PENGOLAHAN CITRA DIGITAL
Nama : Fitri Syukriasari Kelas : 03 NIM : 2014150097 2014150097
1. Persepsi Visual
Persepsi adalah proses pemahaman ataupun pemberian makna atas suatu informasi terhadap stimulus. Stimulus didapat dari proses penginderaan terhadap objek, peristiwa, atau hubungan-hubungan antar gejala yang selanjutnya diproses oleh otak. Persepsi visual didapatkan dari penglihatan. Penglihatan adalah kemampuan untuk mengenali cahaya dan menafsirkannya, salah satu dari indra. Alat tubuh yang digunakan untuk melihat adalah mata. Banyak binatang yang indra penglihatannya tidak terlalu tajam dan menggunakan indra lain untuk mengenal ilingkungannya, misalnya pendengaran untuk kelelawar. Manusia yang daya penglihatannya menurun dapat menggunakan alat bantu atau menjalani operasilasik untuk memperbaiki penglihatannya. Persepsi ini adalah persepsi yang paling awal berkembang pada bayi, dan mempengaruhi bayi dan balita untuk memahami dunianya. Persepsi visual merupakan topik utama dari bahasan persepsi secara umum, sekaligus persepsi yang biasanya paling sering dibicarakan dalam konteks sehari-hari. Proses pemahaman terhadap rangsang atau stimulus yang diperoleh oleh indera menyebabkan persepsi terbagi terbagi menjadi beberapa jenis. Ilustrasi berikut adalah contoh dari tendensi alami dari mata dalam melihat sebuah pola visual :
-
Similarity Objek yang sama akan terlihat secara bersamaan sebagai kelompok. Hal ini dapat ditentukan lewat bentuk, warna, arah, dan ukuran. Tendensi : Mata akan mengelompokkan kotak-kotak yang miring sekaligus melihat tanda tambah atau silang.
-
Continuation Penataan visual yang dapat menggiring gerak mata mengikuti ke sebuah arah tertentu. Tendensi : Gerak mata akan mengikuti ke arah kanan.
-
Proximity
Sebuah kesatuan atau pengelompokan yang terbentuk karena adanya korelasi antara elemen-elemen yang saling berdekatan. Tendensi : Pandangan mata akan menuju pertama kali kepada kelompok yang terdiri dari empat buah elemen yang saling berdekatan.
-
Closure Bentuk yang tertutup atau menyambung terlihat lebih stabil. Tendensi : Tanpa disadari mata akan mencoba menyambung bagian dari lingkaran yang terputus.
Teori-teori Persepsi Visual : a. Teori Emisi (emission theory atau extramission theory): yang mengatakan bahwa penglihatan terjadi karena ketika cahaya memancar dari mata dan dihadang oleh obyek visual. Jika kita melihat sebuah obyek secara langsung berdasarkan cahaya yang muncul dari mata dan jatuh kembali pada obyek. (Euclid dan Ptolemy). b. Teori Intromission : penglihatan terjadi karena sesuatu masuk ke dalam mata sebagai perwujudan obyek tersebut. Namun dalam teori ini cahaya tidak berperan sedikitpun. (Aristoteles). c. Alhazen menjelaskan bahwa penglihatan dan persepsi adalah bersifat subyektif 1. Sebagai contohnya adalah bagaimana seorang anak kecil dengan sedikit pengalaman mengalami kesulitan untuk memahami apa yang dia lihat. Bagi seorang anak kecil, seburuk apapun wajah ibunya baginya tidak menjadi masalah selama si anak ini tidak diberi pengertian mengenai definisi kecantikan seperti yang dipahami oleh orang dewasa 2. Keindahan itu terletak pada mata mereka yang melihatnya. Sebuah bunga yang indah dapat menarik perhatian bagi seseorang, namun bisa jadi tidak menarik bagi orang yang lain 3. Studi awal dari persepsi visual dimulai dari dua kelompok besar dari pemikiran Yunani Kuno
yang menjelaskan mengenai bagaimana
penglihatan itu mengemban tugasnya. Yang pertama adalah teori emission, sedangkan yang kedua adalah teori intromission.
