Kompresi Pada Gambar

STANDAR-STANDAR KOMPRESI PADA GAMBAR

Abstract

To lessen capacities of an original picture used compression, so that the picture can keeping in a media with small capacities, follow the example of sketch. Compression elementarily divided to become two type, that is lossy and lossless, so that with that technique made a new standard in Compression technique for example: GIF, PNG, JPEG And JPEG2000. From made new standard, we can compare one another in order to perform from the standard can be seen.

Keyword: lossy, lossless, and Compression

1. Pendahuluan

Tehnik kompresi secara mendasar dibagi menjadi dua macam jenis, antara lain lossy dan lossless. Lossy compression membuat kapasitas file sebuah gambar menjadi kecil dengan cara menghilangkan beberapa informasi dari sebuah gambar yang asli. Teknik kompresi lossy merubah detail dan warna sebuah file gambar menjadi lebih sederhana dan mempunyai kapasitas file menjadi lebih kecil tanpa terlihat perbedaan mencolok dari pandangan manusia. Lossless compression, dari sisi yang alain adalah tehnik kompresi yang tidak pernah menghilangan semua informasi dari sebuah file gambar yang asli.

Dari teknik kompresi yang dasar tersebut para peneliti membuat suatu standar-standar baru dari teknik kompresi, antara lain : GIF, PNG, JPEG dan teknik kompresi yang dibuat pada melinium baru yaitu JPEG2000

2. Format-format standar teknik kompresi pada gambar

Standar-standar pada teknik kompresi gambar adalah sebagai berikut:

2.1 GIF

Graphic Interchange Format (GIF, dibaca jiff ,tetapi kebanyakan orang menyebutnya dengan giff ) yang dibuat oleh Compuserve pada tahun 1987 untuk menyimpan berbagai gambar dengan format bitmap menjadi sebuah file yang mudah untuk diubah pada jaringan koputer. GIF adalah file format graphic yang paling tua pada Web, dan begitu dekatnya file format ini dengan web pad ssat itu sehingga para Browser menggunakan format ini. GIF mendukung sampai 8 bit pixel , itu berarti maksimum jumlah warnanya 256 warna (28 = 256 warna), 4-pass interlacing, transparency dan mengunakan varian dari algoritma kompresi Lempel-Ziv Welch (LZW) [2].

LZW adalah algoritma kompresi lossless, antara kompresi dan dekompresi waktunya adalah symetric . LZW adalah repeated- string compressor, LZW menggunakan kamus data (atau yang sering disebut dengan translation table atau string table) untuk merepresentasikan agar data menjadi linier di dalam uncompressed input stream. Pertama kali suatu urutan ditemukan kode yang berbeda maka kode tersebut dan ditambahkan kedalam kamus data. Semua data yang ada dibandingkan dengan data masukan ,jika sama maka diwakilkan dengan sebuah kode.

Langkah-langkah agar menjadi kapasitas file GIF menjadi lebih kecil

Jika anda menginginkan kasipasitas file GIF yang sangat kecil, simpan LZW’s roworiented prilakunya dalam perancangannya: GIFs dikompresi dengan dengan horizontal redundancy. Coba untuk tidak menambahkan ektra vertical detail atau noise kedalam GIF images. Horizonatly oriented bands dari sebuah warna yang dikompresi lebih baik daripada menggunakan vertically oriented bands. Menghidari adanya perubahan gambar, yaitu dengan cara mengurangi baris dari sebuah warna. Semua itu merupakan karakteristik dari LWZ compression algorithm adalah yang paling terbaik File GIF dapat disimpan dalam dua jalan : secara berurutan (Dari atas ke bawah) dan pembagian dengan baris ( 8 baris, 4 baris dan 2 baris). Pembagain baris pada gambar dengan resolusi gambar yang rendah dengan cepat dimana secara gradual datangnya untuk menjadikan lebih focus , dengan expense dari penambahan kapasitas file.

Format File GIF

Terdapat dua tipe dari GIFs, antara lain:

· GIF87a: support dengan interlacing dan kapasitas dari beberapa file. Tehnik itu dinamakan GIF87 karena pada tahun 1987 standar ini ditemukan dan dijadikan standar.

· GIF89a: adalah kelanjutan dari spesifikasi GIF87a dan penambahan pada transparency, pemberian tulisan dan animasi dari text dan grafik.

selagi algoritma kompresi LZW yang digunakan oleh GIF adalah salah satu algoritma general purpose compression yang terbaik, kompresi LZW tidak di rancang untuk grapik yang mempunyai spesifik yang tinggi. Algoritma LZW tidak dapat digunakan dengan baik pada bilevel (hitam dan putih) atau true color images.

