51
Mengubah Media Menjadi Bit Digital DIGITALISAS I MEDIA

Mengubah Media Menjadi Bit Digital

  • Upload
    sissy

  • View
    72

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

DIGITALISASI MEDIA. Mengubah Media Menjadi Bit Digital. Representasi Digi tal. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Mengubah Media Menjadi Bit Digital

DIGITALISASI MEDIA

Page 2: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Representasi Digital

“The power of multimedia systems originates in their ability to represent disparate information as a bit stream … every form of representation, from video to text, can be stored, processed and communicated using the same device: a computer.”

Jain (1994), IEEE Multimedia vol. 1(2), p.3

Page 3: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Representasi Digital

• Kekuatan dari sistem multimedia adalah pada kemampuan multimedia untuk merepresentasikan berbagai informasi yang berbeda dalam bentuk bit stream … semua bentuk representasi, dari video sampai teks, dapat disimpan, diproses dan dipertukarkan menggunakan divais yang sama yaitu komputer

Jain (1994), IEEE Multimedia vol. 1(2), p.3

Page 4: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Multimedia: ART Joins BRAIN

Merging of advanced digital and analog technology

DigitalSignal

Processing

AnalogSignal

Processing

A/DD/A

Analog orReal-World

Signals

Digital orComputer-WorldSignals

Analog Domain Digital Domain

ConverterTechnology

Provides the

Bridge[ICE 1997]

Page 5: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digital Media System Diagram

A/DConverter

CompressionEncoder

Media:SpeechAudio

ImagesVideo

MediaDigital Bit

CompressionDecoder

MediaBitstream

Storage:CD, VCD, DVD, HD, Tape

Channel:Internet, Broadcast, Point-to-Point,

Telephone, Satellite, Cable, Wireless

D/AConverter

Media:SpeechAudio

ImagesVideo

MediaDigital Bit

Receiver /Decoder /

Player

Transmitter /Encoder /Recorder

• A/D converter mengubah sinyal multimedia menjadi bit digital• Bit digital adalah representasi digital dari sinyal media• Enkoder kompresi mengurangi jumlah bit representasi tanpa

menghilangkan konten media• Bitstream adalah bit digital kompak hasil kompresi• Dekoder kompresi merekonstruksi bit digital kembali dari

bitstream• D/A converter mengubah bit digital menjadi sinyal multimedia

Page 6: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digitisation

• Dunia nyata (real world) adalah sistem analog kontinyu, sementara dunia digital (komputer) adalah digital diskrit.

• Media analog perlu dirubah menjadi digital dengan perangkat untuk digitalisasi: scanner, digital-camera, dll

• Media digital juga dapat dibuat langsung dengan komputer.

• Perangkat display data digital :– Komputer; Digital TV; DVD / MP3 players;

3G / WAP phones, dll

Page 7: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Perangkat untuk Digitisasi

• Teks: scanners & OCR .txt, .html…

• Citra (Images): scanners; cameras; Photoshop .gif, .jpg…

• Audio: microphones; MIDI devices .wav, .midi, .mp3…

• Video: video cameras; capture cards; Premiere .mpg, .avi…

Page 8: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digitisasi Teks

Scanner + OCR

Digital TextHandwriting recognizer

Page 9: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digitisasi Image, Video & Audio

Page 10: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Karakteristik Media Digital

• All data is now numeric: Images, video and sound is digitized into numbers.

• Digital data can be processed in a computer into compressed formats.

• Data is stored on disk (rather than VHS tapes or audio cassette

• Data is transmitted digitally with additional information to help correct errors

Page 11: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digital Disadvantages

• Much more complex than analog systems

• Much more raw data• Requires very high speed processing• More processing steps• Transmission data errors => serious

damage

Page 12: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Overcome the problems

• System complexity => most functions in software

• Compress raw data => maths + software • High speed processing => digital

technology• More processing steps => software +

memory• data errors => corrected by maths +

software

• software => algoritma

Page 13: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digital Advantages

• Digital data not affected by processing

• Compression => more data /channel

• Processing costs: analog but digital

• Complexity costs: analog but digital

Page 14: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

PROSES KONVERSI ANALOG KE DIGITAL

Page 15: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Digitisation

“rich variety of sensory inputs that make up images, text, moving pictures and sounds must be reduced to patterns of binary digits inside a computer”

