Universitas Islam Indonesia AUDIO & VIDEO Erizal, S.Si, M.Kom Teknik Informatika Universitas Islam Indonesia erizalmik@yahoo.com

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

Contoh Sampling (2) Asumsi : Sampling rate = 1000 per detik Precision = 10 The green rectangles represent samples. Every one-thousandth 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 Transmitter Receiver Display

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). ADC Encoding Tempat Penyimpanan Transmitter Receiver DAC Display

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