Algoritma LZW yang digunakan pada GIFs, dimana sudah dipatenkan oleh Unisys [3]. Developer medistribusikan aplikasi yang membuat GIF haus sudah mendapatkan lisensi dari Unisy. Segera setelah CompuServe dan Unisy mendapatkan royalti dari aplikasi tersebut munculah standar yang lebih baru dilahirkan yaitu PNG

2.2 PNG

Portable Network Graphic (PNG, dibaca ping, [1]) format di rancang agar menjadi lebih baik dengan format yang terdahulu yaitu GIF adan sudah dilegalkan. PNG di rancang untuk algoritma losslessley untuk menyimpan sebuah bitmap image.PNG mempunyai persamaan fitur dengan GIF salah satunya adalah (multiple images), meningkatkan sesuatu contohnya(interlacing , kompresi) dan penambahan fitur-fitur yang terbaru (gamma storage, full alpha channel, true color support, error detection ). Medukung untuk Web browser dimana dapat dilakukan plug-ins pada web browser.

Teknik Kompresi yang baik

PNG menggunakan Metode kompresi Deflate, digunakan pada popular file archiving utility( pkzip). Deflate adalah kelanjutan versi dari algoritma kompresi Lempel-Ziv [4]. Deflate, system kerjanya sama dengan algoritma LZW dan melakukan scanning dengan cara garis horizontal.untuk lebih lanjutnya meningkatkan kompresi, PNG prefilter data gambar menggunakan fungsi prediksi sebelum data gambar dikompresi. PNG menggunakan empat buah fungsi prediksi, dua diantaranya digunakan untuk alamat vertical patterns. Jadi PNG melakukan hal yang sama seperti GIF yaitu pada teknik kompresi horizontal patern, tetapi PNG’s filter selalu menemukan vertical patterns, menghasilkan tambahan pada system kompresi.

Improved Interlacing

PNG menggunakan skema 7-pass interlacing yang mana menghasilkan gambar yang lebih cepat dibandingkan dengan GIF. Selagi menyusun kembali pesanan dengan cara sederhana dimana baris pada pixels disimpan , PNG menggunakan yang pertama kali menggunakan 6-pass secara gradual dan membangun even number garis pencarian (0, 2, 4, dan lain-lain) dan pass yang terakhir digunakan untuk mengisi bentuk yang bernomer genap tersebut. Pengguna dapat melihat 1/64 kualitas gambar secara cepat diikuti dengan 1/32, 1/16 dan seterusnya.. gambar yang dihasilkan mempunyai kapsitas 20 hingga 30 persen dari interlance gambar yang diterima sebelum dikompresi, dibandingkan dengan GIF yang mencapai 50 persen untuk interlance. Sehingga dengan tehnik interlance dapat dihasilkan kapasitas file gambar sekitar 7 persen dari kapasitas file yang sebenarnya.

True Color dan Transparency

PNG mampu mencapai 16 bit (gray scale) atau 48 bit untuk true color per pixel, dan mencapai 16 bits dari alpha data. PNG mendukung dua buah metode dari transparency, satu buah color penutup seperti pada GIF89a’s dan alpa channel. PNG’s dengan Full alpha chanell mampu mencapi 64K level dari transparency untuk masing-masing pixel (216 =65.536). ini memungkinkan PNG dapat membuat gambar lebih bercahaya dan membuat baying-bayang background dari pewarnaan yang berbeda .

Langkah-langkah agar menjadi kapasitas file PNG menjadi lebih kecil

PNG mempunyai system kerja yang sama dengan GIF’s yaitu secara horizontal, keduaduanya menggunakan metode teknik kompresi yang serupa [4,6]menjadi dasar perbuahan dari scan line. Bagaimanapun juga , PNG’s pada filternya menggunakan vertical patterns agar keseluruhan pewarnan lebih terlihat baik. Menghindarkan permulaan secara detail atau noise kedalam PNG images. Menghindarkan dari pengerusakan pada gambar, memisahkan beberapa warna dan itu semua membuat teknik kompresi PNG’ menjadi lebih effisien. “Vertikal” image adalah yang paling dekat dengan kapasitas sebuah file gambar dibandingkan “horizontal”, dimana diperlihatkan bahwa PNG’s tidak terlalu terpengaruh oleh ganguan pada vertical. PNG’s compress dithered images lebih baik dibandingkan GIF’s, “ dithered” PNG image lebih kecil dibandingkan dengan dithered pada GIF. PNGs’ dapat mengkompresi file 8 -bit lebih bagus 10-30% dibandingkan GIF’s. PNG’s teknik kompresi yan g sangat baik dan mempunyai fitur baru dibandingkan dengan GIF’s. untuk informasi lebih banyak anda dapat menemukan pada PNG home page http://www.cdrom.com/pub/png/ dan melihat secara detail dari kesimpulan PNG adalah pada Lee Crocker in the July 1995 issue of Dr. Dobb's Journal [5].