Chapman and Chapman (2000:34)

Page 16: Mengubah Media Menjadi Bit Digital
Page 17: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100100111010110000101010010100001010000100001001000001010001010100001000000111001010010011101011000010101001010000101000010000100100000101000101010000100000011100101001001110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100101110101100001010100101000010100001000010010000010100010101000010000001110010100

Page 18: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

• Dua teknik dasar yang digunakan– PCM (Pulse Code Modulation)– DM (Delta Modulation)

AnalogAnalogvoicevoice signalsignal

Sampling Sampling clockclock

PAMPAM signalsignal PCMPCM signalsignal

SamplingCircuit

SamplingCircuit

Quantizerand compander

Quantizerand compander

DigitizedDigitizedvoicevoice signalsignal

Data Analog -> Sinyal Digital

Page 19: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

• Blok diagram proses konversi bentuk gelombang analog ke data digital

xa(t)x[n]

xq[n]Continuous timeContinuous amplitude Discrete time

Continuous amplitudeDiscrete timeDiscrete (real) amplitude

Sampling

Fs sampel/detik

Kuantisasi

N level/sampel

Encoding c[n]

B bits/sampel

][ˆ nxDiscrete timeDiscrete (integer) amplitude

N = 2B

Bit Rate = Fs . B bits/detik

Pulse Code Modulation

Page 20: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Konsep Sinyal Analog

ttAtxa ;cos

tFtAtxa ;2cos

t

xa(t) FTp

1

A

Acos

A: Amplituda: Frekuensi RadianF: Frekuensi Hertz: Fasa

Page 21: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Konsep Sinyal Digital

nnAnx ;cos

nfnAnx ;2cos

n

x(n) N

A

Acos

A: Amplituda: Frekuensi Radianf: Frekuensi: Fasa

Page 22: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Konversi Analog-Digital

• Sampling, dengan Fs = 1/T

• Kuantisasi

• Koding

nTxtxnx anTta |

nTxtxnx anTta |

Lb 2

Sampling

Kuantisasi

Koding

Sinyal analog

Waktu Diskrit

Nilai Diskrit

Digital

Filter

Page 23: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Sampling Sinyal Suara (Speech)

• Teorema Sampling Nyquist– Fs 2. Fmax

• Untuk kualitas suara pada telepon – Fs = 8 KHz

1000 2000 3000 40000

dB

0

+10

-10

Hz

A typical telephone transmission path

Page 24: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

3.23.9

2.8 3.41.2

4.2

3 4 3 3

1

4

011 100 011 011 001 100

Original signal

PAM pulse

PCM pulse with quantized error

011100011011001100 PCM output

Pulse Code Modulation (PCM)

Page 25: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

• Teorema sampling Nyquist menjamin sample data mengandung semua informasi dari sinyal orisinal

• Frekuensi voice (speech) berada dibawah 4000Hz• Membutuhkan 8000 sample per detik• Sistem telepon dapat mendigitalisasi voice dengan

128 level atau 256 level.• Level-level tersebut disebut level kuantisasi

– Jika128 level, maka bit tiap sampel = 7 bits (27 = 128).– Jika 256 level, maka bit tiap sampel = 8 bits (28 = 256).– 8000 samples/sec x 7 bits/sample = 56Kbps for a single voice

channel.– 8000 samples/sec x 8 bits/sample = 64Kbps for a single voice

channel.

Pulse Code Modulation (PCM)

Page 26: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

• PCM menggunakan pengkodean kuantisasi non-linear:

spasi amplituda dari tiap level tidak linear– Ada step kuantisasi yang lebih banyak pada

amplituda rendah (low) – Ini untuk mengurangi distorsi sinyal secara overall.– Tetapi menghasilkan quantizing error (or noise).

