BAHAN AJAR PERTEMUAN 10

MODUL KULIAH SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INFORMASI NIIT Mata Kuliah Multimedia dan Internet Semester Genap 2021/2021 Dosen Arisantoso, S.T., M.Kom Modul 1 (Satu) Pertemuan 10 (Sepuluh) Topik Teknik Kompresi Audio Sub Topik Pengenalan Kompresi Audio Materi 10.1. Pendahuluan 10.2. Definisi Teknik Kompresi Audio Capaian 10.3. Metode Kompresi Audio Pembelajaran 10.4. Teknik Kompresi Audio dengan Format Moving Picture Expert Group (MPEG ) 10.4.1. Diagram Alir Teknik Kompresi Audio 10.5. Kompresi Audio MP3 10.6. Ujicoba Kompresi Data Audio 10.7. Latihan Soal Mandiri Pertemuan 10 Mahasiswa Mampu memahami logika tentang teknik kompresi audio.

BAB X TEKNIK KOMPRESI AUDIO 10.1. Pendahuluan Kebutuhan akan kapasitas penyimpanan yang besar nampaknya makin penting. Kebutuhan ini, disebabkan oleh data yang harus disimpan makin lama semakin bertambah banyak, khususnya bagi penggemar musik atau audio lainnya. Para penggemar tersebut umumnya sangat membutuhkan kapasitas yang sangat besar, untuk menyimpan semua data dan file-file musik/audio. Penyimpanan tersebut bukan hanya dialokasikan pada satu tempat saja. Tapi mereka juga akan menyimpan data atau file-file tersebut pada tempat yang lain. Meskipun yang disimpan tersebut sama, hal ini berguna untuk backup data. Backup perlu dilakukan karena tidak ada yang menjamin suatu data pada tempat penyimpanan didalam komputer tidak akan mengalami kerusakan. Alangkah banyaknya kapasitas penyimpanan yang harus disediakan untuk menampung ribuan audio tersebut. Untunglah data-data tersebut dapat dipadatkan (compress) terlebih dahulu sehingga tempat yang dibutuhkan di memori semakin sedikit dan waktu yang dibutuhkan untuk berkomunikasi lebih pendek, sehingga kegagalan dalam manipulasi data lebih sedikit. Seperti halnya data gambar maupun video, data audio juga memerlukan kompresi untuk isu storage dan keperluan pengaksesan secara real time melalui jaringan komputer. Namun, untuk data audio tidak dapat digunakan teknik kompresi untuk data generik. Penggunaan algoritma demikian menyebabkan buruknya kualitas suara, rasio kompresi yang tidak terlalu besar (sekitar 87%), dan algoritma demikian tidak dirancang untuk keperluan pengaksesan secara real time. Mirip dengan kompresi gambar, ada dua macam teknik kompresi data audio, yaitu lossydan lossless. Untuk konsumsi sehari-hari, teknik kompresi yang lossy lebih banyak digunakan karena rasio kompresi yang besar, dan penurunan kualitas data audio pun tidak dapat terlalu ditangkap oleh keterbatasan telinga manusia. 10.2. Definisi Teknik Kompresi Audio Menurut Irawan Afrianto (2017) dalam materi kuliah online disampaikan bahwa Kompresi audio/video adalah salah satu bentuk kompresi data yang bertujuan untuk mengecilkan ukuran file audio/video. Terdapat 2 (dua) teknik kompresi Audio sebagai berikut: 63

1. Lossly compression Audio format, adalah format auido dengan teknik kompresi yang cukup kuat yang akan menekan besar file hingga ukuran yang cukup kecil, namun kualitas audio yang mengalami penurunan akibat kehilangan data-data dalam proses encodingnya. Kompresi lossy biasanya mencapai kompresi yang jauh lebih besar daripada kompresi lossless (data dari 5 persen menjadi 20 persen dari aliran asli). Contoh: *.MP3, *.WMA dan *.AAC 2. Lossless compression Audio format, Kompresi lossless audio menghasilkan representasi data digital yang dapat diperluas ke tepat digital duplikat dari stream audio asli dan menghasilkan 50-60% dari ukuran asli. Contoh: *.FLAC , pengguna : audio engineer, audiophiles. Kompresi dilakukan pada saat pembuatan file audio/video dan pada saat distribusi file audio/video tersebut. Kendala kompresi audio: 1. Perkembangan sound recording yang cepat dan beranekaragam 2. Nilai dari audio sample berubah dengan cepat Losless audio codec tidak mempunyai masalah dalam kualitas suara, penggunaannya difokuskan pada : 1. Kecepatan kompresi dan dekompresi 2. Derajat kompresi 3. Dukungan hardware dan software Lossy audio codec penggunaannya difokuskan pada : 1. Kualitas audio 2. Faktor kompresi 3. Kecepatan kompresi dan dekompresi 4. Inherent latency of algorithm / latensi algoritma yang meningkat (penting bagi real- time streaming) 5. Dukungan hardware dan software . 10.3. Metode Kompresi Audio Terdapat dua metode yang dapat digunakan untuk melakukan kompresi data audio, yaitu : 64

