BAB III CITRA DIGITAL

Citra digital merupakan komponen fundamental dalam dunia teknologi modern, mulai dari fotografi hingga pencitraan medis. Memahami dasar-dasarnya adalah langkah awal untuk siapa saja yang tertarik pada bidang Pengolahan Citra Digital (PCD). Berikut adalah ringkasan formal mengenai konsep-konsep inti citra digital, berdasarkan materi yang ada.

A. Akuisisi Citra: Proses Penciptaan Citra Digital

Akuisisi citra adalah proses mengubah gambaran dunia nyata menjadi data digital. Proses ini dimulai ketika cahaya dari suatu objek dipantulkan dan diproyeksikan oleh lensa kamera ke sebuah sensor. Citra di dunia nyata bersifat kontinu, sehingga diperlukan dua langkah utama untuk mendigitalisasikannya:

1. Sampling: Ini adalah proses mengubah sinyal kontinu menjadi sinyal diskrit. Pada dasarnya, ini adalah proses "mengambil" sampel-sampel dari gambar pada koordinat tertentu. Kualitas hasil sampling ditentukan oleh resolusi, semakin tinggi resolusinya, semakin presisi citra digital yang dihasilkan.
2. Kuantisasi (Quantization): Setelah sampling, proses ini mengubah nilai-nilai sampel (yang bisa jadi tak terhingga) menjadi rentang nilai bilangan bulat yang terbatas. Sebagai contoh, pada citra grayscale, rentang ini biasanya 0 hingga 255 (merepresentasikan 2^8 atau 256 tingkat keabuan). Proses ini dilakukan oleh pengubah sinyal analog ke digital (ADC).

B. Jenis-Jenis Utama Citra Digital

Citra digital dapat dikategorikan berdasarkan cara mereka menyimpan informasi warna dan intensitas.

1. Citra Berwarna (True Color Image)

Citra ini umumnya menggunakan 3 kanal (saluran) warna, yaitu Merah (Red), Hijau (Green), dan Biru (Blue), yang dikenal sebagai model RGB. Karena setiap piksel pada setiap kanal biasanya memerlukan 8-bit data (nilai 0-255) 9, total data per piksel adalah 3 \times 8-bit = 24 bit. Inilah mengapa citra ini sering disebut 24 bit color image dan mampu menampilkan sekitar 16,7 juta variasi warna.

2. Citra Berwarna dengan Transparansi

Adalah pengembangan dari citra berwarna yang menambahkan satu kanal ekstra yang disebut Alpha (A). Kanal ini khusus menyimpan informasi transparansi, yang berguna untuk menghilangkan background objek. Dengan model RGBA (Red, Green, Blue, Alpha) , citra ini memerlukan penyimpanan 32-bit per piksel. Perlu dicatat bahwa tidak semua format file mendukung transparansi PNG dan GIF mendukungnya, tetapi JPG tidak.

3. Citra Grayscale 

Dikenal juga sebagai foto "hitam putih", citra ini sebenarnya hanya memiliki 1 kanal yang merepresentasikan derajat keabuan atau intensitas cahaya. Setiap piksel biasanya disimpan sebagai nilai 8-bit, yang berarti ada 256 kemungkinan tingkat keabuan (dari hitam pekat hingga putih murni).

4. Citra Biner (Binary Image)

Adalah bentuk citra paling sederhana, di mana setiap piksel hanya memiliki 2 kemungkinan nilai: 0 (hitam) atau 1 (putih). Akibatnya, citra ini hanya membutuhkan 1-bit penyimpanan per piksel. Citra biner dibuat dari citra grayscale melalui proses yang disebut thresholding (pengambangbatasn). Sebuah nilai ambang batas ditentukan; piksel dengan nilai di atas ambang batas menjadi 1 (putih), dan yang di bawahnya menjadi 0 (hitam).

