Jurnal 4

NAMA KELOMPOK :

-          Aldo Kurnia Septiandi                     (1B117039)

-          Ifan Efendi                                        (1B117043)

Jurnal Perbandingan Kompresi Citra Dengan Menggunakan

 Metode Delta Modulation dan Metode Scan  

Aldo Kurnia Septiandi¹, Ifan Efendi²
Jurusan Sistem Informasi Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Gunadarma
Jalan Margonda Raya 100 Depok, 16424
Telp. (021) 78881112
Email :

ABSTRAK

Kompresi citra merupakan sebuah proses yang berkaitan dengan pengurangan alokasi bit yang diperlukan untuk merepresentasikan sebuah citra digital secara efisien. Hal ini dilakukan dengan menghilangkan bit redudansi (ekstra) yang terdapat pada citra digital tersebut, khususnya redudansi spasial. Program kompresi citra dengan metode delta modulation ini, dibuat dengan GUI dan source coding. Dengan menerapkan fungsi dari Dmsig untuk pengolahan sinyal,maka didapatkan rumus untuk mengkompres gambar yang dipengaruhi oleh step size dan ukuran gambar tersebut. Sedangkan dalam metode Scan digunakan karena metode ini mampu memanfaatkan sifat redundansi spasial dengan memperhatikan pola Scan. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa rasio kompresi meningkat sebanding dengan ukuran citra yang akan dikompresi. Hal ini terjadi karena semakin besar ukuran citra yang akan dikompresi, maka semakin besar jumlah bit redudansi yang dapat dihilangkan (kami menggunakan citra grayscale dalam pengujian metode Scan).

Kata Kunci : Kompresi Citra, Delta Modulation, Metode Scan

PENDAHULUAN

Pada saat ini, perkembangan dalam dunia teknologi berkembang sangat pesat. Hal ini ditandai dengan banyaknya produk-produk teknologi yang canggih yang beredar di pasaran. Begitu juga dalam dunia telekomunikasi. Kemajuan teknologi telekomunikasi saat ini juga telah berkembang dengan sangat pesat sehingga kebutuhan akan pendukung-pendukung di dalamnya menjadi tidak terelakkan. Perkembangan perangkat bergerak seperti handphone, PDA dan notebook tentu juga diiringi dengan perkembangan perangkat lunak untuk dapat menjalankan berbagai aplikasi seperti mengetik dokumen, melihat foto, memainkan musik, melihat video dan banyak hal lain yang tidak pernah dapat dibayangkan dalam beberapa dasawarsa yang lalu. Perangkat lunak sendiri juga mengalami perkembangan yang sangat signifikan dalam beberapa tahun terakhir dengan munculnya platform untuk mobile device seperti Symbian, Java dan Android. Era teknologi informasi saat ini tidak dapat dipisahkan dari multimedia. Situs web di internet dibuat semenarik mungkin dengan menyertakan visualisasi berupa gambar/video yang dapat diputar. Beberapa waktu lalu istilah sms (short message service) begitu popular bagi pengguna telepon genggam (handphone). Tetapi saat ini, orang dapat mengirim pesan tidak hanya dalam bentuk teks tetapi juga dapat mengirim pesan berupa gambar atau video yang dikenal dengan layanan MMS (Multimedia Message Service).

Citra ialah fungsi intensitas cahaya dua-dimensi f(x,y), dimana x dan y merupakan koordinat spasial (bidang), dan nilai f pada suatu titik (x,y) sebanding dengan kecerahan (brightness) dari citra di titik tersebut. Kecerahan yang dimaksud berasal dari sumber  cahaya, dan cahaya adalah suatu bentuk energi. Citra dapat dilihat karena adanya berkas cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda sekitarnya. Sumber cahaya menerangi sebuah obyek, lalu obyek tersebut memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut. Pantulan cahaya ini ditangkap oleh alat-alat optik, misalnya mata pada manusia, kamera, pemindai (scanner) dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra tersebut terekam.

            Citra sebagai keluaran dari suatu sistem perekam data dapat bersifat optik berupa foto, analog berupa sinyal video seperti gambar pada monitor televisi, atau digital yang dapat langsung disimpan pada suatu pita magnetik. Citra yang dimaksudkan di dalam tulisan ini adalah citra biasa (still image). Citra (image) sebagai salah satu komponen multimedia memegang satu peranan sangat penting sebagai bentuk informasi visual. Citra memiliki karakteristik yang tidak dimiliki oleh data teks, yaitu citra kaya dengan informasi. Ada sebuah peribahasa yang berbunyi, “ a picture is more than a thousand words “ yang mempunyai makna : sebuah gambar lebih bermakna dari seribu kata, yang maksudnya sebuah gambar dapat memberikan informasi yang lebih banyak daripada informasi tersebut disajikan dalam bentuk kata-kata (tekstual).

