Konsep Pengolahan Video

Digital video adalah jenis sistem video recording yang bekerja menggunakan sistem digital dibandingkan dengan analog dalam hal representasi videonya. Biasanya digital video direkam dalam tape, kemudian didistribusikan melalui optical disc, misalnya VCD dan DVD. Salah satu alat yang dapat digunakan untuk menghasilkan video digital adalah camcorder, yang digunakan untuk merekam gambar-gambar video dan audio, sehingga sebuah camcorder akan terdiri dari camera dan recorder.

Sebuah video terdiri dari beberapa element yang dapat diuraikan sebagai berikut:

Frame Rate : Ketika serangkaian gambar mati yang bersambung dimainkan dengan cepat dan dilihat oleh mata manusia, maka gambar-gambar tersebut akan terlihat seperti sebuah pergerakan yang halus. Jumlah gambar yang terlihat setiap detik disebut dengan frame rate. Diperlukan frame rate minimal sebesar 10 fps (frame per second) untuk menghasilkan pergerakan gambar yang halus. Film-film yang dilihat di gedung bioskop adalah film yang diproyeksikan dengan frame rate sebesar 24 fps, sedangkan video yang dilihat pada televisi memiliki frame rate sebesar 30 fps (tepatnya 29.97 fps). Frame rate digunakan sebagai format standar NTSC, PAL dan SECAM yang berlaku pada negara-negara didunia.

Aspect Ratio : Pixel aspect ratio menjelaskan tentang ratio atau perbandingan antara lebar dengan tinggi dari sebuah Pixel dalam sebuah gambar. Frame aspect ratio menggambarkan perbandingan lebar dengan tinggi pada dimensi frame dari sebuah gambar. Sebagai contoh, D1 NTSC memiliki pixel aspect ratio 0.9 (0.9 lebar dari 1 unit tinggi) dan memiliki pula pixel aspect ratio 4:3 (4 unit lebar dari 3 unit tinggi). Beberapa format video menggunakan frame aspect ratio yang sama tetapi memakai pixel aspect ratio yang berbeda. Sebagai contoh, beberapa format NTSC digital menghasilkan sebuah 4:3 frame aspect ratio dengan square pixel (1.0 pixel aspect ratio) dan dengan resolusi 640 x 480. sedangkan D1 NTSC menghasilkan frame aspect ratio yang sama yaitu 4:3 tetapi menggunakan rectangular pixel (0.9 pixel aspect ratio) dengan resolusi 720 x 486. Pixel yang dihasilkan oleh format D1 akan selalu bersifat rectangular atau bidang persegi, akan berorientasi vertikal dalam format NTSC dan akan berorientasi horisontal dalam format PAL. Jika menampilkan rectangular pixel dalam sebuah monitor square pixel tanpa alterasi maka gambar yang bergerak akan berubah bentuk atau mengalami distorsi. Contohnya lingkaran akan berubah menjadi oval. Tetapi bagaimanapun juga apabila ditampilkan pada monitor broadcast, gambar gerak akan ditampilkan secara benar.

Resolusi Spasial dan Frame Size : Lebar dan tinggi frame video disebut dengan frame size, yang menggunakan satuan piksel, misalnya video dengan ukuran frame 640×480 piksel. Dalam dunia video digital, frame size disebut juga dengan resolusi. Semakin tinggi resolusi gambar maka semakin besar pula informasi yang dimuat, berarti akan semakin besar pula kebutuhan memory untuk membaca informasi tersebut. Misalnya untuk format PAL D1/DV berukuran 720×576 piksel, format NTSC DV 720×480 piksel dan format PAL VCD/VHS (MPEG-1) berukuran 352×288 piksel sedangkan format NTSC VCD berukuran 320×240 piksel.

Level Bit : Dalam dunia komputer, satuan bit merupakan unit terkecil dalam penyimpanan informasi. Level bit atau Bit depth menyatakan jumlah atau banyaknya bit yang disimpan untuk mendeskripsikan warna suatu piksel. Sebuah gambar yang memiliki 8 bit per piksel dapat menampilkan 256 warna, sedangkan gambar dengan 24 bit dapat menampilkan warna sebanyak 16 juta warna. Komputer (PC) menggunakan 24 bit RGB sedang sinyal video menggunakan standar 16 bit YUV sehingga memiliki jangkauan warna yang terbatas. Untuk itu perlu berhati-hati apabila membuat video untuk ditayangkan di TV, karena tampilan warna di layar monitor PC berbeda dengan tampilan di layar TV. Penentuan bit depth ini tergantung pada sudut pemisah antara gambar yang diterima oleh kedua mata. Sebagai contoh, pada layar datar, persepsi kedalaman suatu benda berdasarkan subyek benda yang tampak.

