Implementasi Teknik Audio Watermarking dengan Metode Phase ... · gan tetap menjaga fase relatif...

IMPLEMENTASI TEKNIK AUDIO WATERMARKING

DENGAN METODE PHASE CODING

AYI DIANITASARI

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

ABSTRACT

AYI DIANITASARI. The Implementation of Audio Watermarking Technique using Phase Coding

Method. Supervised by SHELVIE NIDYA NEYMAN.

Today, digital data has substituted analog data in various applications. The digital data is easier

to make, manipulate and distribute, these are the advantages of the digital data. Otherwise,

copyright protection is one of the problems using the digital data. The wider of the use of

computer network and technology make digital data easier to distribute illegally at the lower cost

and qualified content. This problem could be handled by the digital watermarking, a technology

which allows a secret message to be hidden in digital data, without the detection of a user. The

watermark is not apparent to the user, and does not affect in any way, the use of the original data.

Audio watermarking is the part of digital watermarking. Audio watermarking is the

information insertion process to the audio and the extraction process to retrieve the information

without influence the audio quality. In this research, implemented audio watermarking to the wav

audio data using Phase Coding method that works in the frequency domain. The phase coding

method works by substituting the phase of an initial audio segment with a reference phase that

represents the watermark data.

Phase coding method resulted the PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) value as the quality

measurement. Based on the analysis result, the watermarked audio quality using this method is

above 30 db and the watermark file can be extracted in the value of BER (Bit Error Rate) = 0%.

Phase coding method has passed 5 (five) attacks as an analysis benchmarking, the attacks are

resampling, cropping, noise addition, time stretching, and multiple watermark with the same

information and also different information. Based on the analysis benchmarking result, phase

coding method only robust to the resampling and noise addition attacks. This audio watermarking

technique using phase coding method implemented using Matlab 7.0.1

Keywords: audio watermarking, phase coding

IMPLEMENTASI TEKNIK AUDIO WATERMARKING

DENGAN METODE PHASE CODING

AYI DIANITASARI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Komputer pada

Program Studi Ilmu Komputer

DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

Judul : Implementasi Teknik Audio Watermarking dengan Metode Phase Coding

Nama : Ayi Dianitasari

NRP : G64076011

Disetujui,

Pembimbing

Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si.

NIP. 19760917 200501 2 001

Ketua Departemen Ilmu Komputer

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor

Dr. Ir. Sri Nurdiati, M.Sc.

NIP. 19601126 198601 2 001

Tanggal Lulus:

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 April 1985. Penulis merupakan anak ketiga

dari tiga bersaudara, pasangan (Alm) Yusuf Dachlan dan Siti Saodah.

Penulis lulus dari SMK Telekomunikasi Sandhy Putra Jakarta pada tahun 2003. Setahun

kemudian, penulis melanjutkan pendidikan di D3 Informatika Departemen Ilmu Komputer,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui program

reguler. Pada tahun 2007 penulis melanjutkan pendidikan Sarjana Ilmu Komputer, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 2009, saat masih

mengikuti perkuliahan, penulis diterima sebagai calon pegawai negeri sipil di Kementerian Luar

Negeri.

PRAKATA

Bismillahirrahmanirrahim,

Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga

skripsi ini bisa diselesaikan. Shalawat dan salam semoga Allah limpahkan kepada Nabi

Muhammad SAW, keluarganya, sahabatnya, serta umatnya.

Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu

Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dan

disusun berdasarkan hasil penelitian dengan tema Implementasi Teknik Audio Watermarking

dengan Metode Phase Coding. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak sehingga

terselesaikannya skripsi ini, diantaranya:

1 Orang tua dan keluarga tercinta, atas segala doa, kasih sayang, perhatian, semangat, dan

dukungannya.

2 Ibu Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah membantu

memberikan bimbingan, saran, dan motivasi.

3 Bapak Dr. Sugi Guritman dan Bapak Endang Purnama Giri S.Kom., M.Si., selaku dosen

penguji.

4 Seluruh staf pengajar dan karyawan Departemen Ilmu Komputer FMIPA IPB.

5 Annissa Zahara dan Besties, terima kasih atas persahabatannya selama ini dan insya Allah

sampai nanti.