4. Namun karena kedua teori persepsi visual dianggap lemah maka muncul teori berikutnya yang melengkapi kedua teori tersebut yaitu d. Teori Alhazen : penglihatan lebih utama terjadi di dalam otak dibandingkan pada mata. Dia menunjuk bahwa pengalaman seseorang mempunyai akibat pada apa yang mereka lihat dan bagaimana mereka melihat. e. Masalah utama dari persepsi visual ini tidak semata-mata apa yang dilihat manusia melalui retina matanya. Namun lebih daripada itu adalah bagaimana menjelaskan persepsi dari apa yang benar-benar manusia lihat. Karakteristik persepsi mata manusia dalam yang membedakan antara satu warna dengan warna yang lain berupa hue, saturation, dan brightness.
-
Hue merujuk ke warna yang dikenal manusia, seperti merah dan hijau. Properti ini mencerminkan warna yang ditangkap oleh mata manusia yang menanggapi berbagai nilai panjang gelombang cahaya. Sebagai contoh, bila mata menangkap panjang gelombang antara 430 dan 480 nanometer, sensasi yang diterima adalah warna biru, sedangkan jika panjang gelombang berkisar antara 570 sampai dengan 600 nm, warna yang terlihat adalah kuning (Crane, 1997), sedang campuran merah dan hijau terlihat kuning.
-
Saturation menyatakan tingkat kemurnian warna atau seberapa banyak cahaya putih yang tercampur dengan hue. Setiap warna murni bersaturasi 100% dan tidak mengandung cahaya putih sama sekali. Dengan kata lain, suatu warna murni yang bercampur dengan cahaya putih memiliki saturasi antara 0 dan 100%.
-
Brightness atau kadang disebut lightness (kecerahan) menyatakan intensitas pantulan objek yang diterima mata. Intensitas dapat dinyatakan sebaga i perubahan warna putih menuju abu-abu dan terakhir mencapai ke warna hitam, atau yang dikenal dengan istilah aras keabuan.
2. Citra Berwarna Gonzalez & Woods (2002) mendefinisikan ruang warna (atau kadang disebut sistem warna atau model warna) sebagai suatu spesifikasi sistem koordinat dan suatu subruang dalam sistem tersebut dengan setiap warna dinyatakan dengan satu titik di dalamnya. Tujuan dibentuknya ruang warna adalah untuk memfasilitasi spesifikasi warna dalam bentuk suatu standar. Ruang warna yang paling dikenal pada perangkat komputer adalah RGB, yang sesuai dengan watak manusia dalam menangkap warna. Namun, kemudian dibuat banyak ruang warna, antara lain RGB, HSI, CMYK, LUV, dan YIQ.
a. RGB
Ruang warna RGB biasa diterapkan pada monitor CRT dan kebanyakan sistem grafika komputer. Ruang warna ini menggunakan tiga komponen dasar yaitu merah (R), hijau (G), dan biru (B). Setiap piksel dibentuk oleh ketiga komponen tersebut. Model RGB biasa disajikan dalam bentuk kubus tiga dimensi, dengan warna merah, hijau, dan biru berada pada pojok sumbu. Warna hitam berada pada titik asal dan warna putih berada di ujung kubus yang berseberangan. Gambar kubus warna dengan 24 bit memperlihatkan kubus warna secara nyata dengan resolusi 24 bit. Perlu diketahui, dengan menggunakan 24 bit, jumlah warna mencapai 16.777.216.
Gambar .Skema ruang warna RGB dalam bentuk kubus
Gambar . Kubus warna dengan 24 bit RGB biasa digunakan karena kemudahan dalam perancangan hardware, tetapi sebenarnya tidak ideal untuk beberapa aplikasi. Mengingat warna merah, hijau, dan biru sesungguhnya terkorelasi erat, sangat sulit untuk beberapa algoritma
pemrosesan citra (Crane, 1997). Sebagai contoh, kebutuhan untuk memperoleh warna alamiah seperti merah dengan menggunakan RGB menjadi sangat kompleks mengingat komponen R dapat berpasangan dengan G dan B, dengan nilai berapa saja. Hal ini menjadi mudah jika menggunakan ruang warna HLS ataupun HSV .