1.1  Pengertian Kompresi Image (Image Compressions)

Kompresi Citra adalah proses untuk meminimalisasi jumlah bit yang merepresentasikan suatu citra sehingga ukuran data citra menjadi lebih kecil. Namun, seringkali kualitas gambar yang diperoleh jauh lebih buruk dari aslinya karena keinginan untuk memperoleh rasio kompresi yang tinggi. Pada dasarnya teknik kompresi citra digunakan pada proses transmisi data (data transmission) dan penyimpanan data (data storage). Kompresi citra banyak diaplikasikan dalam penyiaran televisi, penginderaan jarak jauh (remote sensing), komunikasi militer, radar, telekonferensi, pencitraan kedokteran, dan lain – lain.

Semakin besar ukuran citra, semakin besar memori yang dibutuhkan, namun kebanyakan citra mengandung duplikasi data, yaitu:

a.       Suatu piksel memiliki intensitas yang sama dengan piksel tetangganya, sehingga penyimpanan piksel membutuhkan memori (space) yang lebih besar sehingga sangat memboroskan tempat.

b.      Citra banyak mengandung bagian (region) yang sama sehingga bagian yang sama ini tidak perlu dikodekan berulang kali karena mubazir atau redundan. Contohnya: citra langit biru dengan beberapa awan putih yang memiliki banyak intensitas dan region yang sama.

Manfaat kompresi citra adalah :

a.       Waktu pengiriman data pada saluran komunikasi data lebih singkat. Contoh: pengiriman gambar dari fax, videoconferencing, handphone, download dari internet, pengiriman data medis, pengiriman dari satelit, dan sebagainya.

b.      Membutuhkan ruang memori dalam storage lebih sedikit dari pada representasi citra yang tidak dikompresi.

Ada dua tipe utama kompresi data, yaitu kompresi tipe lossless dan kompresi tipe lossy. Kompresi tipe lossy adalah kompresi dimana terdapat data yang hilang selama proses kompresi. Akibatnya kualitas data yang dihasilkan jauh lebih rendah daripada kualitas data asli. Lossy compression menyebabkan adanya perubahan data dibandingkan sebelum dilakukan proses kompresi. Sebagai gantinya lossy compression memberikan derajat kompresi lebih tinggi. Tipe ini cocok untuk kompresi file suara digital dan gambar digital. File gambar secara alamiah masih bisa digunakan walaupun tidak berada pada kondisi yang sama sebelum dilakukan kompresi.

Sementara itu, kompresi tipe lossless tidak menghilangkan informasi setelah proses kompresi terjadi, akibatnya kualitas citra hasil kompresi juga tidak berkurang. Lossless Compression memiliki derajat kompresi yang lebih rendah tetapi dengan akurasi data yang terjaga antara sebelum dan sesudah proses kompresi. Kompresi ini cocok untuk basis data, dokumen atau spreadsheet. Pada lossless compression ini tidak diijinkan ada bit yang hilang dari data pada proses kompresi.

1.2 Pengertian Resolusi

Resolusi mengacu pada kerapatan pixel dalam sebuah gambar. Resolusi gambar diukur berdasarkan kerapatan pixel dalam 1 inch (pixels per inch / ppi atau dots per inch / dpi). Resolusi 1 ppi berarti ada satu pixel per 1 inch persegi. Begitu pula, resolusi 300 ppi brarti ada 300 pixel per satu inch persegi. Semakin besar resolusi, berarti semakin banyak pixel dalam sebuah gambar. Semakin besar resolusi gambar, semakin baik kualitasnya. Semakin besar resolusi, tampilan detail gambar akan semakin tampak. Kamu pun kemudian tahu, kenapa file yang berisi gambar-gambar atau image dengan resolusi tinggi mempunyai ukuran yang besar juga, karena pixel yang terkandung di dalamnya juga semakin rapat dan banyak.