6 Anggi Haryo Saksono, Imam Prasetio, Jaka Prawira dan seluruh teman-teman Ekstensi Ilmu

Komputer angkatan kedua yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Terima kasih atas

kebersamaan dan dukungannya selama ini, dan

7 Para responden yang telah membantu mengisi kuesioner.

Semoga skripsi ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2011

Ayi Dianitasari

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ............................................................................................................................ vi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................................... vi

PENDAHULUAN............................................................................................................................. 1

Latar Belakang ....................................................................................................................... 1

Tujuan Penelitian ................................................................................................................... 1

Ruang Lingkup ...................................................................................................................... 1

Manfaat Penelitian ................................................................................................................. 1

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................................... 1

Digital Watermarking ............................................................................................................ 1

Digital Audio ......................................................................................................................... 2

Audio Watermarking ............................................................................................................. 2

Metode Phase Coding ............................................................................................................ 2

Fast Fourier Transform (FFT) ............................................................................................... 3

Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) ....................................................................................... 3

Bit Error Rate (BER) ............................................................................................................. 3

Serangan terhadap Audio Watermarking ............................................................................... 3

METODE PENELITIAN .................................................................................................................. 4

Penyisipan Watermark ........................................................................................................... 5

Pengekstraksian Watermark ................................................................................................... 6

Analisis Hasil ........................................................................................................................ 7

Penarikan Kesimpulan ........................................................................................................... 8

HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................................................... 8

Implementasi Metode Phase Coding ..................................................................................... 8

Analisis Kualitas .................................................................................................................... 8

Analisis Ketahanan ................................................................................................................ 9

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui Serangan Resampling ....................................... 9

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui Serangan Cropping .......................................... 9

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui Serangan Penambahan Derau ......................... 10

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui Serangan Time Stretching .............................. 10

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui Serangan Multiple Watermark dengan

Metode Phase Coding .......................................................................................................... 10

KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................................................... 11

Kesimpulan .......................................................................................................................... 11

Saran .................................................................................................................................... 11

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................... 11

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Alur metode penelitian. .................................................................................................................. 4 2 Original audio yang dibagi menjadi N segmen. ............................................................................ 5 3 Amplitudo audio. ............................................................................................................................ 5 4 Fase audio. ..................................................................................................................................... 5 5 Beda fase yang berdekatan. ............................................................................................................ 5 6 Substitusi watermark pada segmen awal. ....................................................................................... 6 7 Fase audio yang telah diberi watermark. ........................................................................................ 6 8 Alur penyisipan watermark. ........................................................................................................... 6 9 Alur pengekstraksian watermark.................................................................................................... 7 10 Hasil pengujian subjektif. ............................................................................................................. 8

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Daftar berkas audio ........................................................................................................................ 5

2 Daftar berkas watermark ................................................................................................................ 5

3 Hasil perhitungan PSNR (satuan db) .............................................................................................. 8

4 Hasil ekstraksi watermarked audio ................................................................................................ 9

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Perhitungan per tahap pada metode Phase Coding. ..................................................................... 14

2 Kuesioner evaluasi kualitas watermarked audio .......................................................................... 16

3 Antar muka penyisipan watermark .............................................................................................. 17

4 Antar muka pengekstraksian watermark ...................................................................................... 17

5 Hasil uji ketahanan terhadap serangan resampling ...................................................................... 18

6 Hasil uji ketahanan terhadap serangan cropping .......................................................................... 18

7 Hasil uji ketahanan terhadap serangan penambahan derau 0.1 .................................................... 18



10 Hasil uji ketahanan terhadap serangan time streching ................................................................ 19

11 Hasil uji ketahanan terhadap serangan multiple watermark dengan watermark yang sama ...... 19

12 Hasil uji ketahanan terhadap serangan multiple watermark dengan watermark yang berbeda .. 19

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Penggunaan teknologi data digital telah

mengalami perkembangan yang pesat karena

kelebihannya dalam penyimpanan data yang

efisien, kemudahannya untuk dimanipulasi

dan didistribusikan. Data digital berupa citra,

audio, dan video merupakan aset komersial

yang harus dikendalikan, didistribusikan, dan

dilindungi. Pesatnya perkembangan transmisi

data menimbulkan banyaknya

penyalahgunaan data digital salah satunya

seperti pelanggaran hak cipta atau pemalsuan

kepemilikan data digital. Teknik digital

watermarking merupakan salah satu solusi

untuk perlindungan hak cipta dari suatu data

digital. Teknik digital watermarking

diterapkan pada berbagai data digital dengan

memanfaatkan kekurangan-kekurangan sistem

indera manusia seperti mata dan telinga.