Setiap piksel pada citra warna mewakili warna yang merupakan kombinasi dari ketiga warna dasar RGB. Setiap titik pada citra warna membutuhkan data sebesar 3 byte. Setiap warna dasar memiliki intensitas tersendiri dengan nilai minimum nol (0) dan nilai maksimum 255 (8 bit). RGB didasarkan pada teori bahwa mata manusia peka terhadap panjang gelombang 630nm (merah), 530 nm (hijau), dan 450 nm (biru).
Gambar Representasi Warna pada RGB Pada gambar di atasdapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: 1) RGB terdiri dari tiga warna utama, yaitu merah, hijau, dan biru. 2) Campuran dua warna pada RGB menghasilkan warna baru, yaitu kuning = merah + hijau, cyan = hijau + biru, dan magenta = biru + merah. 3) Bila seluruh warna merah, hijau, dan biru dicampur akan menghasilkan warna putih. 4) Bila warna merah, hijau, dan biru tidak dicampur maka akan menghasilkan warna hitam. 5) Jenis warna lain akan dihasilkan oleh variasi campuran warna dan intensitas campuran setiap warna Citra berwarna, atau biasa dinamakan citra RGB, merupakan jenis citra yang menyajikan warna dalam bentuk komponen R (merah), G (hijau), dan B (biru). Setiap komponen warna menggunakan 8 bit (nilainya berkisar antara 0 sampai dengan 255). Dengan demikian, kemungkinan warna yang
bisa disajikan mencapai 255 x 255 x 255 atau 16.581.375 warna. Tabel 1 berikut menunjukkan contoh warna dan nilai R,G, dan B.
Tabel. Warna dan Nilai Penyusun Warna
Perlu diketahui juga bahwa, sebuah warna tidak hanya dinyatakan dengan komposisi R, G, dan B tunggal. Pada tabel 1 terlihat bahwa warna merah mempunyai R=255, G=0, dan B=0. Namun, komposisi R=254, G=1, B=1 juga berwarna merah. Sementara itu, gambar 1 berikut menunjukkan pemetaan warna dalam ruang berdimensi tiga. Dan gambar 2 menunjukkan keadaan suatu citra dan representasi warnanya.
Gambar Warna RGB dalam ruang berdimensi tiga
Gambar Citra berwarna dan representasi warnanya setiap piksel dinyatakan dengan nilai R,G dan B Melalui matlab, citra berwarna dapat dibaca dengan imread. Contohnya :
Perhatikan, ketika dicoba mengenakan size pada gambar, hasilnya menunjukkan gambar merupakan larik berdimensi tiga, dengan dimensi ketiga berisi tiga buah nilai. Hal inilah yang membedakan dengan citra berskala keabuan. Secara umum, larik hasil pembacaan citra berwarna dapat digambarkan seperti berikut.