2.3 JPEG

Joint Photograpic Experts (JPEG , dibaca jay-peg,[6]) di rancang untuk kompresi beberapa full-color atau gray-scale dari suatu gambar yang asli, seperti pemandangan asli di dunia ini. JPEGs bekerja dengan baik pada continous tone images seperi photographs atau semua perkajaan seni yang mengininkan yang nyata; tetapi tidak terlalu bagus pada ketajaman gambar dan seni pewarnaan seperti penulisan, kartun yang sederhana atau gambar yang mengunakan banyak garis. JPEG sudah mendukung untuk 24-bit color depth atau sama dengan 16,7 juta warna (224 = 16.777.216 warna).progressive JPEGs (p-JPEGs) adalah tipe dari beberapa persen lebih kecil dibandingkan baseline JPEGs: tetapi keuntungan dari JPEG dan tipe-tipenya telihat pada langkah-langkahnya sama seperti iinterlaced GIFs.

JPEG adalah algoritma kompresi secara lossy. JPEG bekerja dengan merubah gambar sapsial dan merepresentasikan kedalam pemetaan frekueunsi. Discrete Cosine Transform (DCT) dengan memisahkan antara informasi frekuensi yang rendah dan tinggi dari sebuah gambar. Informasi frekuensi yang tinggi akan diseleksi untuk dihilangkan yang terikat pada penganturan kualitas yang digunakan. Kompresi dengan tingkatan yang lebih baik , tingkatan yang lebih baik dari informasi yang dihilangkan. Waktu Kompresi dan dekompresi dilaksanakan dengan simetris. JPEG Group’s (IJG) decoder lebih ditingkatkan kemampuannya dinadingkan dengan encodernya. Manakala, ketika dperlihatkan 8 bits, mengurangi kuantisasi warna yang lambat. Banyak para penjual JPEG menawarkan untuk mempercepat hasil dari JPEG, kuantisasi warna dan kualitas dengan mengimplementasikan IJG.

Peningkatan JPEG

· Huffman Code mengoptimasi (banyak menwarkan fitur) menghasilkan suatu yang baru ”code table” yang bekerja dangan baik untuk mengkompresi image tunggal dengan mengunakan standar generic table berjalan dengan baik dari sisi manapun

· Mengoptimalakan kuantisasi table (HVS JPEG)

· Meningkatkan Sub-sampling (ketajaman gambar akan menembah kapasitas file gambar tersebut)

· Lossless edits /cropping/rotation

· Pemilihan teknik kompresi dengan Region of interest JPEG dirancang untuk mengeksploitasi tingkatan dari mata kita;yakni bahwa mata kita tidak akan dapat mebedakan perubahan yang lambat terang dan warna debandingkan dengan perbedaan suatu jarak apakah jauh atau dekat. Untuk itu JPEg sangat baik digunkan pada fotografi dan monitor 80-bit. JPEG sebenarnya hanyalah algoritma kompresi, bukan merupakan nama format file. File yang biasa disebut JPEG pada jaringan sebenarnya adalah JFIF (JPEG File Interchange Format, [7]). Pada Tabel 1. terlihat beberapa tipe kompresi rasio untuk format grafik.

2.4 JPEG 2000

JPEG 2000 adalah tehnik kompresi image yang paling terbaru. Jpeg 2000 merupakan pengembangan dari Jpeg, yang jumlah bit error yang relatif rendah,ratedistorsi, transmisi dan mempunyai kualitas yang baik dibandingkan dengan Jpeg. Jpeg 2000 menerapkan teknik kompresi lossy dan lossless. Dan penggunan ROI coding (Region of interest coding). JPEG 2000 didesain untuk internet , scanning, digital photograpi, remote sensing , medical imegrey, perpustakaan digital dan E-commerce.

Sejak taahun 80-an kita ingat bahwa Internetional Telecomunication Union (ITU) dan International Organization for Standardzation (ISO) telah melakukan kerjasama untuk membuat stadarisasi untuk kompresi grayscale dan dan pewaranan gambar, yang kita kenal dengan nama JPEG ( Joint Photograpic Experts)[8]. Dengan sejalan perkembangan teknologi multimedia yang sangat cepat yang memerlukan tehnik kompresi dengan performa yang tinggi, maka pada maret 1997 dibuat suatu proyek standar baru tehnik kompresi untuk gambar, yang dikenal dengan nama JPEG 2000. proyek ini membuat sistem pengkodean baru untuk beberapa jenis gambar yang berbeda-beda ( bi-level, greylevel, Colour, Multi component) dengan perbedaan karakteristik (natural Images, scientific, medical, remote sensing, text, dan sebagainya).

