SUBBAB 1: Pendahuluan

Setelah selesai mempelajari materi, mahasiswa diharapkan:

• Mampu memahami konsep citra digital.
• Mampu mengenal jenis-jenis citra digital.

Citra adalah gambar dua dimensi yang bisa dilihat di layar komputer atau perangkat digital lainnya. Gambar terdiri dari banyak titik kecil yang disebut piksel (picture elements). Setiap piksel adalah bagian terkecil dari citra yang menunjukkan satu titik tertentu dan setiap piksel memiliki nilai yang menentukan warna atau kecerahannya. Dalam citra digital, piksel-piksel ini disusun dalam bentuk grid atau matriks, di mana baris dan kolom menunjukkan posisi masing-masing titik pada gambar.

Di bawah ini adalah citra berukuran 16×16 (16 baris dan 16 kolom) beserta nilai pikselnya, hal ini menunjukkan bagaimana komputer melihat gambar tersebut sebagai kumpulan angka (piksel).

Apa yang kita lihat	Apa yang komputer lihat

Gambar 1.6 Gambar wanita 16x16 dan nilai pikselnya

Pada gambar di atas, terlihat bahwa komputer merepresentasikan gambar sebagai kumpulan piksel yang tersusun dalam bentuk grid. Karena ukuran gambar adalah 16 x 16, maka terdapat 16 baris dan 16 kolom piksel, yang masing-masing menyimpan informasi warna. Setiap piksel tersebut berkontribusi membentuk keseluruhan citra sebagaimana yang kita lihat pada tampilan akhir. Nilai pada setiap piksel merepresentasikan tingkat kecerahan, di mana semakin tinggi nilainya, semakin terang atau mendekati putih warna piksel tersebut, dan sebaliknya, semakin rendah nilainya, semakin gelap atau mendekati hitam.

Semakin besar ukuran piksel dalam sebuah gambar, semakin jelas tampilan gambar tersebut. Hal ini karena jumlah piksel per unit area meningkat, sehingga lebih banyak detail yang dapat direpresentasikan dalam gambar. Sebagai contoh, jika ukuran gambar diperbesar menjadi 32 x 32 atau lebih, maka setiap piksel akan lebih kecil, memungkinkan gambar untuk menampilkan lebih banyak detail dan kualitas visual yang lebih tinggi. Sebaliknya, jika ukuran piksel lebih kecil (misalnya 8 x 8), gambar akan terlihat lebih buram atau terpixelated karena jumlah piksel yang lebih sedikit untuk merepresentasikan keseluruhan citra. Gambar 1.7 menunjukkan perbedaan hasil citra pada berbagai ukuran, yaitu 256×256, 64×64, 16×16, dan 8×8.

256×256	64×64	16×16	8×8

Gambar 1.7 Perbedaan citra di berbaga ukuran

Citra RGB adalah salah satu bentuk representasi gambar digital yang paling umum digunakan dalam berbagai perangkat elektronik seperti kamera digital, monitor komputer, televisi, dan ponsel pintar. Gambar di bawah ini memperlihatkan contoh-contoh citra RGB (citra berwarna).

Gambar 1.8 Contoh citra RGB

Istilah RGB berasal dari singkatan tiga warna dasar cahaya, yaitu:

• 🔴 Merah (Red)
• 🟢 Hijau (Green)
• 🔵 Biru (Blue)

Berikut adalah contoh citra berukuran 8×8 piksel beserta nilai-nilai pikselnya yang terbagi ke dalam tiga matriks warna, yaitu matriks R (merah), G (hijau), dan B (biru).

Citra Ukuran 8×8

Matriks R (Red)	Matriks G (Green)	Matriks B (Blue)

Gambar 1.9 Contoh piksel citra RGB

Gambar 1.8 menunjukkan citra digital berukuran 8×8 beserta tiga matriks yang merepresentasikan nilai warna dari setiap piksel dalam tiga saluran warna utama: merah (R), hijau (G), dan biru (B). Setiap angka dalam matriks menunjukkan intensitas warna dari 0 sampai 255, di mana semakin tinggi nilainya, semakin terang warna tersebut. Kombinasi dari nilai-nilai dalam ketiga matriks ini digunakan untuk membentuk warna akhir dari tiap piksel dalam gambar. Dengan kata lain, gambar warna terbentuk dari gabungan warna merah, hijau, dan biru di setiap titiknya.

Sebagai contoh, sebuah piksel dengan nilai (255, 0, 0) akan terlihat merah terang karena hanya warna merah yang aktif, sedangkan hijau dan biru tidak menyumbang warna. Jika ketiga komponen bernilai sama, seperti (255, 255, 255), maka piksel akan terlihat putih, sedangkan (0, 0, 0) akan menghasilkan warna hitam. Kombinasi yang bervariasi antara ketiga warna ini memungkinkan kita memperoleh jutaan warna berbeda, menjadikan RGB sangat ideal untuk merepresentasikan gambar berwarna.