Laju Bit : Laju bit disebut juga dengan nama laju data. Laju bit menentukan jumlah data yang ditampilkan saat video dimainkan. Laju data ini dinyatakan dalam satuan bps (bit per second). Laju data berkaitan erat dengan pemakaian dan pemilihan codec (metode kompresi video). Beberapa codec menghendaki laju data tertentu, misalnya MPEG-2 yang digunakan dalam format DVD dapat menggunakan laju bit maksimum 9800 kbps atau 9,8 Mbps, sedangkan format VCD hanya mampu menggunakan laju bit 1,15 Mbps.

Sama halnya dengan file suara dan gambar, teknik kompresi dari video menghasilkan banyak format file video bermunculan. Berikut adalah formati file video yang lazim digunakan:

ASF (Advanced System Format)

Dibuat oleh Microsoft sebagai standar audio/video streaming format
Bagian dari Windows Media framework
Format ini tidak menspesifikasikan bagaimana video atau audio harus di encode, tetapi sebagai gantinya menspesifikasikan struktur video/audio stream. Berarti ASF dapat diencode dengan codec apapun.
Dapat memainkan audio/video dari streaming media server, HTTP server, maupun lokal.
Beberapa contoh format ASF lain adalah WMA dan WMV dari Microsoft.
Dapat berisi metadata seperti layaknya ID3 pada MP3
ASF memiliki MIME “type application/vnd.ms-asf” atau “video/x-ms-asf”.
Software : Windows Media Player

MOV (Quick Time)

Dibuat oleh Apple
Bersifat lintas platform.
Banyak digunakan untuk transmisi data di Internet.
Software: QuickTime
Memiliki beberapa track yang terdiri dari auido, video, images, dan text.

MPEG (Motion Picture Expert Group)

Merupakan file terkompresi lossy.
MPEG-1 untuk format VCD dengan audio berformat MP3.
MPEG-1 terdiri dari beberapa bagian:

Synchronization and multiplexing of video and audio.
Compression codec for non-interlaced video signals.
Compression codec for perceptual coding of audio signals.
MP1 or MPEG-1 Part 3 Layer 1 (MPEG-1 Audio Layer 1)
MP2 or MPEG-1 Part 3 Layer 2 (MPEG-1 Audio Layer 2)
MP3 or MPEG-1 Part 3 Layer 3 (MPEG-1 Audio Layer 3)
Procedures for testing conformance.
Reference software

MPEG-1 beresoluasi 352×240.
MPEG-1 hanya mensupport progressive scan video.
MPEG-2 digunakan untuk broadcast, siaran untuk direct-satelit dan cable tv.
MPEG-2 support interlaced format.
MPEG-2 digunakan dalam/pada HDTV dan DVD video disc.
MPEG-4 digunakan untuk streaming, CD distribution, videophone dan broadcast.
MPEG-4 mendukung digital rights management.

DivX

Salah satu video codec yang diciptakan oleh DivX Inc.
Terkenal dengan ukuran filenya yang kecil karena menggunakan

MPEG4 Part 2 compression.

Versi pertamanya yaitu versi 3.11 diberi nama “DivX ;-)”
DivX bersifat closed source sedangkan untuk versi open sourcenya adalah XviD yang mampu berjalan juga di Linux.

Windows Media Video (WMV)

Codec milik Microsoft yang berbasis pada MPEG4 part 2
Software: Windows Media Player, Mplayer, FFmpeg.
WMV merupakan gabungan dari AVI dan WMA yang terkompres, dapat berekstensi wmv, avi, atau asf.

Video terdiri dari banyak gambar diam yang tersusun hingga jika gambar tersebut berganti-ganti dengan kecepatan tinggi dan dilihat oleh mata manusia akan tampak bergerak. Aplikasi penggunaan umum dari teknologi video adalah televisi (video lebih intensif digunakan di dunia penyiaran/broadcasting). Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi, video dapat juga digunakan dalam aplikasi teknik, saintifik, film televisi, film layar lebar dan keamanan seperti kamera pengawas keamanan, atau pengawasan pengamatan sains dan sebagainya. Video adalah rangkaian gambar yang berupa sinyal gambar elektromagnetik.

