VIDEO CODING (Memahami Konsep Dasar Teknologi Pengkodean Video)

Penulis :
Andri Agustav Wirabudi, S.T., M.T.

ISBN : 978-634-7062-03-1 

Jumlah Hlm : xii + 248
Ukuran : 15×23 Unesco
Kertas : Bookpaper
Tahun Terbit : 2024
Editor : –

SINOPSIS

Buku ini menawarkan pemahaman mendalam tentang dasar-dasar teknologi pengkodean video, menjelaskan prinsip dan teknik yang digunakan dalam kompresi citra bergerak. Dengan pendekatan yang sistematis, buku ini memperkenalkan pembaca pada perbedaan antara video analog dan digital, teknik kompresi, evolusi codec, dan struktur video codec yang sering digunakan, seperti H.264 dan HEVC. Selain itu, buku ini membahas teknik-teknik prediksi intra dan inter frame, transformasi frekuensi, pengkodean entropi, serta filter in-loop yang memastikan kualitas video tetap optimal. Setiap bab dilengkapi dengan contoh dan penjelasan yang memudahkan pembaca untuk mempelajari konsep yang pengkodean video. Buku ini sangat bermanfaat bagi akademisi, peneliti, atau praktisi yang ingin memahami teknologi pengkodean video secara menyeluruh dan menerapkan teknik kompresi terkini dalam dunia digital.

