DAN BURROWS-WHEELER TRANSFORM (BWT) Kategori : SKRIPSI Nama : YUDHA PRAYOGIE S Nomor Induk Mahasiswa : 101401006 Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER Departemen : ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 10 Februari 2015 Komisi Pembimbing : Pembimbing II Pembimbing I Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc NIP. - NIP.19740127 200212 2 001 Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 19620317 199103 1 001
iii PERNYATAAN ANALISIS PERBANDINGAN KOMPRESI CITRA MENGGUNAKAN METODE JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP (JPEG) DAN BURROWS- WHEELER TRANSFORM (BWT) SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 10 Februari 2015 Yudha Prayogie S 101401006
iv PENGHARGAAN Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. Dalam penulisan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak memberi motivasi hingga pada akhirnya penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, MSc(CTM), Sp.A(K) selaku Rektor. 2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer. 4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer dan Dosen Pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktunya dalam memberikan masukkan-masukkan kepada penulis. 5. Bapak Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya dalam memberikan masukkanmasukkan kepada penulis. 6. Bapak Muhammad Andri Budiman, S.T, M.Comp.Sc, M.E.M selaku Dosen Pembanding I yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 7. Bapak Rahmat Aulia, S.Kom, M.Sc selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 8. Ibu Dian Rachmawati, S.Si, M.Kom selaku Kepala Lab. Tugas Akhir yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.
v 9. Semua dosen serta pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom- TI USU. 10. Ayahanda T. Simanjuntak, S.H dan Ibunda Sri Sudiartin yang menjadi motivasi penulis untuk sukses dan selalu memberikan dukungan baik materi maupun non-materi, perhatian serta doa tanpa henti kepada penulis. 11. Kakak tercinta Yeni Purtika Simanjuntak, S.Pd dan adik tercinta Yumna a Rifqi Simanjuntak yang memberikan dukungan, motivasi, dan selalu mendoakan penulis. 12. Adinda tersayang Rahmi Silviyani, S.Ked yang selalu memberikan motivasi dalam penulisan tugas akhir ini kepada penulis. 13. Sahabat seperjuangan Rahman Abdel Rouf, S.Hut yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 14. Sahabatku Edo Affan, S.Kom, Andhika Fajar, S.Kom, Novri Pramana Putra, S.Kom, Zulwita Hariyati, S.Kom, dan Hayatun Nufus, S.Kom yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. 15. Teman-teman Stambuk 2010 (Kom A dan Kom B) yang telah memberikan semangat kepada penulis. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak keterbatasan dan kekurangan. Untuk itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Akhirnya penulis ucapkan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan bagi penulis khususnya. Medan, 10 Februari 2015 Penulis
vi ABSTRAK Citra merupakan salah satu media yang paling populer digunakan dalam pertukaran informasi pada saat sekarang. Peningkatan kebutuhan terhadap penggunaan citra harus pula didukung oleh media penyimpanan yang tersedia. Namun biasanya citra yang dihasilkan dari perangkat berkamera memiliki ukuran yang relatif besar. Masalah ini dapat diatasi dengan melakukan kompresi pada citra. Pada skripsi ini akan dibahas mengenai analisis dan perbandingan kompresi citra menggunakan metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Burrows-Wheeler Transform (BWT). Metode JPEG yang mewakili lossy compression akan dianalisis dan dibandingkan kinerjanya dengan metode BWT yang mewakili lossless compression menggunakan parameter rasio kompresi, waktu kompresi, dan waktu dekompresi. Berdasarkan seluruh hasil pengujian dapat dilihat bahwa metode JPEG menghasilkan rata-rata rasio kompresi 6,3 dan rasio kompresi metode BWT 1,38. Kemudian metode JPEG memiliki rata-rata waktu kompresi 3,06 detik dan metode BWT 2,07 detik. Selanjutnya rata-rata waktu dekompresi yang dihasilkan metode JPEG adalah 2,81 detik dan metode BWT 0,92 detik. Kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian adalah metode JPEG lebih efisien dalam mengkompresi citra bitmap (*.bmp) dibandingkan metode BWT, sedangkan dalam hal waktu kompresi dan dekompresi metode BWT lebih cepat dibandingkan metode JPEG. Kata kunci : Kompresi Citra, Joint Photographic Experts Group (JPEG), Burrows- Wheeler Transform (BWT).
