KOMPRESI AUDIO DAN VIDEO

Kompresi Audio / Video


Kompresi audio/video adalah salah satu bentuk kompresi data yang bertujuan untuk mengecilkan ukuran file audio/video dengan metode

  • Lossy à format : Vorbis, MP3, MPEG-1;
  • Loseless à format : FLAC yang digunakan pada audio engineer

Kompresi dilakukan pada saat pembuatan file audio/video dan pada saat distribusi file audio/video tersebut

Kendala pada kompresi audio:

  • Perkembangan sound recording yang cepat dan beranekaragam
  • Kebutuhan sample audio berubah dengan cepat

Loseless audio codec tidak memperhatikan masalah dalam kualitas suara, penggunaannya dapat difokuskan pada:

  • Kecepatan kompresi dan dekompresi
  • Faktor kompresi
  • Dukungan hardware dan software

Lossy audio codec penggunaannya difokuskan pada:

  • Kualitas audio yang dihasilkan
  • Faktor kompresi
  • Kecepatan kompresi dan dekompresi
  • Inherent latency of algorithm (penting bagi real-time streaming)
  • Dukungan hardware dan software

 

Metode Kompresi Audio


  1. Metode Transformasi (Transform domain)
  • Menggunakan algoritma seperti MDCT (Modified Discreate Cosine Transform) untuk mengkonversikan gelombang bunyi ke dalam sinyal digital agar tetap dapat didengar oleh manusia (20 Hz s/d 20kHz) , yaitu menjadi frekuensi 2 s/d 4kHz dan 96 dB.

2.  Metode Waktu (Time domain)

  • Menggunakan LPC (Linier Predictive Coding) yaitu digunakan untuk speech (pidato), dimana LPC akan menyesuaikan sinyal data pada suara manusia, kemudian mengirimkannya ke pendengar.  Jadi seperti layaknya komputer yang berbicara dengan  bahasa manusia dengan kecepatan 2,4 kbps

 

MPEG(Moving Picture Expert Group)


MPEG-1 menggunakan bandwidth 1,5 Mbits/sec untuk audio dan video, dimana 1,2 Mbits/sec digunakan untuk video sedangkan 0,3 Mbits/sec digunakan untuk audio.

Nilai 0,3 Mbits/sec ini lebih kecil dibandingkan dengan bandwidth yang dibutuhkan oleh CD Audio yang tidak terkompres sebesar 44100 samples/sec x 16 bits/sample * 2 channel > 1,4 Mbits/sec yang hanya terdiri dari suara saja.

Untuk ratio kompresi 6:1 untuk 16 bit stereo dengan frekuensi 48kHz dan bitrate 256 kbps CBR akan menghasilkan ukuran file terkompresi kira-kira 12.763 KB, sedangkan ukuran file tidak terkompresinya adalah 75.576 KB

MPEG-1 audio mendukung frekuensi dari 8kHz, 11kHz, 12kHz, 16kHz, 22kHz, 24 kHz, 32 kHz, 44kHz, dan 48 kHz.  Juga mampu bekerja pada mode mono (single audio channel), dual audio channel, stereo, dan joint-stereo

 

Algoritma MPEG Audio


Menggunakan filter untuk membagi sinyal audio: misalnya pada 48 kHz, suara dibagi menjadi 32 subband frekuensi.

Memberikan pembatas pada masing-masing frekuensi yang telah dibagi-bagi, jika tidak akan terjadi intermodulasi (tabrakan frekuensi)

Jika sinyal suara terlalu rendah, maka tidak dilakukan encode pada sinyal suara tersebut

Diberikan bit parity yang digunakan untuk mengecek apakah data tersebut rusak atau tidak (yang mungkin disebabkan oleh gangguan / noise), apabila rusak, maka bit tersebut akan digantikan bit yang jenisnya sama dengan bit terdekatnya.

 

Kompresi Audio MP3


  • Asal-usul MP3 dimulai dari penelitian IIS-FHG (Institut Integriette Schaltungen-Fraunhofer Gesellschaft), sebuah lembaga penelitian terapan di Munich, Jerman dalam penelitian coding audio perceptual.
  • Penelitian tersebut menghasilkan suatu algoritma yang menjadi standard sebagai ISO-MPEG Audio Layer-3 (MP3)

 

kemampuan kompresi MPEG-L3

Teknik Kompresi MP3


1. Auditory masking

Manusia tidak mampu mendengarkan suara pada frekuensi tertentu dengan amplitudo tertentu jika pada frekuensi di dekatnya terdapat suara dengan amplitudo yang jauh lebih tinggi.

2. Critical band

Critical band merupakan daerah frekuensi tertentu dimana pendengaran manusia lebih peka pada frekuensi-frekuensi rendah, sehingga alokasi bit dan alokasi sub-band pada filter critical band lebih banyak dibandingkan frekuensi lebih tinggi.