1. Metode Transformasi Menggunakan algoritma seperti Modified Discreate Cosine Transform (MDCT) untuk mengkonversikan gelombang bunyi ke dalam sinyal digital agar tetap dapat didengar oleh manusia (20 Hz s/d 20kHz) , yaitu menjadi frekuensi 2 s/d 4kHz dan 96 dB. (Desibel /dB) adalah satuan untuk mengukur intensitas suara. 2. Metode Waktu Menggunakan Linier Predictive Coding (LPC) yaitu digunakan untuk speech (pidato), dimana LPC akan menyesuaikan sinyal data pada suara manusia, kemudian mengirimkannya ke pendengar. Jadi seperti layaknya komputer yang berbicara dengan bahasa manusia dengan kecepatan 2,4 kbps. 10.4. Teknik Kompresi Audio dengan Format Moving Picture Expert Group (MPEG ) MPEG-1 menggunakan bandwidth 1,5 Mbits/sec untuk audio dan video, dimana 1,2 Mbits/sec digunakan untuk video sedangkan 0,3 Mbits/sec digunakan untuk audio. Nilai 0,3 Mbits/sec ini lebih kecil dibandingkan dengan bandwidth yang dibutuhkan oleh CD Audio yang tidak terkompres sebesar 44100 samples/sec x 16 bits/sample * 2 channel > 1,4 Mbits/sec yang hanya terdiri dari suara saja. Untuk ratio kompresi 6:1 untuk 16 bit stereo dengan frekuensi 48kHz dan bitrate 256 kbps Constant Bitrate (CBR) saat sebuah audio ditranscode akan menghasilkan ukuran file terkompresi kira-kira 12.763 KB, sedangkan ukuran file tidak terkompresinya adalah 75.576 KB. Menggunakan filter untuk membagi sinyal audio: misalnya pada 48 kHz, suara dibagi menjadi 32 subband frekuensi. Memberikan pembatas pada masing-masing frekuensi yang telah dibagi-bagi, jika tidak akan terjadi intermodulasi (tabrakan frekuensi) Jika sinyal suara terlalu rendah, maka tidak dilakukan encode pada sinyal suara tersebut Diberikan bit parity yang digunakan untuk mengecek apakah data tersebut rusak atau tidak (yang mungkin disebabkan oleh gangguan / noise), apabila rusak, maka bit tersebut akan digantikan bit yang jenisnya sama dengan bit terdekatnya. 65

10.4.1. Diagram Alir Teknik Kompresi Audio Gambar 10.1. Diagram Alir Teknik Kompresi Audio 10.5. Kompresi Audio MP3 Menurut I Komang Sugiartha (2015) Asal-usul MP3 dimulai dari penelitian Institut Integriette Schaltungen Fraunhofer Gesellschaft (IIS-FHG), sebuah lembaga penelitian terapan di Munich, Jerman dalam penelitian coding audio perceptual. Penelitian tersebut menghasilkan suatu algoritma yang menjadi standard sebagai ISO- MPEG Audio Layer-3 (MP3). Tabel 10.1. Tabel Kemampuan Kompresi MPEG Layer 3 dengan Kualitas suara yang dihasilkan 66