Pembuatan video diilhami dari konsep Motion Pictures Film (atau film gambar bergerak) yang sudah ada terlebih dulu (tahun 1889). Film macam ini dinamakan sebagai film seluloid. Gambar tertempel di dalam pitanya. Sementara video juga memiliki konsep yang sama dimana gambar dilekatkan ke dalam pita penyimpanan video. Hanya saja, gambar yang disimpan oleh kamera video berbeda dengan gambar yang disimpan oleh pita film seluloid. Di dalam pita video, gambar ditrasfer ke dalam bentuk gelombang-gelombang transfersal yang sering disebut dengan “sinyal video”. Perlu diingat juga, video ini tumbuh didasari dengan kebutuhan untuk siaran televisi (Television Broadcasting) yang telah ditemukan pada tahun 1936.

Sinyal video direkam dan disimpan ke dalam bentuk yang tampak secara fisik. Dilihat dari cara penyimpanannya dapat dibagi menjadi 2 bentuk:

Pita Elektromagnetic.

Sistem penyimpanan video ini disimpan diatas pita magnetik atau biasa kita sebut kaset video (Videotape). Ketika kaset diputar, maka pita magnetik akan bergerak. Gelombang-gelombang video tersebut dibaca dan diterjemahkan ke dalam bentuk gambar analog (atau yang kita lihat secara visual) oleh alat yang bernama Video Head. Alat ini berada di dalam pemutar video atau Video Player. Format dari pita video ini banyak sekali seiring dengan perkembangan jaman yang akan nanti kita bahas satu-per satu di bab selanjutnya.

Media Penyimpanan Digital (Digital Storage)

Sistem penyimpanan video berupa media digital seperti Compact Disc (CD), Digital Versetail Disc (DVD), Blue-Ray Disc, Multimedia Card (MMC), Compact Flash (CF) Card, Hard Disk, dan sebagainya. Video yang disimpan di dalam media penyimpanan digital disimpan dalam bentuk data-data biner. Apa itu biner? Sistem pendataan yang hanya merujuk angka 0 (=tidak) dan angka 1 (=ya). Sistem biner ini akan mereproduksi warna sesuai dengan kebutuhan. Untuk dapat membaca video yang berada dalam media penyimpanan digital, kita membutuhkan alat yang sering kita sebut processor (prosesor) yang menterjemahkan data biner ke dalam bentuk gambar analog (atau yang kita lihat secara visual).

Kemudian perlu diingat bahwa jika setiap orang punya 1 player video, bayangkan jika seluruh manusia di bumi punya player video dengan cara kerja yang berbeda. Produsen-produsen videopun banyak sekali. Pasti akan kerepotan memutar video yang satu dengan video yang lain. Melihat itu, mulailah muncul kesepakatan-kesepakatan untuk menyamakan konsep standar video. Serikat Industri Film & Broadcasting (SMPTE, Society of Motion Picture and Television Engineers) di dunia pada tahun 1939 mulai membuat standar penyiaran, yang juga digunakan sebagai standar sistem video:

NTSC (National Television System(s) Comitee)

Adalah kesepakatan sistem video serta sistem penyiaran milik Amerika Serikat. Kemudian sistim ini digunakan oleh beberapa negara bekas jajahan sekutu (Amerika Serikat), seperti Jepang dan Korea Selatan.

PAL (Phase Alternation by Line)

Merupakan penemuan orang Jerman bernama Walter Bruch yang bekerja di Telefunken GmBH. Pertama kali dikenalkan pada tahun 1967. Banyak digunakan oleh negara-negara Eropa, Asia dan Timur Tengah. Pada tahun 1962 TVRI muncul, standar inilah yang digunakan oleh Indonesia.

SECAM (Séquentiel Couleur Avec Mémoire)

Sistem ini tidak begitu populer. Digunakan di Brazil dan Perancis. Secara konsep mirip dengan sistem PAL. Karena memang SECAM adalah bawaan Hendry de France dari perusahaan RCA Technologies GmBH, Perancis yang membeli Telefunken.

Pada perkembangannya kemudian standar-standar diatas berkembang dengan sendirinya sesuai dengan perkembangan jaman pada wilayah (negara) masing-masing. PAL misalnya, berkembang menjadi 2 jenis : M/PAL, N/PAL dan PAL-PLUS. Untuk NTSC berkembang menjadi NTSC 3.58 dan NTSC 4.43. Sedangkan SECAM mengeluarkan format baru (untuk Uni Sovyet) yaitu MESECAM. Setiap jenis standar memiliki karakteristik yang berbeda sendiri-sendiri. Mulai dari banyaknya gambar di setiap detiknya, ukuran bingkai gambarnya, hingga penerapan jumlah warna berbeda antar standar.