vii ANALYSIS COMPARISON OF IMAGE COMPRESSION USING JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP (JPEG) AND BURROWS- WHEELER TRANSFORM (BWT) METHOD ABSTRACT Image is one of the most popular media used in the exchange of information at the present time. The increased need of using image should also be supported by the available storage. However, usually the size of the resulting image from the camera of a device is relatively large. This problem could be overcome by performing compression on the image. This study would discuss the analysis and comparison of image compression using Joint Photographic Experts Group (JPEG) and Burrows- Wheeler Transform (BWT). The working process of JPEG method representing lossy compression would be compared and analyzed to the BWT method with its lossless compression by the parameter of compression ratio, compression time, and decompression time. Based on the test results, it could be seen that the JPEG method produces an average compression ratio of 6,3 and 1,38 for BWT method. Then the JPEG method has an average compression time of 3,06 seconds and BWT method of 2,07 seconds. Afterward the average result of decompression time of JPEG method is 2,81 seconds and 0,92 seconds for BWT method. It can be concluded from the test results that the JPEG method is more efficient in compressing bitmap image (*.bmp) compared to BWT method; although in terms of compression and decompression time BWT method is slightly faster than the JPEG method. Keywords: Image Compression, Joint Photographic Experts Group (JPEG), Burrows- Wheeler Transform (BWT).
viii DAFTAR ISI PERSETUJUAN... ii PERNYATAAN... iii PENGHARGAAN... iv ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 3 1.6 Metode Penelitian... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1 Pengertian Citra... 6 2.2 Jenis-jenis Citra Digital... 8 2.3 Citra Bitmap... 9 2.4 Kompresi Citra... 10 2.4.1 Teknik Kompresi Citra... 11 2.5 Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 11 2.5.1 Proses Kompresi Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 12 2.5.2 Proses Dekompresi Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 15 2.6 Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 17 2.6.1 Proses Kompresi Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 17 2.6.2 Proses Dekompresi Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 19 2.7 Rasio Kompresi... 20 2.8 Waktu Kompresi... 21 2.9 Waktu Dekompresi... 21 2.10 Hasil Penelitian Sebelumnya... 21 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN... 24 3.1 Analisis Sistem... 24 3.1.1 Analisis Masalah... 24 3.1.2 Analisis Persyaratan... 25
ix 3.1.2.1 Persyaratan Fungsional... 26 3.1.2.2 Persyaratan Non-Fungsional... 26 3.1.3 Analisis Proses... 27 3.1.3.1 Analisis Proses Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 27 3.1.3.2 Analisis Proses Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 28 3.2 Pemodelan... 29 3.2.1 Use Case Diagram... 29 3.2.2 Sequence Diagram... 31 3.2.3 Activity Diagram... 33 3.3 Pseudocode Program... 36 3.3.1 Pseudocode Proses Kompresi Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 37 3.3.2 Pseudocode Proses Dekompresi Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 38 3.3.3 Pseudocode Proses Kompresi Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 39 3.3.4 Pseudocode Proses Dekompresi Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 40 3.4 Perancangan Sistem... 41 3.4.1 Perancangan Flowchart Sistem... 41 3.4.2 Perancangan Interface Aplikasi... 43 3.4.2.1 Form Awal... 43 3.4.2.2 Form Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG).... 44 3.4.2.3 Form Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 46 3.4.2.4 Form Bantuan... 47 3.4.2.5 Form Profil Programmer... 48 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 50 4.1 Implementasi... 50 4.1.1 Spesifikasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak yang Digunakan... 50 4.1.2 Form Awal... 51 4.1.3 Form Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 51 4.1.4 Form Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 56 4.1.5 Form Bantuan... 61 4.1.6 Form Profil Programmer... 62 4.2 Pengujian... 63 4.2.1 Skenario Pengujian... 63 4.2.2 Analisis Data Hasil Pengujian Sistem... 65 4.2.2.1 Analisis Rasio Kompresi antara Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 65
