kompresi citra dan video - share itsshare.its.ac.id/pluginfile.php/1696/mod_resource/content/... ·...

Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

Kompresi Citra dan Video

Muhtadin, ST. MT.

Pengolahan Multimedia & Lab By : Muhtadin

• Motivasi

• Redundancy & Irrelevancy

• Spatial Processing

– JPEG

• Temporal Processing

– Frame differencing

– Motion Estimation dan Motion Compensation Prediction

– Arsitektur Dasar Kompresi Video

• Scalable Video Coding

• Standar Kompresi

2

Outline


Kompresi Video : Motivasi

• Permasalahan :

– Video dalam bentuk raw memerlukan data dalam jumlah yang sangat besar

– Kemampuan media komunikasi dan media penyimpanan terbatas dan mahal

• Contoh kasus HDTV :

– 1280 x 720 pixel / frame, progresive scan, 60 frame / s :

– Channel HDTV hanya memiliki bandwidth 20 Mb/s

Memerlukan kompresi dengan faktor 70 (ekuivalen dengan 0.35 bit/pixel).

3

1280 × 720 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙

𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒

60 𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒

𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

3 𝑤𝑎𝑟𝑛𝑎

𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙

8 𝑏𝑖𝑡

𝑤𝑎𝑟𝑛𝑎= 1.3 𝐺𝑏/𝑠


Perbandingan Bandwidth Hasil Kompresi

Application Data Rate Uncompressed Compressed

Video Conference 352 x 240 @ 15 fps

30.4 Mbps

64 - 768 kbps

CD-ROM Digital Video 352 x 240 @ 30 fps

60.8 Mbps

1.5 - 4 Mbps

Broadcast Video 720 x 480 @ 30 fps

248.8 Mbps

3 - 8 Mbps

HDTV 1280 x 720 @ 60 fps

1.33 Gbps

20 Mbps

4


Spatial & Temporal Domain

5


Cara Kompresi

• Mengurangi redundancy dan irrelevancy

• Redundancy berasal dari :

– Temporal : Frame yang berdekatan mempunyai korelasi yang tinggi

– Spatial : Pixel yang berdekatan biasanya saling berkorelasi

– Color space : RGB

Relatif lebih mudah untuk dilakukan

• Irrelevancy

– Informasi yang tidak penting secara perceptual

Sulit untuk dimodelkan dan dilakukan

6


Redundancy

• Bagaimana sebuah video dapat dikompresi?

– Video memliki banyak redundancy spatial dan temporal

• Redundancy Spatial : Pixel yang berdekatan mempunyai kemiripan

• Temporal redundancy : Frame yang berdekatan biasanya memiliki banyak kemiripan

Kompresi dilakukan dengan cara menangani redundancy spatial dan temporal yang dimiliki video

7


Sistem Kompresi secara Umum

• Sistem kompresi terdiri dari 3 blok utama:

– Representation

• Menghimpun informasi penting kedalam beberapa paramater

– Quantization

• Men-diskritkan parameter

– Binary encoding

• Mengolah statistik yang non-uniform dari parameter yang sudah ter-kuantisasi

• Membuat bitstream untuk ditransmisikan

8

Representation Quantization Binary Encoding Sinyal Asli

Bitstream ter-kompres


Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan)

• Lossy vs Lossless

– Representation: Biasanya lossless

– Quantization: Biasanya lossy

– Binary Encoding: Biasanya lossless

• Karena distorsi hanya ada pada quantization, memudahkan desain sistem

9




Sistem Kompresi secara Umum (lanjutan)

• Decoder melakukan proses yang berkebalikan dengan encoder

10



Representation Invers

Quantization Binary Decoding

Channel Sinyal Hasil Rekonstruksi

Encoder

Decoder


Sekilas tentang Image Compression

• Proses coding sebuah image (single frame):

– Konversi color space dari RGB to YUV

– Melakukan partisi image dengan blok 8x8 pixel

– 2-D DCT untuk masing-masing blok

– Quantisasi masing-masing koefisien DCT

– Runlength dan Huffman code untuk koefisien DCT yang sudah ter-kuantisasi

Standar basic dari kompresi JPEG

JPEG-2000 menggunakan transformasi wavelet dan arithmatic coding

11

RGB to YUV

Blok DCT

Quantisasi Gambar Asli

Image ter-kompres Runlength &

Huffman Coding


JPEG Encoding

12

Zig-zag Quantize

Run-length Code

Huffman Code

011010001011101...

Sampling


JPEG Encoding

13

139 144 149 153

144 151 153 156

150 155 160 163

159 161 162 160

original image

DCT

1260 -1 -12 -5

-23 -17 -6 -3

-11 -9 -2 2

-7 -2 0 1

DC component

AC components

Quantize

79 0 -1 0

-2 -1 0 0

-1 -1 0 0

0 0 0 0

zigzag 79 0 -2 -1 -1 -1 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0

run-length code

0 79

1 -2

0 -1

0 -1

0 -1

2 -1

0 0

Huffman code 10011011100011...


Hasil dari Encoding & Decoding

14

139 144 149 153

144 151 153 156

150 155 160 163

159 161 162 160

144 146 149 152

156 150 152 154

155 156 157 158

160 161 161 162

original block reconstructed block

-5 -2 0 1

-4 1 1 2

-5 -1 3 5

-1 0 1 -2

errors


Contoh

15

Uncompressed (262 KB)

Compressed (50) (22 KB, 12:1)

Compressed (1) (6 KB, 43:1)


Kompresi Video

• Video : serangkaian frame (image) yang memiliki relasi antar frame

• Relasi tersebut ada sepanjang dimensi temporal

– Menyebabkan adanya temporal redundancy

• Merupakan kompresi tambahan disamping kompresi image

– Temporal redundancy

Video coder harus menangani permasalahan temporal redundancy ini

16


Standar Kompresi Video

17

STANDARD APPLICATION BIT RATE

JPEG Continuous-tone still-image compression

Variable

H.261 Video telephony and teleconferencing over ISDN

p x 64 kb/s

MPEG-1 Video on digital storage media (CD-ROM)

1.5 Mb/s

MPEG-2 Digital Television > 2 Mb/s

H.263 Video telephony over PSTN < 33.6 kb/s

MPEG-4

Object-based coding, synthetic content, interactivity

Variable

H.264 From Low bitrate coding to HD encoding, HD-DVD, Surveillance, Video conferencing.

Variable


Sejarah Kompresi Video

18


TERIMA KASIH

19

kompresi citra dan video - share itsshare.its.ac.id/pluginfile.php/1696/mod_resource/content/... ·...

Documents