Pulse Code Modulation (PCM)

Page 27: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Nonlinear encoding

0123456789101112131415

Strong signal

Weak signal

0

1

2

3

456789

101112

13

14

15Quantizing levelQuantizing level

Without nonlinear encoding With nonlinear encoding

Page 28: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Delta Modulation (DM)

• Pada Delta Modulation, sinyal analog ditracking.• Analog input diaproksimasi dengan staircase

function• Apakah Move up (naik) atau down (turun) satu

level () pada tiap interval sampel • Bit 1 digunakan untuk merepresentasi kenaikan

level tegangan pd sinyal, dan bit 0 untuk merepresentasi turunnya level tegangan. -> Output dari DM adalah bit tunggal

• Digunakan juga pada berbagai teknik Kompresi Data– e.g. Interframe coding techniques for video

Page 29: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Aplikasi Pada Ucapan Digital• Sinyal suara manusia (speech) dari

mikropon– di filter (anti aliasing) 300Hz – 3300 Hz– disampling 8000 sample per detik– resolusi kuantisasi 8 bit per sample.

• Hasilnya sbb:– Kebutuhan laju bit: 8000 x 8 = 64 kbps– Kualitas: SNR sekitar 48 dB

Page 30: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Aplikasi Pada Audio / Musik

• Sinyal audio dari sumber audio (microphone, audio out)– di filter (anti aliasing) 0Hz – 20000 Hz– disampling 44100 sample per detik– resolusi kuantisasi 16 bit per sample– Dilakukan pada dua kanal L-R stereo

• Hasilnya sbb:– Kebutuhan laju bit: 44100 x 16 x 2 =

1,411,200 bps = sekitar 1.4 Mbps– Kualitas: SNR sekitar 96 dB

Page 31: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

RAW DIGITAL DATA

Page 32: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Raw Digital Audio

• AUDIO: a sequence of microphone readings on several channels.

• Readings (samples) are normally taken at 11000, 22K or 44K per second and may be 8, 12 or 16-bit values.

• Q: Berapa banyak memori dibutuhkan untuk menyimpan rekaman audio selama 5 menit dengan menggunakan 2 channel dan 16 bit per sample?

Page 33: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Raw Digital Audio ..KB = 1024 bytes MB = 1,048,576 bytes GB =

1,073,741,824 bytes

Jika: Fs = 11000 Hz• Nsampel = 5 (menit) x 60 (detik/menit) x 11000 (sampel/detik) =

3.300.000 sampel• Nbit = 16 (bit/sampel) x 3.300.000 sampel = 52.800.000 bit =

6.600.000 byte = 6,295 MB• Nbit Stereo (2 channel) = 6,295 MB x 2 ≈ 12,6 MB

Jika: Fs = 44100 Hz• Nsampel = 5 (menit) x 60 (detik/menit) x 44100 (sampel/detik)

= 13.230.000 sampel• Nbit = 16 (bit/sampel) x 13.230.000 sampel

= 211.680.000 bit = 26.460.000 byte ≈ 25,234 MB• Nbit Stereo = 25,234 MB x 2 ≈ 50,468 MB satu lagu pada CD

audio

Page 34: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Raw Digital Audio ..

• Makin besar FS, makin baik kualitas rekaman audio, makin banyak jumlah bit yang dibutuhkan!

• Makin besar jumlah bit / sampel, makin baik kualitas rekaman audio, makin banyak jumlah bit yang dibutuhkan!, demikian pula sebaliknya

• Kualitas Audio Digital adalah linear dengan kebutuhan memori!

Page 35: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Jika sebuah lagu pada CD Audio ≈ 50 MB,

sementara lagu yang sama dengan format MP3 ≈ 5 MB

TANYAKENAPA?

Page 36: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Citra Digital

• Berbeda dengan ucapan dan musik, sinyal gambar dikenal sebagai sinyal intensitas dua dimensi.

Size: 300x400, 24 bpp colour,BMP: 360.000 byte; JPG:49.504 byte

Page 37: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Raw Digital Images• A raw camera image is an array of colored

dots (pixels). An RGB image has 3 color components: RED, GREEN, BLUE

• The image size is the total number of pixels.Q: what is the size of an image of 320 x 240 pixels?