Gambar 1.9 mengilustrasikan cara kerja citra RGB secara visual dan konseptual, citra RGB dapat dibayangkan sebagai hasil penjumlahan dari tiga lapisan warna.

Gambar 1.10 Ilustrasi cara kerja citra RGB

Citra berwarna digunakan dalam hampir semua aplikasi visual modern, seperti pada kamera digital, layar komputer, dan video. Citra RGB memungkinkan kita merepresentasikan gambar dengan sprektum warna yang lebih kaya, mendekati cara mata manusia melihat warna di dunia nyata.

Citra grayscale memiliki sprektum warna yang terbatas pada nuansa abu-abu. Setiap piksel dalam citra ini memiliki nilai intensitas yang biasanya dinyatakan dalam rentang 0 hingga 255. Gambar 1.10 menunjukkan perbedaan antara citra berwarna dan citra Citra Grayscale.

Original Image	Grayscale Image

Gambar 1.11 Perbedaan citra berwarna dan citra grayscale

Citra grayscale adalah citra yang hanya memiliki 1 buah matriks sehingga yang ditampilkan hanyalah nilai intensitas atau dikenal juga dengan istilah derajat keabuan. Karena jenis citra ini hanya memiliki 1 matriks saja, maka citra grayscale memiliki tempat penyimpanan yang lebih hemat. Nilai 0 mewakili warna hitam total, nilai 255 mewakili warna putih total, nilai diantaranya mewakili berbagai tingkat abu-abu. Berikut adalah contoh matriks dari citra grayscale. Sama seperti contoh sebelumnya, berikut adalah contoh citra grayscale ukuran 16x16 beserta nilai pikselnya.

Citra Grayscale	Nilai Pikselnya

Gambar 1.12 Contoh piksel citra grayscale

Ada beberapa cara dalam mengonversi citra berwarna RGB ke dalam citra grayscale. Cara yang paling mudah adalah dengan meratakan semua nilai piksel RGB sesuai dengan persamaan berikut.

\( y = \frac{1}{3}(R + G + B) \)

Namun hasil konversi yang diberikan dengan menggunakan persamaan tersebut tidak terlalu bagus. Untuk mendapatkan hasil konversi yang lebih baik, persamaan di bawah ini dapat digunakan.

\( y = 0.299R + 0.587G + 0.144B \)

Citra grayscale sering digunakan karena lebih mudah diolah disbanding citra berwarna, termasuk untuk melakukan pendeteksian tepi, karena jenis citra ini masih menyimpan cukup banyak informasi visual. Gambar yang ditampilkan oleh televisi hitam putih sebenarnya menggunakan citra grayscale, bukan dalam warna hitam dan putih. Namun di kalangan masyarakat istilah foto hitam putih maupun televisi hitam putih sudah terbiasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Gambar 1.13 menunjukkan contoh televisi menggunakan citra grayscale.

Gambar 1.13 Contoh penggunaan citra grayscale (televisi zaman dulu).

Citra biner atau citra hitam putih adalah citra yang hanya memiliki dua kemungkinan nilai untuk setiap pikselnya, yaitu 0 atau 1. Jenis citra ini sering digunakan untuk proses masking ataupun proses segmentasi citra. Gambar 1.14 menunjukkan perbedaan anatra citra berwarna dengan citra biner.

Original Image	Grayscale Image	Binary Image

Gambar 1.14 Perbedaan citra berwarna, citra grayscale dan citra biner

Nilai 0 akan ditampilkan sebagai warna hitam sedangkan nilai 1 akan ditampilkan sebagai warna putih. Maka dari itu, jenis citra ini hanya membutuhkan 1-bit untuk menyimpan nilai pada setiap pikselnya. Citra biner biasanya dihasilkan dari citra grayscale dengan menggunakan metode ambang batas (thresholding), di mana piksel dengan intensitas di atas ambang diubah menjadi 1 (putih) dan yang di bawah ambang diubah menjadi 0 (hitam). Berikut adalah contoh citra biner beserta nilai pikselnya.

Citra Biner 16×16	Nilai Pikselnya

Gambar 1.15 Contoh piksel citra biner

Gambar tersebut menunjukkan citra biner berukuran 16×16 piksel, di mana setiap piksel direpresentasikan dengan nilai 1 (hitam) atau 0 (putih). Di sebelah kiri terlihat bentuk visual gambar hitam-putih, sedangkan di sebelah kanan ditampilkan data numeriknya dalam bentuk matriks biner 16 baris dan 16 kolom. Nilai 1 menunjukkan piksel aktif atau berwarna hitam, sedangkan nilai 0 menunjukkan piksel tidak aktif atau berwarna putih. Representasi ini umum digunakan dalam pengolahan citra digital untuk menyederhanakan analisis bentuk dan pola.