x 4.2.2.2 Analisis Waktu Kompresi antara Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 67 4.2.2.3 Analisis Waktu Dekompresi antara Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 68 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 71 5.1 Kesimpulan... 71 5.2 Saran... 72 DAFTAR PUSTAKA... 73 LAMPIRAN CURRICULUM VITAE
xi DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel Kuantisasi Luminance... 14 Tabel 2.2 Hasil Penelitian Metode JPEG dan Metode BWT... 22 Tabel 4.1 Citra Uji... 63 Tabel 4.2 Rasio Kompresi Metode JPEG dan Metode BWT... 65 Tabel 4.3 Waktu Kompresi Metode JPEG dan Metode BWT... 67 Tabel 4.4 Waktu Dekompresi Metode JPEG dan Metode BWT... 69
xii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Koordinat Citra Berukuran M N... 7 Gambar 2.2 Citra RGB... 8 Gambar 2.3 Citra Grayscale... 8 Gambar 2.4 Citra Biner... 9 Gambar 2.5 Contoh Citra Bitmap (*.bmp)... 10 Gambar 2.6 Pola Basis DCT 8 8.... 12 Gambar 2.7 Proses Zig-zag... 14 Gambar 2.8 Matriks Hasil Kuantisasi setelah Dilakukan Proses Zig-zag... 15 Gambar 2.9 Tahap Pertama Forward Transform dari BWT... 18 Gambar 2.10 Tahap Kedua dan Ketiga Forward Transform dari BWT... 18 Gambar 2.11 Tahap Pertama Reverse Transform dari BWT... 19 Gambar 2.12 Tahap Kedua Reverse Transform dari BWT... 19 Gambar 2.13 Tahap Ketiga Reverse Transform dari BWT... 20 Gambar 3.1 Mind Map Analisis Masalah... 25 Gambar 3.2 Use Case Diagram Sistem... 30 Gambar 3.3 Sequence Diagram Sistem Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 31 Gambar 3.4 Sequence Diagram Sistem Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 32 Gambar 3.5 Activity Diagram Sistem Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG)... 34 Gambar 3.6 Activity Diagram Sistem Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 35 Gambar 3.7 Flowchart Sistem... 42 Gambar 3.8 Rancangan Interface Form Awal... 44 Gambar 3.9 Rancangan Interface Form Metode JPEG... 45 Gambar 3.10 Rancangan Interface Form Metode BWT... 46 Gambar 3.11 Rancangan Interface Form Bantuan... 48 Gambar 3.12 Rancangan Interface Form Profil Programmer... 49 Gambar 4.1 Form Awal... 51 Gambar 4.2 Form Metode JPEG... 52 Gambar 4.3 Interface Buka File Citra pada Form Metode JPEG... 52 Gambar 4.4 Pesan Error pada Form Metode JPEG... 53 Gambar 4.5 Form Konversi Citra Warna... 54 Gambar 4.6 Proses Kompresi pada Form Metode JPEG... 54 Gambar 4.7 File Hasil Kompresi pada Metode JPEG... 55 Gambar 4.8 Proses Dekompresi pada Form Metode JPEG... 55 Gambar 4.9 Citra Hasil Dekompresi pada Form Metode JPEG... 56 Gambar 4.10 Form Metode BWT... 57 Gambar 4.11 Interface Buka File Citra pada Form Metode BWT... 57 Gambar 4.12 Pesan Error pada Form Metode JPEG... 58 Gambar 4.13 Form Konversi Citra Warna... 59 Gambar 4.14 Proses Kompresi pada Form Metode BWT... 59
xiii Gambar 4.15 File Hasil Kompresi pada Form Metode BWT... 60 Gambar 4.16 Proses Dekompresi pada Form Metode BWT... 60 Gambar 4.17 Citra Hasil Dekompresi pada Form Metode BWT... 61 Gambar 4.18 Form Bantuan... 62 Gambar 4.19 Form Profil Programmer... 62 Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Rasio Kompresi Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 66 Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Waktu Kompresi Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows-Wheeler Transform (BWT)... 68 Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Waktu Dekompresi Metode Joint Photographic Experts Group (JPEG) dan Metode Burrows- Wheeler Transform (BWT)... 69