Keuntungan menggunakan sistem kompresi JPEG 2000 adalah:

· Dapat melakukan penilaian performa bit–rate rendah sehingga dapat digunakan untuk Network image processing dan Remote sensing.

· Lossles dan Lossy kompresi: JPEG 2000 dapat melakukan tenik kompresi Lossy dan Lossless tergantung pengunaan dan kapbilaitas bandwidth yang digunakan, bisanya tehik lossless digunakan pada medical image yang selalu tidak mentoleransi adanya loss.

· Transmisi yang progresif denga akurasi pixel dan resolusi: transmisi yang progresif mengijinkan suatu gambar dapat recontruksi dengan peningkatan pixel yang akurat atau spasial resolusi yang sangat penting untuk banyak apalikasi

· Region of Interest coding adalah tehnik penkodean baru yang ada pada JPEG 2000 , pengkodingan ini menkodekan dan mentrasmisikan dengan kualitas yang baik dan dan sedikit distorsi.

· Robustnes to bit-error didesign untuk code stream. aplikasi tersebut sangat penting digunakan pada komunikasi wireless, yang melekukan koreksi kesalahan dan melakukan bantuan apabila terjadi kesalahan dalam decoding

· Open architecture: JPEG 2000 dapat digunakan pad semua jenis arsitektur komputer yang digunakan.

· Protective image security dapat dilakukan dengan watermaking, labeling, stamping dan encryption.

· Bit-lave compression. Sistem pada JPEG2000 dapat melakukan kompresi dan dekompresi image dengan variasi bit-level ( 1 bit sampai dengan 16 bit) dengan beberapa jenis warna Perbedaan antara kualitas yang dihasilkan dari JPEG dengan JPEG2000 yang melakukan rekontruksi ulang pada gambar.

Arsitektur Standar dari JPEG 2000

Blok diagram dari JPEG 2000 terlihat pada gambar 3 dimana memperlihatkan bagaimana data gambar mulai dari source melalui discrete transform. Trasform koefisien dilanjutkan quantized dan foward entropdy coded, setelah itu data dapat dapat di simpan atau dikirimkan, apabila data yang sudah dikomprosi ingin menjadi data data gambar ,maka data kompresi tersebut decoding dahulu kemudian dilakukan denquentezion setelah itu baru dilakukan inverse entropdy coding[8].

3. Kesimpulan

Pada dasarnya semua format-format standar dari sebuah kompresi adalah mengharapkan adanya kualitas dari sebuah gambar yang dapat di interprestasikan dengan baik oleh user, dimana dengan kapasitas file gambar yang kecil mendapatkan hasil gambar yang baik seperti gambar yang aslinya. Dengan adanya kualitas gambar yang baik dengan kapasitas file gambar yang kecil sehingga dalam pengiriman gambar pada web atau jaringan dengan kapasitas bandwidth yang kecil dapat dilaksanakan dengan baik. Pembuatan fitur-fitur yang baru membuat para user dapat

memilih kualitas yang diinginkan dari sebuah gambar.

4. Referensi

1. PNG (Portable Network Graphics) Specification. The latest PNG specification. W3C Tech Reports. Oct. 1, 1996 is the recommended v 1.0 spec.

2. Ziv. J., and A. Lempel, "Compression of Individual Sequences via Variable-Rate Coding," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 24, no. 5, September, 1978.

3. LZW Information. Press release from Unisys about LZW patent and licensing policy. See also the actual LZW patent, in GIF format.

4. Ziv. J., and A. Lempel, "A Universal Algorithm for Sequential Data Compression," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 23, no. 3, 1977, pp. 337-343.

5. Crocker, L. "PNG: The Portable Network Graphic Format." Dr. Dobb's Journal, July 1995. pp. 36-44.

6. Ziv. J., and A. Lempel, "Compression of Individual Sequences via Variable-Rate Coding," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 24, no. 5, September, 1978.

7. JPEG FAQ. Extensive information about the JPEG graphic file format, including progressive JPEGs.

8. Charilaos Christpoulos, Athanassios Skodras, And Touradj Ebrahimi , “ The JPEG200 Still Image Coding System An Overview”. IEEE Transactions On Consumer Electronic, Vol. 46, pp, 1103-1127, November 2000