Audio watermarking, bagian dari digital

watermarking, adalah suatu proses penyisipan

pesan yang berisikan informasi dari data audio

seperti nama pencipta, tanggal pembuatan,

tujuan, atau informasi lainnya tanpa

mempengaruhi kualitas audio. Ada beberapa

metode yang digunakan untuk melakukan

watermarking pada data audio, salah satunya

dengan metode Phase Coding.

Metode Phase Coding termasuk dalam

kelompok teknik audio watermarking berbasis

domain frekuensi yang bekerja dengan cara

membuang komponen frekuensi tertentu atau

menambahkan data sebagai noise dengan

amplitudo rendah sehingga tidak terdengar.

Phase Coding memanfaatkan kelemahan

sistem pendengaran manusia yang secara

umum tidak dapat mendengar suara pada

amplitudo yang lebih lemah, suara yang lebih

lemah akan diabaikan jika dua suara itu

datang bersamaan. Ide dasar metode Phase

Coding adalah menyembunyikan data dengan

cara menukarkan fase asli segmen inisial dari

sinyal suara dengan fase absolut dari sinyal

watermark dengan tetap menjaga fase relatif

antara segmen sinyal menggunakan beda fase

segmen dari sinyal asli. Ketika beda fase

antara sinyal asli dan sinyal yang dimodifikasi

adalah kecil, maka perbedaan suara yang

dihasilkan tidak terdeteksi oleh pendengaran

manusia.

Selain metode Phase Coding, ada metode

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

yang telah diteliti oleh Fahamalathi (2008).

Metode DSSS memiliki ketahanan terhadap

serangan resampling dan penambahan noise

(Fahamalathi 2008). Pada penelitian ini

akan diketahui kualitas watermarked audio

yang dihasilkan dengan metode Phase

Coding sekaligus membandingkan

ketahanannya dengan metode DSSS.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1 Menerapkan teknik audio watermarking

dengan metode Phase Coding pada berkas

audio berformat wave (*.wav).

2 Menganalisis kualitas berkas audio yang

telah diberi watermark.

3 Menganalisis ketahanan berkas audio yang

telah diberi watermark terhadap beberapa

jenis serangan. Ketahanan dengan

menggunakan metode Phase Coding

dibandingkan dengan metode DSSS yaitu

penelitian yang dilakukan oleh

Fahamalathi (2008).

Ruang Lingkup

Ruang lingkup penelitian ini dibatasi pada:

1 Metode Phase Coding dengan

menggunakan Fast Fourier Transform

(FFT).

2 Berkas audio dan berkas watermark yang

digunakan sama dengan penelitian

Fahamalathi (2008).

Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah:

1 Memberikan alternatif metode untuk

teknik audio watermarking.

2 Mengetahui kualitas dan ketahanan berkas

audio yang telah diberi watermark dengan

metode Phase Coding.

TINJAUAN PUSTAKA

Digital Watermarking

Digital watermarking atau watermarking

adalah teknik untuk menyisipkan informasi

tertentu ke dalam data digital yang disebut

watermark. Watermark dapat berupa teks

seperti informasi copyright, gambar berupa

logo, data audio, atau rangkaian bit yang tidak

bermakna. Penyisipan watermark dilakukan

sedemikian sehingga watermark tidak

merusak data digital yang dilindungi. Selain

2

itu watermark yang telah disisipkan tidak

dapat dipersepsi oleh indera manusia, tetapi

dapat dideteksi oleh komputer dengan

menggunakan kunci yang benar. Watermark

yang telah disisipkan tidak dapat dihapus dari

dalam data digital sehingga jika data digital

tersebut disebar dan diduplikasi maka

otomatis watermark di dalamnya akan ikut

terbawa. Watermark di dalam data digital

harus dapat diekstraksi kembali.

Watermarking berguna untuk membuktikan

kepemilikan, copyright protection,

authentication, fingerprinting, dan tamper

proofing.