Pada prakteknya, proyeksi cahaya pada pesawat televisi CRT (Catode Ray Tube) bekerja secara menggaris horizontal, cahaya tidak di ‘semprot’ seperti proyektor pada layar bioskop (sistem penyemprotan seperti ini dikenal dengan istilah Progressive). Jika diperlambat 1/10.000 detik, maka akan tampak bahwa televisi hanya memberi titik-titik yang muncul bergantian secara horizontal dari pojok kiri atas televisi hingga memenuhi seluruh layar. Banyaknya garis horizontal yang harus di jalani oleh titik sinar katoda pada televisi sistem PAL berjumlah 625 garis selama 1/50 detik, dan pada sistim NTSC berjumlah 525 garis selama selama 1/60 detik . Berikut daftar garis horizontal yang dibutuhkan televisi, sesuai dengan standart televisi yang diciptakan.

Resolusi Gambar Video

Berkembangnya zaman menuntut sebuah tekhnologi yang semakin praktis dan kualitas yang semakin baik. Kualitas tercipta karena pemenuhan jumlah garis sesuai dengan kebutuhan televisi berbanding dengan ukuran gambar yang diciptakannya. Berikut tabel jumlah garis horizontal dengan ukuran gambar (resolusi, dalam satuan pixel ) untuk beberapa media rekam yang sudah tidak asing dan digunakan oleh media penyiaran maupun masyarakat, dari resolusi yang paling rendah hingga paling tinggi.

PAL		NTSC		Line	Video Format
352 x 288		350 x 240		200 lines	Video Compact Disk (VCD)
350 x 311		330 x 270		250 lines	U-Matic, Betamax, VHS, Video8
420 x 400		400 x 285		300 lines	Super Betamax, Betacam
440 x 384		440 x 364		340 lines	Betacam SP (standart sistem siaran televisi analog)
560 x 480		540 x 480		420 lines	Laser Disc (LD), Super VHS (S-VHS), Hi8
670 x 576		640 x 480		500 lines	Enhanced Definitions Betamax
768 x 576		720 x 540		520 lines	DVD, DV (miniDV), DVCam, DVCPRO, Digital8, Digital Betacam
720 x 576		720 x 486
720 x 576 (Anamorphic)		720×486 (Anamorphic)		480 lines	Widescreen System : DVD, DV (miniDV), DVCam, DVCPro, Digital8, Digital Betacam
1024 x 576		864 x 486
HDV Format	1280 x 720			720 lines	Digital VHS (D-VHS), HD-DVD, Blue-Ray, HDV (miniDV)
	1440 x 1080			1080 lines	Blue-Ray, Full-HDV (miniDV)
	1920 x 1080				D-VHS, HD DVD, Blu-ray, HDCAM SR
Digital Cinema	2K		2048 x 1152		ARRICAM D-20 (2K), Silicon Imaging SI-2K (2K), RedOne (4K), Dalsa Corporation Origin (4K). (Format Digital Cinema memang format video, tetapi tidak ditujukan kepada broadcaster, melainkan kepada produsen film)
	3K		3072 x 1728
	4K		4096 x 2304

Berkembangnya tekhnologi video membuat ukuran gambar yang tercipta pada video berkembang. Begitu juga kualitasnya.

Keterangan : Tabel yang tulisannya dibold adalah ukuran gambar Square Pixel, dimana pixel sesuai dengan aspect ratio.

Ukuran tersebut adalah ukuran asli gambar yang di televisi. Sementara yang lain adalah gambar yang ter-resize yang kemudian menyesuaikan ukurannya sesuai dengan aspect rationya.

Anamorphic : Adalah ketika gambar seperti pada layar televisi biasa ditarik kanan-kirinya sehingga menjadi layar lebar.

Diagram 1.1. Perbandingan ukuran gambar video – Dimulai sejak teknologi DV hingga HDV 1080i/p.

Singkatnya, resolusi video memiliki satuan ‘garis horizontal’ (horizontal scan) untuk analog video dan satuan ‘pixel’ untuk format digital video. Pada era digital (seperti sekarang), standar ukuran resolusi televisi adalah 720/704/640×480i60 untuk NTSC dan 768/720×576i50 untuk PAL untuk SECAM. Atau jika dibaca dengan resolusi analog, berarti video digital memiliki garis horizontal sebanyak 486 line untuk NTSC atau 576 line untuk PAL. Stasiun TV analog masih menggunakan sistim garis horizontal. Walaupun sistim perekaman mereka sudah menggunakan teknologi digital dengan garis horizontal yang berjumlah (PAL) 576 line, tetapi siaran yang masih analog menurunkan resolusi menjadi 400 line.

Guru Go Blog