AUDIO

1
AUDIO VIDEO

• Erizal, S.Si, M.Kom
• Teknik Informatika
• Universitas Islam Indonesia
• erizalmik_at_yahoo.com

2
AUDIO
3
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.

4
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

5
Gelombang Analog
6
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).

7
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)

8
Audio Digital

• Semakin sering mengambil sampel dan semakin
  banyak data yang disimpan mengenai sampel,
  semakin bagus resolusi dan kualitas suara yang
  ditangkap ketika diputar

9
Analog to Digital Conversion
10
Sampling Rate
11
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.

12
Sistem Pengkodean Audio Digital

• Gelombang audio umumnya bersifat kontinu dan
  diubah ke dalam bentuk diskrit.
• Langkah yang dilakukan adalah
• Pengambilan sampling
• Kuantisasi
• Pengkodean

13
Pengambilan Sampling

• Perubahan proses yang bersifat kontinu ke proses
  yang bersifat diskrit

14
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

15
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.

16
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.

17
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.

18
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)

19
Contoh Sampling (6)

• In the following figure, the rate and the
  precision have been doubled again (40 gradations
  at 4,000 samples per second)

20
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).

21
VIDEO
22
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.

23
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).

24
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)

25
Video Analog

• Kamera mengkonversi gambar ke media penyimpan
  untuk ditransimisikan yang ditangkap ke dalam
  sinyal analog dan dikirimkan/disimpan ke penerima.

26
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).

27
Konektor
28
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

29
Frame Rate

• Mendefinisikan metode untuk mengenkode informasi
  ke dalam sinyal elektronik yang menciptakan
  gambar televisi.

30
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.
31
Teknik Scan Video Image
a. Progressive Scan
b. Interlaced Scan
32
Proses Video Digital

• Langkah 1 Encoding dan Digitalisasi video
  analog
• Langkah 2 Mengirim Video Digital ke Display
• Langkah 3 Menjalankan Video (Playback)

33
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.

34
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

35
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).

36
Video Digitizer
37
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.

38
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.

39
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).

40
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).

41
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
  501 sampai 2001.
• 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.

42
END OF MODUL - 2