Gambar 10.2. Header File Mp3 Beberapa karakteristik dari MP3 memanfaatkan kelemahan pendengaran manusia. 1. Model psikoakustik Model psikoakustik adalah model yang menggambarkan karakteristik pendengaran manusia. Salah satu karakteristik pendengaran manusia adalah memiliki batas frekuensi 20 Hz s/d 20 kHz, dimana suara yang memiliki frekuensi yang berada di bawah ambang batas ini tidak dapat didengar oleh manusia, sehingga suara seperti itu tidak perlu dikodekan. 2. Auditory masking Menurut Nofri Hendri (2015) Manusia tidak mampu mendengarkan suara pada frekuensi tertentu dengan amplitudo tertentu jika pada frekuensi di dekatnya terdapat suara dengan amplitudo yang jauh lebih tinggi. 67

Gambar 10.3. Grafik Frekuensi Mp3 3. Critical band Critical band merupakan daerah frekuensi tertentu dimana pendengaran manusia lebih peka pada frekuensi-frekuensi rendah, sehingga alokasi bit dan alokasi sub-band pada filter critical band lebih banyak dibandingkan frekuensi lebih tinggi. Gambar 10.4. Critical Band 4. Joint stereo Terkadang dual channel stereo mengirimkan informasi yang sama. Dengan menggunakan joint stereo, informasi yang sama ini cukup ditempatkan dalam salah satu channel saja dan ditambah dengan informasi tertentu. Dengan teknik ini bitrate dapat diperkecil. Beberapa persyaratan dari suatu encoder/decoder MP3: a. Ukuran file terkompresi harus sekecil mungkin b. Kualitas suara file yang telah terkompresi haruslah sedekat mungkin dengan file asli yang belum dikompresi 68

c. Tingkat kesulitan rendah, sehingga dapat direalisasikan dengan aplikasi yang mudah dibuat dan perangkat keras yang ‘sederhana’ dengan konsumsi daya yang rendah. 10.6. Ujicoba Kompresi Data Audio Sekarang kita akan melakukan sebuah ujicoba dengan mengkompresi sebuah audio dengan menggunakan software Audacity. Pertama import data dengan cara pilih import pada file lalu pilih audio Kemudian pilih file audio yang akan di kompresi Setelah dipilih kita bisa memilih untuk menyalin file atau menggunakan file yang ada 69

Setelah dipilih maka akan muncul Tampilan data audio seperti gambar dibawah Kemudian pada file kita pilih export Pada tampilan export pilih options untuk mengatur ukuran kualitas 70

Kemudian tulis nama dan type file baru yang telah di kompresi Kita juga bisa mengubah data file tersebut dengan mengganti data pada edit metadata setelah itu klik ok 71

Setelah data terisi tunggu proses kompresi selesai. Selanjutnya adalah perbandingan file asli dan file yang sudah dikompresi . 10.7. Latihan Soal Mandiri Pertemuan 10 1. Format audio dengan teknik kompresi yang cukup kuat yang akan menekan besar file hingga ukuran yang cukup kecil dalam proses encodingnya disebut: a. Lossly compression format b. Flac c. Lossless compression format d. Teknik Kompresi 2. File MPEG-1 menggunakan bandwith sebesar ... Mbits/sec untuk audio dan video a. 1,6 Mbits/sec b. 1,5 Mbits/sec 72

c. 1,7 Mbits/sec d. 1,9 Mbits/sec 3. MPEG-1 menggunakan bandwith sebesar ... Mbits/sec digunakan untuk video. a. 0,5 Mbits/sec b. 1,0 Mbits/sec c. 1,2 Mbits/sec d. 1,5 Mbits/sec 4. Batas pendengaran telinga manusia adalah… a. 40 Hz s/d 50 kHz b. 10 Hz s/d 100 kHz c. 20 Hz s/d 20 kHz d. 50 Hz s/d 100 kHz 5. Losless audio codec tidak mempunyai masalah dalam kualitas suara, penggunaannya difokuskan pada … a. Kualitas gambar b. Kualitas hardware c. Kompresi suara d. Kecepatan kompresi & dekompresi 73

DAFTAR PUSTAKA Hendri, Nofri. (2015). Bahan Ajar Komputer Multimedia. Teknologi Pendidikan Universitas Negeri Padang. Irawan Afrianto. (2017). Materi 8 - Kompresi Audio-video. Retreived 14 Juni 2022 from: https://kuliahonline.unikom.ac.id/?listmateri/&detail=28572 Sugiartha, I Komang. (2015). Kompresi Audio/Video. Retreived 14 Juni 2022 from: http://sugiartha.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/58327/SM9-Kompresi-Audio- dan-Video.pdf 74