Menurut Kipper (2004), berdasarkan

persepsi manusia, watermarking dapat

dibedakan menjadi:

1 Visible watermarking, watermark pada

berkas digital terlihat dengan jelas.

2 Invisible watermarking, watermark pada

berkas digital tidak terlihat.

Menurut Cvejic (2004), kriteria yang harus

dipenuhi oleh aplikasi watermarking adalah:

1 Imperceptibility yaitu berkas hasil

penyisipan watermark harus dibuat

semirip mungkin dengan berkas aslinya.

2 Robustness yaitu berkas hasil penyisipan

watermark harus tahan terhadap berbagai

teknik manipulasi digital dan watermark

harus dapat dideteksi kembali.

3 Security yaitu keberadaan watermark tidak

mudah dideteksi dan dihilangkan.

Keberadaan watermark seperti pada suatu

teknik enkripsi, tidak dapat dirusak oleh

pihak yang tidak berhak.

Digital Audio

Menurut Boomkamp (2003), suara adalah

sebuah gelombang yang dilewatkan oleh

sebuah medium dan sampai ke telinga

manusia sehingga dapat didengarkan. Medium

perantara yang biasa digunakan adalah udara.

Karena gelombang suara adalah gelombang

fisik, maka gelombang suara bersifat analog,

sehingga untuk dapat diolah dengan peralatan

elektronik, gelombang analog tersebut harus

direpresentasikan dalam bentuk digital.

Digital audio adalah sinyal elektrik

digunakan untuk membawa unsur bunyi.

Istilah ini juga biasa digunakan untuk

menjelaskan sistem yang berkaitan dengan

proses perekaman dan transmisi yaitu sistem

pengambilan/perekaman suara, sambungan

transmisi pembawa bunyi, amplifier dan

lainnya.

Audio Watermarking

Audio watermarking, bagian dari digital

watermarking, adalah suatu proses penyisipan

informasi ke dalam data audio dan

pengambilan informasi dari data audio tanpa

mempengaruhi kualitas data audio tersebut.

Informasi dari data audio bisa berupa nama

pencipta, tanggal pembuatan, tujuan, dan data

lain (Cvejic 2004). Menurut Bender et al.

(1998), secara umum metode dalam audio

watermarking berdasarkan domain

penyisipannya dapat dibagi menjadi dua

kelompok yaitu:

Domain Waktu

Metode ini bekerja dengan cara mengubah

data audio yang akan disisipkan watermark.

Contohnya dengan mengubah LSB (Least

Significant Bit) dari data tersebut. Secara

umum metode ini rentan terhadap proses

kompresi, transmisi dan encoding. Beberapa

metode yang termasuk dalam domain waktu

adalah:

- Compressed-Domain Watermarking

- Bit Dithering

- Amplitude Modulation

- Echo Hiding

Domain Frekuensi

Metode ini bekerja dengan cara mengubah

spectral content dari sinyal. Misalnya dengan

cara membuang komponen frekuensi tertentu

atau menambahkan data sebagai noise dengan

amplitudo rendah sehingga tidak terdengar.

Secara umum metode ini bekerja dengan cara

mengubah spektrum frekuensi atau dengan

cara menambah noise. Beberapa metode yang

termasuk dalam domain frekuensi adalah:

- Phase Coding

- Frequency Band Modification

- Spread Spectrum

Metode Phase Coding

Phase Coding termasuk dalam kelompok

metode audio watermarking yang bekerja

dengan cara mengubah spectral content dalam

domain frekuensi dari sinyal. Phase Coding

bekerja berdasarkan karakteristik sistem

pendengaran manusia yang mengabaikan

suara yang lebih lemah jika dua suara itu

datang bersamaan (Gordy 2000).

3

Phase Coding bekerja berdasarkan

karakteristik sistem pendengaran manusia

HAS (Human Auditory System) yang

mengabaikan suara yang lebih lemah jika dua

suara itu datang bersamaan. Secara garis besar

data watermark dibuat menjadi noise dengan

amplitudo yang lebih lemah dibandingkan

amplitudo data audio, lalu digabungkan

(Bender et al 1996).