Gambar Hasil pembacaan citra berwarna
Dimensi ketiga menyatakan komponen R, G, B. Indeks pertama menyatakan komponen R, indeks kedua menyatakan komponen G, dan indeks ketiga menyatakan komponen B. Berikut adalah cara untuk mendapatkan komponen R, G, dan B pada larik gambar di atas:
b. CMYK
Cyan Magenta Yellow Key, atau sering disingkat sebagai CMYK adalah proses pencampuran pigmen yang lazim digunakan percetakan. Tinta process cyan, process magenta, process yellow, process black dicampurkan dengan komposisi tertentu dan akurat sehingga menghasilkan warna tepat seperti yang diinginkan. Bahkan bila suatu
saat diperlukan, warna ini dengan mudah bisa dibentuk kembali. Sistem CMYK juga digunakan oleh banyak printer kelas bawah karena keekonomisannya. CMYK (adalah kependekan dari cyan, magenta, yellow-kuning, dan warna utamanya (black-hitam), dan seringkali dijadikan referensi sebagai suatu proses pewarnaan dengan mempergunakan empat warna) adalah bagian dari model pewarnaan yang sering dipergunakan dalam pencetakan berwarna. Namun ia juga dipergunakan untuk menjelaskan proses pewarnaan itu sendiri. Meskipun berbeda beda dari setiap tempat pencetakan, operator surat kabar, pabrik surat kabar dan pihak pihak yang terkait, tinta untuk proses ini biasanya, diatur berdasarkan urutan dari singkatan tersebut. Model ini, baik sebagian ataupun keseluruhan, biasanya ditimpakan dalam gambar dengan warna latar putih (warna ini dipilih, dikarenakan dia dapat menyerap panjang struktur cahaya tertentu). Model seperti ini sering dikenal dengan nama "subtractive", karena warna-warnanya mengurangi warna terang dari warna putih. Dalam model yang lain "additive color", seperti halnya RGB (Red-Merah, GreenHijau, Blue-Biru), warna putih menjadi warna tambahan dari kombinasi warna-warna utama, sedangkan warna hitam dapat terjadi tanpa adanya suatu cahaya. Dalam model CMYK, berlaku sebaliknya: warna putih menjadi warna natural dari kertas atau warna latar, sedangkan warna hitam adalah warna kombinasi dari warna-warna utama. Untuk menghemat biaya untuk membeli tinta, dan untuk menghasilkan warna hitam yang lebih gelap, dibuatlah satu warna hitam khusus yang menggantikan warna kombinasi dari cyan, magenta dan kuning.Model warna CMY (cyan, magenta, yellow) mempunyai hubungan dengan RGB sebagai berikut:[
]=[111]−[
].
Dalam hal ini, R, G, dan B berupa nilai warna yang telah dinormalisasi, dengan jangkauan [0, 1]. Pada CMY, warna hitam diperoleh jika C, M, dan Y bernilai sama. Namun, pada aplikasi printer, warna hitam ditambahkan tersendiri sehingga membentuk CMYK, dengan K menyatakan warna hitam. Alasannya, kalau ada warna hitam, warna dapat diambilkan secara langsung dari tinta hitam, tanpa perlu mencampur dengan warna lain. Lagipula, tinta warna hitam lebih murah daripada tinta berwarna dan paling sering digunakan terutama untuk teks. Gambar Warna-warna lain dapat dibentuk melalui kombinasi tiga warna dasar
Cyan, Magenta, dan Yellow merupakan warna skunder atau alternatif dari warna primer, yaitu RGB. Konversi RGB ke CMY =
[] = [11]−[] 1
. Untuk
menghasilkan nilai warna yang lebih baik, CMY diperbaiki dengan CMYK. CMYK ditujukan untuk menambahkan warna yang keempat, yaitu black . Disebut juga dengan “ four- color printing ” yang didapatkan dari CMY dan Black.
c. HIS
Model warna RGB dan CMY sangat cocok untuk perangkat keras, namun keduanya tidak cocok untuk mendeskripsikan warna berdasarkan interpretasi manusia, sehingga muncullah model warna HSI yang memperhitungkan hue, saturasi, dan intensitas warna. HSI akan menghasilkan warna yang lebih natural dari RGB dan CMYK.
Hue (H), Saturation (S), Intensitas (I)
Hue : Mendeskripsikan warna murni
Saturation : derajat banyaknya warna murni dilunakkan dengan warna putih.
Intensitas : menggabungkan informasi warna dari H dan S. Hue dintentukan dari warna merah, saturation ditentukan berdasarkan jarak
dari sumbu. Warna pada permukaan model solid dibentuk dari saturation penuh, yaitu warna murni, dan spectrum tingkat keabuan.