• The pixel value is made from 3 numbers being the amount (intensity) of each RGB color component (normally 8 bits). The image file size is the total number of bytes of pixel dataQ: what is the file size of an RGB image of 320x240 pixels? (assume RGB pixels are 3x8 = 24-bit color)

• We can alter the image by changing the pixel values

Page 38: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Sampling Citra Digital

Lebar N Kolom

TinggiM

Baris

Gambar UkuranLebar x Tinggi

N x M sampel file

Batas Baris Baru

Gambar DigitalN x M pixels

A PictureElemen(pixel)

Resolusi DPI =(N x M) / (Lebar

x Tinggi)

Page 39: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Sinyal Video Digital

• Sinyal video digital adalah kumpulan citra digital (disebut frame) yang di ‘tayangkan’ secara berurut menurut indeks waktu.

Time Index 1

3 5 7 9

Time Index 11

Page 40: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Raw Digital Video• VIDEO: a timed sequence of images (eg 25

frames/sec) Raw video data consists of RGB images.

• Q: What is the data rate of RGBvideo at 25 frames/sec. Eachframe being 320x240 pixels?(assume 24 bit color)

• Q: How much video time (secs) canbe stored on a 4 gigabyte disk?

• It should be clear why we need compress video for transmission.

Page 41: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Sinyal Video DigitalTimeIndex

1

TimeIndexL

N x M pixel /frame

N x M x L x B bits video file

B bit/pixel

Page 42: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Pengaruh Frame Per Detik• Semakin banyak

fps, semakin mulus transisi gerak, sehingga gambar semakin ‘hidup’. Tetapi akibatnya semakin besar jumlah bit yang diperlukan.

• Tipikal jumlah frame per detik (fps) adalah 5 fps, 30 fps, dan 60 fps, untuk videophone, TV, dan HDTV

fps Dim Mbps

5 256 x 25624 bpp

7.8

25 256 x 25624 bpp

39.3

30 256 x 25624 bpp

47.2

60 256 x 25624 bpp

94.4

Page 43: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

LEVEL OF ABSTRACTION

Page 44: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Levels of Abstraction: a simple view

• Multimedia information needs to be dealt with at different levels of abstraction, e.g.:– In terms of bit-streams for digitisation,

compression, transmission, display, etc.– In terms of its content for intuitive

retrieval and browsing

Page 45: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Levels of abstraction

Meanings… ScenesActions Movements People / ObjectsRegions (colour, shape, texture, motion) PixelsElectronic bits

Page 46: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

What is Content?

“every symbolic object consists of two interacting components, one of which is situated on the plane of expression while the other is situated on the plane of content”

“difference between what constitutes

the objects themselves (media objects) and what is actually being communicated”

Smoliar and Wilcox (1997)

Page 47: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Multimedia Content

• Digital multimedia means that multimedia information can be created, retrieved, presented and interacted with in new ways

BUT…

• Computers don’t understand the content of multimedia items in the same way humans do…

Page 48: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

Metadata

• Metadata = “data about data”• In this case, data about the bit-streams

that are texts, images, video, audio,etc.• By including metadata then multimedia

applications can ‘know’ about media content, as well as about other things like who owns it, when it was made, who made it, etc.

• BUT – there is a cost associated with manually produced metadata; need to consider potential for automation

Page 49: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

RANGKUMAN

• Media analog dirubah ke bentuk digital agar dapat disimpan,diproses dan dipertukarkan dengan bantuan komputer

• Raw data digital berukuran sangat besar sehingga perlu dilakukan kompresi

• Media (file) digital mempunyai meta-data agar komputer dapat mengenali konten-nya

Page 50: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

TUGAS

1. Cari sebuah format file multimedia (image, audio, video, dll) kemudian:

a) Temukan berapa ukuran Header Fileb) Bagaimana Struktur Headerc) Temukan informasi meta data apa saja yang

ada pada header tersebutd) Bagaimana struktur penyimpanan konten

media pada format file tersebut

2. Jelaskan apa perbedaan tag header metadata IDv1 dan IDv2 dari format MP3

Page 51: Mengubah Media Menjadi Bit Digital

TUGAS

3. Buat sebuah gambar dengan Windows Paint (BMP) dengan resolusi tertentu, hitung berapa kebutuhan jumlah bit-nya, buktikan dengan ukuran file yang terjadi

4. Rekam suara/audio dengan Sound Recorder (WAV) selama beberapa detik (maks 10 detik), hitung kebutuhan jumlah bit-nya, buktikan dengan ukuran file yang terjadi