3. Joint stereo

Terkadang dual channel stereo mengirimkan informasi yang sama. Dengan menggunakan joint stereo, informasi yang sama ini cukup ditempatkan dalam salah satu channel saja dan ditambah dengan informasi tertentu. Dengan teknik ini bitrate dapat diperkecil.

 

Encoder / Decoder MP3


  • Ukuran file terkompresi harus sekecil mungkin
  • Kualitas suara file yang telah terkompresi haruslah sedekat mungkin dengan file asli yang belum dikompresi
  • Tingkat kesulitan rendah, sehingga dapat direalisasikan dengan aplikasi yang mudah dibuat dan perangkat keras yang ‘sederhana’ dengan konsumsi daya yang rendah

 

Kompresi Video


Video memiliki 3 dimensi:

  • 2 dimensi spatial (horisontal dan vertikal),
  • 1 dimensi waktu.

Di dalam video terdapat 3 hal yang dapat dikompresi yaitu frame (still image), pergerakan frame dan audionya.

Data video memiliki:

  • redundancy spatial (warna dalam still image)
  • redundancy temporal (perubahan antar frame)

Penghilangan redundancy spatial (spatial / intraframe compression) dilakukan dengan mengambil keuntungan dari fakta bahwa mata manusia tidak terlalu dapat membedakan warna dibandingkan dengan brightness, sehingga image dalam video bisa dikompresi (teknik ini sama dengan teknik kompresi  lossy color reduction pada image)

Penghilangan redundancy temporal (temporal / interframe compression) dilakukan dengan mengirimkan  dan mengenkode frame yang berubah saja sedangkan data yang sama masih disimpan.

 

Teknik Video Coding


H.261 dan H.263

  • Merupakan standar video coding yang dibuat oleh CCITT (Consultative Commitee for International Telephone and Telegraph) pada tahun 1988-1990
  • Dirancang untuk video conferencing, aplikasi video telepon menggunakan jaringan telepon ISDN
  • Kecepatan bitrate antara p x 64 Kbps. Dimana p adalah frame rate (antara 1 sampai 30)

 

MPEG audio-video

  • Moving Picture Expert Group dirancang pada tahun 1998 untuk standar audio video transmission
  • MPEG-1 bertujuan membuat kualitas VHS pada VCD dengan ukuran 352 x 240 ditambah kualitas audio seperti CD Audio dengan kebutuhan bandwidth hanya 1,5 Mbits/sec
  • Komponen penting adalah:
  1. Audio
  2. Video
  3. Sistem pengontrol stream video

 

MPEG-2

  • Merupakan standar pada TV Digital yang dikhususkan untuk HDTV dan DVD

tingkatan MPEG-2

 

MPEG-4

  • Versi 1 dipublikasikan Oktober 1998 sedangkan versi 2 dipublikasikan Desember 1999
  • Untuk komunikasi bitrate yang sangat rendah (4,8 sampai 64 Kb/sec): video dengan bit rate 5 Kb/s s/d 10 Mb/s dan audio dengan bit rate 2 Kb/s s/d 64 Kb/s
  • Sangat baik untuk audio/video dalam jaringan (streaming)
  • Mendukung digital rights management
  • Audio dan video adalah basis dasar dari MPEG-4, di samping itu MPEG-4 dapat mendukung objek 3D, sprites, text dan tipe media lainnya
  • Player : QuickTime (free QuickTime à play back, QuickTime Pro à author MPEG-4 content, QuickTime Streaming Server à strean .mp4 files, Darwin Streaming Server à stream mp4 files, QuickTime Broadcaster à produce live events, making QuickTime workflow)
  • Internet Streaming Media Alliance (ISMA) : Apple, Cisco, IBM, Kasenna, Philips, Sun Microsystems, AOL Time Warner, Dolby Laboratories, Hitachi, HP, Fujitsu, dan 20 perusahaan lainnya à dukungan untuk MPEG-4

 

Teknik Video Coding


  • AAC (Advanced Audio Coding)
  • Dasar dari MPEG-4, 3GPP, dan 3GPP2
  • Pilihan untuk audio codec internet, wireless, dan digital broadcast
  • Mendukung audio encoding dengan kompresi lebih efisien dibandingkan MP3, dan mempunyai kualitas hampir setara CD Audio
  • Dikembangkan oleh Dolby, Fraunhofer, AT&T, Sony dan Nokia
  • Audio codec : QuickTime, iTunes, iPod

 

Kelebihan Teknik Video Coding :

  • Peningkatan kompresi dengan kualitas lebih baik dan ukuran file lebih kecil
  • Mendukung multichannel audio, mendukung sampai 48 full frequency channel
  • High resolution audio, sampling rate sampai 96 kHz
  • Peningkatan efisiensi proses decoding, pengurangan processing power untuk decoding

 

 

 

 

 

 

 

Referensi :

Arsip Fakultas Teknik Informatika Universitas Kristen Duta Wacana

Arsip Erick Kurniawan, S.Kom, M.Kom

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: