Transcript AUDIO & VIDEO Erizal, S.Si, M.Kom Teknik Informatika Universitas Islam Indonesia

AUDIO & VIDEO
Erizal, S.Si, M.Kom
Teknik Informatika
Universitas Islam Indonesia
[email protected]
AUDIO
AUDIO


Didalam sistem multimedia interaktif, elemen
audio dapat digunakan untuk membantu proses
penyajian suatu materi.
Audio juga dapat menjadi daya tarik perhatian
audience agar lebih berminat mengikuti proses
presentasi.
Ukuran



Jumlah waktu yang diperlukan untuk terjadinya
suatu getaran atau gelombang dinamakan perioda
(T). Sedangkan jumlah gelombang yang terjadi
setiap detik dinamakan frekuensi (f) dengan
satuan m/dt (Hz).
1 Hz = 0,001 KHz
Suara yang dapat diterima telinga manusia
berkisar antara 20 Hz s.d 20.000 KHz
Gelombang Analog
Audio Digital




Audio digital dibuat saat mengonversikan sebuah
gelombang suara ke dalam angka – prosesnya disebut
digitizing (mendigitalkan).
Suara digital merupakan sampel suara.
Setiap fraksi n dalam satu detik, sampel suara diambil
dan disimpan sebagai informasi digital dalam bit dan
byte.
Kualitas dari recording digital : tergantung pada
seberapa sering sampel diambil (angka sampling atau
frekuensi, dihitung dalam kilohertz, atau seribu sampel per
detik) dan berapa banyak angka yang digunakan untuk
merepresentasikan nilai dari tiap sampel (bitdepth,
ukuran sampel, resolusi, range dinamis).
Audio Digital Converter


Analog to Digital Converter (ADC) mengubah
amplitudo sebuah gelombang analog ke dalam
waktu interval (samples), sehingga menghasilkan
representasi digital dari suara.
Digital to Analog Converter (DAC) mengubah suara
digital ke alat suara analog (speaker)
Audio Digital
Semakin sering mengambil sampel dan semakin
banyak data yang disimpan mengenai sampel,
semakin bagus resolusi dan kualitas suara yang
ditangkap ketika diputar
Analog to Digital Conversion
Sampling Rate
Frekuensi

Tiga frekuensi yang sering digunakan dalam multimedia
adalah kualitas CD :





44.1 kHz
22.05 kHz
11.025 kHz
Ukuran sampelnya 8 bit dan 16 bit. Semakin besar
ukuran ukuran sampel, semakin baik data yang
mendeskripsikan suara.
Ukuran sampel 8-bit menyediakan 256 unit untuk
mendeskripsikan range dinamis atau amplitudo (level
suara dalam satu waktu) dari potongan suara yang
ditangkap.
Sistem Pengkodean Audio Digital


Gelombang audio umumnya bersifat kontinu
dan diubah ke dalam bentuk diskrit.
Langkah yang dilakukan adalah :
Pengambilan sampling
 Kuantisasi
 Pengkodean

Pengambilan Sampling

Perubahan proses yang bersifat kontinu ke
proses yang bersifat diskrit
Contoh Sampling (1)
Ketika melakukan sampling gelombang dengan ADC, terdapat dua
kendali :
Sampling rate : berapa banyak sample yang diambil perdetik
Sampling precision : berapa banyak perbedaan gradasi (level
kuantisasi) yang mungkin ketika mengambil sample

Asumsi :



Contoh Sampling (2)
Sampling rate = 1000 per detik
Precision = 10
The green rectangles represent samples. Every onethousandth of a second, the ADC looks at the wave
and picks the closest number between 0 and 9. The
number chosen is shown along the bottom of the
figure. These numbers are a digital representation of
the original wave.
Contoh Sampling (3)


Ketika DAC membuat kembali gelombang berdasarkan
representasi digital tadi, maka akan didapat seperti garis
biru berikut :
You can see that the blue line lost quite a bit of the
detail originally found in the red line, and that means
the fidelity of the reproduced wave is not very good.
This is the sampling error.
Contoh Sampling (4)


Ketika DAC membuat kembali gelombang berdasarkan
representasi digital tadi, maka akan didapat seperti garis
biru berikut :
You can see that the blue line lost quite a bit of the
detail originally found in the red line, and that means
the fidelity of the reproduced wave is not very good.
This is the sampling error.
Contoh Sampling (5)

Sampling error dapat dikurangi dengan menaikkan
sampling rate dan precision. Gambar berikut sample
rate dan precision dinaikkan 2 kali lipat (20 gradasi
pada rate 2000 sample per detik)
Contoh Sampling (6)

In the following figure, the rate and the precision have
been doubled again (40 gradations at 4,000 samples per
second) :
Kesimpulan


Semakin tinggi rate dan precision, ketepatan
(fidelity) representasi analog ke digital semakin
mendekati original.
Pada sound CD, fidelity sangat penting, sehingga
sampling rate yang digunakan adalah : 44,100
sample per second dan jumlah gradation adalah
65,536. Pada level ini output DAC sangat
mendekati gelombang aslinya (perfect untuk
pendengaran manusia).
VIDEO
VIDEO



Gambar pada video direpresentasikan secara
elektronik dan teknik untuk meng-encode warna
Proses dilakukan dengan konversi dari bentuk
analog ke bentuk digital.
Implikasi terjadi pada teknik kompresi.
Sumber Gambar Video


Gambar pada televisi dibagi menjadi urutan garis
horizontal yang disusun dalam suatu barisan
yang men-scan layar dari atas hingga ke bawah,
yang dinamakan raster.
Jumlah baris dan bagaimana pengaturannya
selama proses scan tergantung pada jenis display
yang bekerja dan signal TV yang dipancarkan
(broadcast).
Relevansi Issue Video





Ukuran gambar (picture) pada system TV yang berbeda
Standard kecepatan frame (frame rates) yang berbeda
(US, Eropa, dll)
Aspect ratio (proporsi perbedaan antara lebar dan tinggi)
dan konversi antara standard yang berbeda
Gelombang analog dan bagaimana meng-kodekan
menjadi image digital
Pengkodean luma and chroma : video sering
direpresentasikan sebagai image black dan white
(dikenal luma atau ‘Y’) dengan beberapa komponen
warna (dikenal sebagai chroma atau Cb dan Cr)
Video Analog

Kamera mengkonversi gambar ke media
penyimpan untuk ditransimisikan yang ditangkap
ke dalam sinyal analog dan dikirimkan/disimpan
ke penerima.
Tempat
Penyimpanan
Display
Transmitter
Receiver
Video Digital

Menggunakan kamera, display dan komponen
tambahan ADC (Analog to Digital Converter).




Proses encoding
Konversi gambar ke media penyimpan digital
Proses decoding kembali dalam format digital standar
Proses DAC (Digital to Analog Converter).
Tempat
Penyimpanan
ADC
Display
DAC
Encoding
Encoding
Transmitter
Receiver
Konektor
Standard Penyiaran Video


Terdapat dua standard untuk TV analog : NTSC
dan PAL, beberapa standard lain merupakan
derivatif dari dua standard tersebut.
Di Perancis menggunakan standard SECAM,
namun secara umum sama dengan PAL.
NTSC : National Television Standards Committee
 PAL
: Phase Alternate Line
 SECAM : Sequential Color and Memory

Frame Rate

Mendefinisikan metode untuk mengenkode
informasi ke dalam sinyal elektronik yang
menciptakan gambar televisi.
Standar Frame Rate
Standar
Pengguna
Deskripsi
NTSC
Amerika Serikat,
Kanada, Meksiko,
Jepang
Satu frame video terbuat dari 525 garis horizontal
yang di-scan dan digambar ke dalam tabung gambar
berlapis fosfor setiap 1/30 detik dengan electron yang
bergerak cepat. Gerakan electron membuat dua
lintasan (genap dan ganjil) ketika menggambar satu
frame video. Masing-masing lintasan melukis sebuah
field (dalam kecepatan 60 Hz), dan dua field
dikombinasikan untuk menciptakan satu frame
dengan kecepatan 30 fps (frame per second).
PAL
Inggris, Eropa
Barat, Australia,
Afrika Selatan,
Cina dan Amerika
Selatan
Meningkatkan resolusi layar menjadi 625 garis
horizontal, namun memperlambat kecepatan scan
menjadi 25 frame per detik. Sama seperti NTSC, garis
genap dan ganjil digabungkan, setiap field
memerlukan 1/50 detik untuk menggambar (50 Hz)
SECAM
Perancis, Eropa
Timur, USSR, dan
beberapa negara
lain
Menggunakan system 625 garis horizontal, 50 Hz,
namun berbeda dari system warna NTSC dan PAL
dalam hal teknologi dan metode penyiaran.
Teknik Scan Video Image
a. Progressive Scan
b. Interlaced Scan
Proses Video Digital