Daftar Isi

KATA PENGANTAR ……………………………………………………… vi
DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. vii
1. Pengenalan Konsep Dasar Video …………………………………….. 1
1.1 Video Analog ………………………………………………………….. 1
1.1.1NTSC Video ………………………………………………………. 5
1.1.2 PAL (Phase Alternating Line) …………………………….. 6
1.1.3 SECAM Video ………………………………………………….. 6
1.2 Video Digital …………………………………………………………… 7
1.2.1 Sampling…………………………………………………………… 8
1.3 Ruang Warna (color spaces) ……………………………………. 13
1.3.1 Chroma Subsampling ……………………………………….. 14
1.5 HDR (High Dynamic Range) …………………………………… 17
1.5.1 Ruang Warna REC.709 dan REC.2020 ………………. 18
1.5.2 Bit Depth ………………………………………………………… 19
1.5.3 Fungsi Transfer ……………………………………………….. 20
1.5.4 Metadata …………………………………………………………. 20
1.5.4 HDR Landscape ………………………………………………. 22
1.6 Antarmuka Tampilan Video…………………………………….. 22
1.6.1 Komponen Analog …………………………………………… 22
1.6.2 Komponen Digital ……………………………………………. 23
1.7 Langkah-langkah dalam kompresi video …………………… 24
2. Video Kompresi ………………………………………………………….. 26
2.1 Pengenalan Video kompresi…………………………………….. 26
2.2 Kenapa Video Perlu di Kompresi?……………………………. 27
2.3 Bagaimana Video Dikompresi? ……………………………….. 28
2.3.1 Redundansi Piksel Spasial ………………………………… 30
2.3.2 Redundansi Piksel Temporal …………………………….. 31
2.3.3 Pengkodean Entropi …………………………………………. 32
2.3.4 Redundansi Psycho -Visual ………………………………. 34
2.3.5 Perbandingan Pengkodean 8-bit dengan 10-bit ……. 36
3. Evolusi Codecs ……………………………………………………………. 38
3.1 Pengertian Codec …………………………………………………… 38
3.2 Teori Informasi ……………………………………………………… 39
3.3 Jenis-Jenis Codec …………………………………………………… 39
3.3.1 Lossless Codec ………………………………………………… 40
3.3.2 Lossy Codec ……………………………………………………. 40
3.3.3 Container Codec ……………………………………………… 42
3.3.4 Audio Codec …………………………………………………… 43
3.3.5 Video Codec ……………………………………………………. 44
3.4 Evolusi Standar Pengkodean Video ………………………….. 45
3.4.1 Pengembangan ………………………………………………… 47
3.4.2 Standar MPEG Video……………………………………….. 48
3.4.3 Standar Video H.26x ………………………………………… 49
3.4.4 Standar Versatile Video Coding (VVC) ……………….. 49
3.4.5 Perbandingan MPEG-2, H.264 ,H.265 dan VVC …. 51
4. Arsitektur Video Codec ……………………………………………….. 54
4.1 Arsitektur Pengkodean Video Hibrida ………………………. 54
4.2 Intra Frame Encoding …………………………………………….. 56
4.3 Inter Frame Encoding …………………………………………….. 57
4.3.1 Pengkodean Prediksi Frame (Frame-P) ………………. 59
4.3.2 Prediksi Dua Arah (Bidirectional, Frame-B) ……….. 61
4.3.3 Struktur Kelompok Citra (Group Of Pictures GOP structure) ………………………………………………………………… 64
4.3.4 Struktur GOP Terbuka dan Tertutup …………………… 65
4.4 Prediksi Berbasis Blok ……………………………………………. 71
4.5 Slices dan Tiles ………………………………………………………. 77
4.6 Interlaced vs Pemindaian Progresif ………………………….. 80
5. Prediksi Intra ………………………………………………………………. 82
5.1 Proses Prediksi ………………………………………………………. 84
5.2 Blok Transformasi dan Prediksi Intra ……………………….. 89
5.3 Perbandingan Codec ………………………………………………. 92
6. Prediksi Inter ………………………………………………………………. 93
6.1 Prediksi Berbasis Gerakan ………………………………………. 94
6.1.1 Prediksi Kompensasi gerakan ……………………………. 99
6.1.2 Prediksi Bidireksional ………………………………………. 99
6.1.3 Prediksi Bobot ……………………………………………….. 100
6.2 Algoritma Estimasi Gerakan ………………………………….. 102
6.2.1 Pencarian Logaritmik ……………………………………… 105
6.2.2 Pencarian Tiga Langkah………………………………….. 106
6.2.2 Pencarian Berlian …………………………………………… 107
6.3 Interpolasi Sub-piksel …………………………………………… 108
6.3.1 Interpolasi Sub Piksel pada HEVC …………………… 110
6.4 Prediksi Vektor Gerak …………………………………………… 113
7. Residual Coding ………………………………………………………… 116
7.1 Frekuensi Pada Citra …………………………………………….. 118
7.2 Bagaimana Citra Bisa dipecahkan kedalam Frekuensi . 119
7.2.1 Energi Kompaksi……………………………………………. 121
7.2.2 Penggelapan Untuk Kompresi …………………………. 123
7.2.3 Discrete Cosine Transform (DCT) …………………… 124
7.3 Kuantisasi ……………………………………………………………. 128
7.3.1 Matriks Kuantisasi …………………………………………. 131
7.3.2 Kuantisasi Video ……………………………………………. 132
7.3.3 Bagaimana Nilai Kuantisasi Ditentukan ……………. 137
7.4 Reordering ………………………………………………………….. 138
7.5 Run Level Pair Encoding ………………………………………. 142
8. Entropy Coding …………………………………………………………. 144
8.1 Konsep Teri Informasi ………………………………………….. 145
8.1.1 Konsep Entropi ……………………………………………… 147
8.1.2 Bagaimana Kemungkinan atau Probabilitas Dicapai …………………………………………………………………. 149
8.2 Pengkodean Aritmatika Biner Adaptif Konteks (CABAC) …………………………………………………………………. 150
8.2.1 Binarisasi ………………………………………………………. 151
8.2.1.1 Fixed length Binarization Teknik …………………. 152
8.2.1.2 Truncated Unary Binarization Teknik ………….. 153
8.2.1.3 Exp-Golomb Binarization Teknik ………………… 154
8.2.2 Konteks Pemodelan………………………………………… 156
8.2.2.1 Cara Kerja Konteks Pemodelan ………………….. 157
8.2.2.2 Mengapa Pemodelan Konteks Efektif …………. 158
8.2.2.3 Implementasi dalam H.264 dan H.265 ……….. 158
8.2.3 Pengkodean Aritmatika (Arithmetic Coding) …….. 160
8.2.3.1 Langkah-langkah Pengkodean Aritmatika ……. 160
9. Filtering ……………………………………………………………………. 166
9.1 Kenapa Filter in-loop ini Dibutuhkan ……………………… 167
9.2 Deblocking Filter …………………………………………………. 169
9.2.1 Proses Deblocking………………………………………….. 171
9.2.1.1 Identifikasi Batas Blok yang Diperlukan ………. 171
9.2.1.2 Penentuan Kekuatan Filter ………………………… 171
9.2.1.3 Penerapan Smoothing (Penghalusan) ………….. 173
9.2.1.4 Penyesuaian untuk Detail yang penting ………. 173
9.2.2 Contoh Penerapan Filtering Pada Gambar …………. 173
9.3 Sample Adaptive Offset (SAO) ………………………………. 174
9.3.1 Edge Offset Mode …………………………………………… 176
9.3.2 Band Offset Mode…………………………………………… 177
9.4 Implementasi SAO ……………………………………………….. 178
10. Model Keputusan dan Kontrol Rate……………………………. 179
10.1 Batasan ……………………………………………………………… 181
10.2 Pengukuran Distorsi ……………………………………………. 183
10.2.1 Sum of Absolute Differences ………………………….. 184
10.2.2 Sum of Absolute Transform Differences ………….. 185
10.3 Formulasi Masalah Pengkodean …………………………… 188
10.4 ………………………………………………………………………….. 190
10.5 Konsep Kontrol laju ……………………………………………. 191
10.5.1 Alokasi Bit ………………………………………………….. 192
10.6 Kuantisasi Adaptif (AQ) ……………………………………… 194
11. Mode Encoding ……………………………………………………….. 196
11.1 VBR encoding ……………………………………………………. 196
11.1.1 Cara Kerja VBR encoding …………………………….. 197
11.2 CRF encoding ……………………………………………………. 198
11.3 VBR vs CBR ……………………………………………………… 199
11.4 Kapan VBR dan CBR digunakan………………………….. 201
12. Metrik Pengukuran kualitas video …………………………….. 204
12.1 Metrik Kualitas Video Objektif ……………………………. 206
12.1.1 Peak-Signal-To-Noise Ratio (PSNR) ………………. 206
12.1.2 Structural Similarity (SSIM) ………………………….. 207
12.1.1.1 Video Multi-Method Assessment Fusion (VMAF) ……………………………………………………………. 210
12.2 Implementasi Encoder …………………………………………. 211
12.2.1 Encoder H.264 …………………………………………….. 212
12.2.2 VP9 Encoder ……………………………………………….. 214
12.3 Penilaian Kualitas Video ……………………………………… 215
13. Kemajuan dalam Teknologi Video ……………………………. 219
13.1 Optimasi Encoder Per-Judul ………………………………… 220
13.2 Pembelajaran Mesin (Machine Learning)………………. 222
13.2.1 Alat ML untuk Optimalisasi Pengkodean Video . 223
13.3 CODEC AV1 …………………………………………………….. 225
13.4 Realitas Virtual dan video 3600 …………………………… 227
13.5 Artificial intelligence Video Codec ……………………….. 231
GLOSARIUM ………………………………………………………………. 233
INDEKS ………………………………………………………………………. 238
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………. 245