5. Citra Terindeks (Indexed Image) 

Adalah metode penyimpanan citra berwarna secara efisien. Daripada menyimpan nilai RGB (24-bit) untuk setiap piksel, citra ini menyimpan satu nilai indeks (misalnya, 8-bit). Nilai indeks ini kemudian digunakan untuk mencari warna sebenarnya dalam sebuah palet warna atau Look-Up Table (LUT) yang disimpan bersama citra tersebut.

C. Format File dan Struktur Citra

Memahami bagaimana citra disimpan juga penting.

Bitmap vs. Vektor

1. Bitmap (Raster): Adalah citra yang terbentuk dari kumpulan kotak-kotak kecil yang disebut piksel. Setiap piksel memiliki lokasi dan warna spesifik. Kelemahan utamanya adalah gambar akan terlihat "pecah" atau kabur ketika diperbesar.
2. Vektor: Citra ini terbentuk dari unsur garis dan kurva yang didefinisikan secara matematis. Karena berbasis rumus, citra vektor tidak akan kehilangan detail atau "pecah" meskipun diperbesar berkali-kali lipat

Struktur Umum File Citra

Secara umum, file citra digital memiliki tiga bagian utama:

1. Header: Berisi informasi metadata tentang citra, seperti tipe, dimensi (lebar dan tinggi), model warna, dan informasi pengambilan gambar.
2. Palet Warna (Colormap): Bagian opsional yang digunakan khusus untuk citra terindeks.
3. Data: Bagian inti yang berisi nilai-nilai aktual dari setiap piksel yang membentuk gambar.

Ekstensi File yang Umum

1. PNG (Portable Network Graphics): Format serbaguna yang mendukung lossless compression (kompresi tanpa kehilangan data), transparansi (kanal alpha), dan berbagai jenis citra (true color, grayscale, indexed).
2. JPEG (Joint Photographic Expert Group): Sangat baik untuk citra fotografi karena menghasilkan ukuran file kecil. Namun, JPEG menggunakan lossy compression, yang berarti sebagian data gambar hilang untuk mencapai ukuran file yang lebih kecil.
3. GIF (Graphics Interchange Format): Format lama yang populer karena kemampuannya menyimpan animasi sederhana. GIF hanya mendukung citra terindeks (maksimal 8-bit atau 256 warna) dan transparansi sederhana.
4. TIFF (Tagged Image File Format): Format berkualitas tinggi dan fleksibel, sering digunakan dalam pengarsipan profesional dan fotografi karena dapat menyimpan data tanpa kompresi.
5. BMP (Bitmap File Format): Format sederhana dari Windows yang biasanya tidak terkompresi, sehingga ukuran filenya cenderung sangat besar.

D. Memahami Piksel: Kanal, Resolusi, dan Hubungan

1. Kanal Citra (Image Channels): Seperti yang telah dibahas, kanal adalah komponen yang membangun citra. Grayscale memiliki 1 kanal , RGB memiliki 3 kanal , CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) memiliki 4 kanal , dan model lain seperti HSV, YCbCr, dan Lab juga memiliki komponennya masing-masing.
2. Dimensi dan Resolusi: Dimensi adalah ukuran citra dalam satuan piksel (lebar x tinggi). Resolusi, di sisi lain, merujuk pada kepadatan piksel dalam dimensi dunia nyata, seperti dots per inch (dpi).
3. Ketetanggaan Piksel: Sebuah piksel memiliki hubungan dengan piksel di sekitarnya. Ini penting untuk operasi filtering atau deteksi tepi. 

Kesimpulan

Citra digital dibentuk melalui proses sampling (diskritisasi ruang) dan kuantisasi (diskritisasi nilai) untuk mengubah sinyal analog menjadi data digital. Citra yang dihasilkan memiliki jenis-jenis utama, yaitu citra berwarna (RGB), citra grayscale (derajat keabuan), dan citra biner (hitam/putih). Secara mendasar, citra dapat disimpan dalam format bitmap (berbasis piksel) atau vektor (berbasis matematis) , di mana pemahaman akan atribut piksel seperti kanal dan resolusi menjadi kunci dalam pengolahan citra.