1.3 Pengertian Teknik Lossy Compression

Teknik Lossy kompresi (Lossy compression) adalah suatu metode untuk mengkompresi data dan men-dekompresinya, data yang diperoleh mungkin berbeda dari yang aslinya tetapi cukup dekat perbedaaanya. Lossy kompresi ini paling sering digunakan untuk kompres data multimedia (Audio, gambar diam). Sebaliknya, kompresi lossless diperlukan untuk data teks dan file, seperti catatan bank, artikel teks dll. Format kompresi lossy mengalami generation loss yaitu jika melakukan berulang kali kompresi dan dekompresi file akan menyebabkan kehilangan kualitas secara progresif. hal ini berbeda dengan kompresi data lossless. ketika pengguna yang menerima file terkompresi secara lossy (misalnya untuk mengurangi waktu download) file yang diambil dapat sedikit berbeda dari yang asli dilevel bit ketika tidak dapat dibedakan oleh mata dan telinga manusia untuk tujuan paling praktis. Metode ini menghasilkan ratio kompresi yang lebih besar daripada metode lossless.

1.4 Pengertian Metode Delta Modulation

Salah satu skema yang paling sederhana dalam prediksi lossy adalah Delta Modulation, dimana sampel ini diperkirakan sebagai s (n) dalam hal masa lalu segera direkonstruksi sampel s (n -1). Delta modulasi (DM) adalah bentuk terkenal dari predictive coding lossy dimana rumus proses delta modulasinya didefinisikan sebagai:

for i=1:length(sig)-1

if xr(i)<=sig(i)

xr(i+1)=xr(i)+del;

else

xr(i+1)=xr(i)-del;

end

Delta modulasi (DM) adalah metode konversi A/D yang sederhana dan handal pada sistem yang membutuhkan komunikasi digital secara serial dari sinyal analog. Delta Modulasi terdiri dari komparator pada bagian umpan maju dan integrator sebagai umpan balik untuk membentuk suatu loop kontrol yang sederhana.

1.5 Pengertian Metode Scan

Kompresi citra dilakukan dengan mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk merepresentasikan suatu citra dengan mengambil keuntungan dari bit-bit ekstra (redundancy) yang terdapat pada citra digital. Proses ini bertujuan untuk menghasilkan representasi citra yang membutuhkan memori yang kecil. Kompresi dicapai dengan penghilangan satu atau lebih dari tiga basic redundancies data yang terdapat pada citra digital, antara lain:

1. Coding Redudancy : timbul akibat kurang optimalnya pengkodean yang digunakan.

2. Interpixel Redudancy : timbul akibat korelasi di antara pixel-pixel dari citra. 

3. Psychovisual Redundancy: timbul akibat adanya data yang tidak dapat diterima oleh sistem visual manusia.

            Kompresi citra disusun oleh dua struktur blok yang berbeda, yaitu: Encoder dan Decoder, seperti diperlihatkan pada Gambar 1. 

Gambar 1. Diagram Blok Sistem Kompresi Citra

Encoder bertanggung jawab mengurangi interpixel redudancy dan psychovisual redundancy dari citra masukan. Pada tahap pertama, mapper mengubah citra input ke dalam format/domain yang baru untuk mengurangi interpixel redudancy. Pada tahap kedua, blok quantizer mengurangi akurasi dari keluaran mapper sesuai dengan kriteria yang telah ditentukan sebelumnya. Pada tahap terakhir, symbol decoder menghasilkan kode untuk keluaran quantizer dan memetakan output tersebut sesuai dengan kode. Cara kerja decoder merupakan kebalikan dari blok-blok pada encoder.

Metode kompresi citra dalam tulisan ini merupakan kompresi lossless. Artinya citra hasil dekompresi sama dengan citra semula sebelum dikompresi (citra masukan). (Mannicam, S.S. & N. Bourbakis, 2004). Menurut pendapat Chen, Chao S. dan Chen, Rong J. (2006), secara umum, proses kompresi dengan metode ini dilakukan melalui 3 tahap, yaitu :

1.      Scanning and prediction

2.      Scan Path Encoding

3.      Arithmetic Coding

PEMBAHASAN

Modulasi Delta adalah suatu teknik konversi sinyal analog to digital dan digital to analog yang digunakan untuk transmisi informasi suara. Modulasi Delta merupakan sebuah teknik modulasi sinyal input analog didekati melalui fungsi tangga yang bergerak naik turun dengan satu level kuantisasi (δ) pada setiap interval sampling. Bentuk fungsi tangga berhimpit mendekati bentuk gelombang sinyal informasi. Modulasi Delta pada dasarnya tersusun atas beberapa blok rangkaian, yaitu differential amplifier, komparator, clock and pulse generator, integrator dan low pass filter.

Kompresi citra dilakukan dengan mengurangi jumlah bit yang dibutuhkan untuk merepresentasikan suatu citra dengan mengambil keuntungan dari bit-bit ekstra (redundancy) yang terdapat pada citra digital. Proses ini bertujuan untuk menghasilkan representasi citra yang membutuhkan memori yang kecil. Kompresi dicapai dengan penghilangan satu atau lebih dari tiga basic redundancies data yang terdapat pada citra digital, antara lain:

1. Coding Redudancy : timbul akibat kurang optimalnya pengkodean yang digunakan.

2. Interpixel Redudancy : timbul akibat korelasi di antara pixel-pixel dari citra. 

3. Psychovisual Redundancy: timbul akibat adanya data yang tidak dapat diterima oleh sistem visual manusia.

HASIL DAN ANALISA

Proses kerja sistem kompresi citra yaitu dengan memasukkan data berupa gambar atau citra yang telah ditentukan formatnya diantaranya jpg, bmp, tiff dan png. Semua format file gambar tersebut akan dilakukan kompresi dengan menggunakan Algoritma Delta Modulation dan juga menggunakan Metode Scan

Gambar Flowchart Algoritma Delta Modulation

Gambar Diagram alur proses kompresi dengan metode SCAN

 Sebuah citra grayscale 8 bit, format “*.bmp” dan ukurannya yang berbeda-beda digunakan sebagai citra masukan untuk pengujian metode kompresi ini. Kualitas kompresi citra dinilai dengan menghitung rasio kompresi pada masingmasing citra masukan. Karakteristik dari citra masukan yang akan diujikan secara umum sama, Pemilihan kelima citra ini untuk pengujian adalah karena kelima citra ini merupakan citra yang umum digunakan sebagai sampel untuk proses kompresi.

Berikut adalah tabel hasil pengujian kompresi Citra dengan metode Scan :

            Berikut adalah tabel hasil pengujian Kompresi Citra dengan Metode Delta Modulation :

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, Kompresi citra dengan menggunakan metode Delta Modulation dapat mengubah ukuran gambar baik gambar yang berformat jpg, bitmap, png dan tif serta gambar dapat di atur tingkat kejelasan yang diinginkan dengan cara mengganti step size delta (standarnya memakai 3 sampai 10) semakin besar skala step sizenya maka kualitas gambar makin buruk. Karena panjang proses deltamodulasinya juga makin lama. Analisa ukuran citra, setiap citra yang terkompresi memiliki ukuran sendiri-sendiri. Setiap format file memiliki rasio kompresi yang berbeda-beda .Terutama dalam penyimpanan hasil gambar yang sudah dikompresi, masing-masing format gambar memiliki rasio kompresi yang berbeda.

Sedangkan untuk metode Scan dapat melakukan kompresi citra dengan kompresi lossless dan mampu menghilangkan beberapa bit ekstra yang terdapat pada citra sehingga ukuran citra bmp yang sudah dikompresi dapat direduksi (rasio kompresi lebih besar daripada satu) namun jika untuk gambar berformat jpg untuk hasil yang lebih baik maka disarankan agar lebih menggunakan metode Delta Modulation karena metode tersebut telah terbukti lebih baik hasil kompresinya jika dibandingkan dengan kompresi metode Scan.

DAFTAR PUSTAKA

[1]        Bodden, Eric., Clasen, Malte., dan Kneis, Joachim. (2004). Arithmetic Coding Revealed

[2]        Chen, Chao S. & Chen, Rong J. (2006). Image Encryption and Decryption Using SCAN Methodology, IEEE.

[3]        Mannicam, S.S. & N. Bourbakis. (2004). Lossless Compression and Hiding Image. Pattern Recognition Letters 37 (2004) 475 - 486.

[4]        Wijaya, Marvin Ch & Agus Prijono. (2007). Pengolahan Citra Digital Menggunakan MatLAB. Bandung :

[5]        Amir, Said. 2004. Comparative Analysis of Arithmetic Coding Computational Complexity. HP Laboratories Palo Alto California USA : Imaging Systems Laboratory.

[6]        Angga, 2009, Kompresi Citra. http://angga212.wordpress.com. Diakses pada tanggal 25 Januari 2012. pukul 16.00 WIB.

[7]        Blelloch, Guy E. 2001. Introduction to Data Compression, Computer Science Department, Carnegie Mellon University Diakses 27 Maret 2005 6:25:12 AM.

[8]        Departmen Teknik Elektro, Modul Praktikum Pengolahan Citra dan Pengenalan Pola ,Institut Teknologi Bandung.

[9]        Engleza, Mihaela.1993.Predictive Coding Delta Modulation & DPCM .U.S.A. : Piscataway, NJ: IEEE Press, 1993, pp.325–350.)

[10]      Fauzi . 2006 .Skripsi Kompresi Citra Dengan Arithmetic Coding.Universitas Sumatera Utara .