3. Citra Keabuan
Citra grayscale merupakan citra digital yang hanya memiliki satu nilai kanal pada setiap pikselnya, artinya nilai dari Red = Green = Blue. Nilai-nilai tersebut digunakan untuk menunjukkan intensitas warna. Citra yang ditampilkan dari citra jenis ini terdiri atas warna abu-abu, bervariasi pada warna hitam pada bagi an yang intensitas terlemah dan warna putih pada intensitas terkuat. Citra grayscale berbeda dengan citra ”hitam - putih”, dimana pada konteks komputer, citra hitam putih hanya terdiri atas 2 warna saja yaitu ”hitam” dan ”putih” saja. Pada citra grayscale wa rna bervariasi antara hitam dan putih, tetapi variasi warna diantaranya sangat banyak. Citra grayscale seringkali merupakan perhitungan dari intensitas cahaya pada setiap piksel pada spektrum elektromagnetik single band. Citra grayscale disimpan dalam format 8 bit untuk setiap sample piksel, yang memungkinkan sebanyak 256 intensitas. Untuk mengubah citra berwarna yang mempunyai nilai matrik masing-masing R, G dan B menjadi citra grayscale dengan nilai X, maka konversi dapat dilakukan dengan mengambil rata-rata dari nilai R, G dan B sehingga dapat dituliskan menjadi: X = (R+G+B)/3 Warna = RGB(X, X, X)
4. Cara Mengubah Citra Analog Menjadi Citra Analog
Citra analog adalah citra yang bersifat kontinu, seperti gambar pada monitor televisi, foto sinar-X, foto yang tercetak dikertas foto, lukisan, pemandangan, hasil CT scan, gambar-gambar yang terekam pada pita kaset, dan lain-lain sebagainya. Citra analog tidak dapat direpresentasikan dalam komputer sehingga tidak dapat diproses dikomputer secara langsung. Oleh sebab itu, agar citra ini dapat diproses dikomputer, proses konversi analog ke digital harus dilakukan terlebih dahulu. Citra analog dihasilkan dari alat-alat analog, video kamera analog, kamera foto analog, Web Cam, CT scan, sensor ultrasound pada system USG, dan lain-lain . Citra Digital adalah citra yang dapat diolah oleh komputer dan citra digital yaitu gambar pada bidang dua dimensi. Dalam tinjauan matematis, citra merupakan fungsi kontinu dari intensitas cahaya pada bidang dua dimensi. Ketika sumber caha ya menerangi objek, objek memantulkan kembali sebagian cahaya tersebut. P antulan ini ditangkap oleh alat-alat pengindera optik, misalnya mata manusia, kamera, scanner dan sebagainya. Bayangan objek tersebut akan terekam sesuai intensitas pantulan cahaya. Ketika alat optik yang merekam pantulan cahaya itu merupakan mesin digital, misalnya kamera digital, maka citra yang dihasilkan merupakan citra digital. Pada citra digital, kontinuitas intensitas cahaya dikuantisasi sesuai resolusi alat perekam.
Citra digital tidak selalu merupakan hasil langsung data rekaman suatu sistem. Kadang-kadang hasil rekaman data bersifat kontinu seperti gambar pada monitor televisi, foto sinar-x dan lain sebagainya. Dengan demikian untuk mendapatkan suatu citra digital diperlukan suatu proses konversi, sehingga citra tersebut selanjutnya dapat diproses dengan komputer. Untuk mengubah citra bersifat kontinu menjadi citra digital diperlukan proses pembentukan kisi-kisi arah horizontal dan vertikal, sehingga diperoleh gambar dalam bentuk array dua dimensi. Proses tersebut dikenal sebagai proses digitasi atau sampling. Pada digitasi atau sampling dilakukan pembagian gambar kepada bagian kecil supaya dapat mewakili kandungan gambar. Pembagian dilakukan kepada segiempat kecil ( grid ) yang dipanggil pixel ( picture element or pixel ). Setiap pixel adalah sample gambar asal yang diambil dari domain ruang ( spatial domain ). Proses yang diperlukan selanjutnya adalah proses kuantisasi. Dalam proses ini tingkat keabuan setiap pixel dinyatakan dengan suatu harga integer. Batas-batas harga integer atau besarnya daerah tingkat keabuan yang digunakan untuk menyatakan tingkat keabuan pixel akan menentukan resolusi kecerahan dari gambar yang diperoleh. Kalau digunakan 3 bit untuk menyimpan harga integer tersebut, maka akan diperoleh sebanyak 8 tingkat keabuan. Makin besar tingkat keabuan yang digunakan makin baik gambar yang akan diperoleh karena kontinuitas dari tingkat keabuan akan semakin tinggi sehingga mendekati citra aslinya.