Langkah 1 : Encoding dan Digitalisasi video
analog
Langkah 2 : Mengirim Video Digital ke Display
Langkah 3 : Menjalankan Video (Playback)
Langkah 1 : Encoding dan
Digitalisasi video analog

Card encoder menerima sinyal analog melalui
kabel pada card interface/firewire dan mengirim
sinyal ke perangkat encoding
(hardware/software) untuk di-encode kedalam
bentuk video digital.
Langkah 1 : Encoding dan
Digitalisasi video analog

Proses digitalisasi sinyal analog ke digital :
Sampling rate, mencari nilai parameter scanning pada
video, nilai resolusi horizontal, resolusi vertical,
frame rate dan aspect ratio. Berdasarkan parameter
tersebut diperoleh total nilai minimum sampling rate
(S).
 Memberikan tingkatan kuantisasi, yaitu maksimum
noise yang dibenarkan, toleransi kehilangan paket
gambar perdetiknya antara 5 s.d 10%

Langkah 1 : Encoding dan
Digitalisasi video analog

Digitalisasi warna video : memberikan perwakilan 3
warna : merah, biru, hijau (RGB). Makin banyak
warna yang terwakilkan makin baik (memerlukan
kapasitas penyimpanan yang besar). Warna
direpresentasikan dalam bit (8-bit, 16-bit, 24-bit, dst).
Video digital menggunakan variasi non-linier dari
RGB yang dinamakan YCbCr, dimana Y mewakili
luminance atau brightness, sedangkan CbCr
merepresentasikan chrominance (“pure” color).
Video Digitizer
Langkah 2 : Mengirim Video
Digital ke Display




Setelah video dibuat, kemudian disimpan dan dikirim ke
desktop untuk dijalankan (playback).
Pengiriman data video dapat dilakukan melalui jaringan
LAN/Internet.
Digital service meliputi pengiriman (broadcast) secara real
time , non-streamed downloading atau streaming.
Tipe broadcast video service : multicast (“one to many”)
dimana satu video stream melayani banyak client atau
unicast (“one to one”) dimana satu video stream hanya
dapat melayani satu client. Real time broadcasting
melakukan konversi secara on the fly.
Langkah 3 : Menjalankan Video
(Playback)


Ketika stream file video diterima oleh desktop,
tipe file harus dikenali melalui informasi pada
header, kemudian dibuka. File disimpan dalam
buffer (cache) sampai data yang diterima cukup
untuk melanjutkan playback.
Fungsi utama playback biasanya termasuk
kontrol untuk forward, reverse, stop dan play,
pengaturan volume, view size window, dll.
Arsitektur Video Digital

Arsitektur video digital tersusun atas sebuah
format untuk mengenkode dan memainkan
kembali file video dengan komputer dan
menyertakan sebuah player yang dapat
mengenali dan membuka file yang dibuat untuk
format tersebut. Contoh : Apple QuickTime
(.mov), Microsoft Windows Media Format (.avi),
Real Network RealMedia (.rmi).
Kompresi Video Digital




Untuk mereproduksi satu frame dari komponen video
digital 24 bit, diperlukan data komputer hampir 1 MB.
Video yang tidak terkompresi dengan layar penuh
selama 30 detik membutuhkan hardisk bermuatan
gigabyte.
Video dengan ukuran full-motion memerlukan
komputer yang dapat mengirimkan data kurang lebih 30
MB per detik.
Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan
menggunakan skema kompresi video digital atau codec
(coder/decoder).
Kompresi Video Digital




Codec adalah algoritma yang digunakan untuk
mengkompresi (kode) sebuah video untuk dikirmkan,
kemudian didekode secara langsung.
Algoritma kompresi video langsung seperti MPEG,
Indeo, JPEG, Cinepak, dan Sorenson dapat digunakan
untuk mengompresi informasi video digital dengan
kecepatan yang memiliki range dari 50:1 sampai 200:1.
Teknologi streaming diimplementasikan untuk
menyediakan kualitas video yang bagus dengan
bandwith rendah seperti Web.
Persaingan komersialisasi teknologi streaming di web
terjadi antara Microsoft, RealNetworks, cVideo, dan
Motorola.
END OF MODUL - 2