Ide dasar metode Phase Coding adalah

menyembunyikan data dengan cara

menukarkan fase asli segmen inisial dari

sinyal suara dengan fase absolut dari sinyal

watermark dengan tetap menjaga fase relatif

antara segmen sinyal menggunakan beda fase

segmen dari sinyal asli. Ketika beda fase

antara sinyal asli dan sinyal yang dimodifikasi

adalah kecil, maka perbedaan suara yang

dihasilkan tidak terdeteksi oleh pendengaran

manusia (Bender et al 1996).

Fast Fourier Transform (FFT)

Menurut Proakis dan Manolakis (1997),

FFT merupakan algoritme yang efisien secara

komputasional karena memanfaatkan dua sifat

dasar yaitu sifat simetri dan sifat keperiodikan

pada faktor fase.

FFT adalah algoritme transformasi Fourier

yang dikembangkan dari algoritme Discrete

Fourier Transform (DFT). Dengan FFT, laju

komputasi dari perhitungan Fourier dapat

ditingkatkan. FFT bekerja dengan membagi

sinyal menjadi beberapa bagian kecil yang

bertujuan untuk mendapatkan waktu proses

yang lebih cepat. FFT mengonversi tiap frame

dengan N sampel dari domain waktu menjadi

domain frekuensi, yang dirumuskan pada

Persamaan 1 berikut:

𝑋𝑛 = 𝑋𝑘𝑒−2𝜋𝑗𝑘𝑛 /𝑁

𝑁−1

𝑘=0

(1)

N berupa bilangan bulat 0, 1, 2, .., N-1,

adalah banyaknya FFT poin, j digunakan

untuk menotasikan unit imajiner, yaitu

1j dan Xn adalah bilangan kompleks.

Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)

Metode proses pengukuran kualitas audio

akan dilakukan secara subjektif dan objektif.

Cara subjektif yaitu dengan melakukan

pengamatan langsung terhadap audio yang

telah disisipi dan audio yang asli. Cara

objektif akan memakai perhitungan nilai

PSNR untuk mengukur rasio antara berkas

audio asli dengan watermarked audio.

Menurut Pelton (1993), nilai PSNR yang

rendah menunjukkan bahwa berkas audio

telah mengalami distorsi yang cukup besar.

Kualitas audio yang baik yaitu dengan nilai

PSNR minimal 30 db. Perhitungan PSNR

dapat dilihat pada Persamaan 2 dan

Persamaan 3 :

𝑃𝑆𝑁𝑅 = 10 log10 𝑀𝐴𝑋𝐼2

𝑀𝑆𝐸

= 20 log10 𝑀𝐴𝑋 𝐼

𝑀𝑆𝐸 (2)

Nilai MSE dapat dihitung dengan rumus:

𝑀𝑆𝐸 =1

𝑚𝑛 𝐼 𝑖, 𝑗 − 𝐾 𝑖, 𝑗 𝑛−1

𝑗=0𝑚−1𝑖=0

2 (3)

Bit Error Rate (BER)

Bit error rate didefinisikan sebagai

perbandingan bit watermark hasil deteksi

yang berbeda dari bit watermark yang

disisipkan (Acevedo 2005). BER digunakan

untuk menghitung persentase bit watermark

yang dideteksi berbeda saat proses deteksi

watermark. BER dihitung dengan

menggunakan Persamaan 4.

𝐵𝐸𝑅 =100

𝐵

1,𝑤 𝑛 ≠ 𝑤(𝑛)

0,𝑤 𝑛 = 𝑤(𝑛)

𝐵−1

𝑛=0

(4)

dengan, B adalah jumlah bit watermark, w bit

watermark yang disisipkan dan 𝑤 bit watermark

hasil deteksi (Gordy & Bruton 2000).

Serangan terhadap Audio Watermarking

Menurut Kipper (2004) serangan terhadap

audio watermarking merupakan suatu teknik

yang dapat digunakan untuk mengetahui

ketahanan watermark pada watermarked

audio yang dihasilkan. Watermark harus dapat

dideteksi walaupun watermarked audio telah

mengalami degradasi kualitas. Berikut ini

adalah beberapa jenis serangan yang

digunakan untuk menguji ketahanan

watermarked audio:

Resampling

Adalah mengubah frekuensi sampling dari

suatu berkas audio. Resampling bekerja

dengan menransformasikan kembali

berkas audio dari continous time ke

discrete time (Rochesso 2007).

Cropping

Adalah proses pemotongan untuk

menghilangkan beberapa bagian data

audio. Pengujian terhadap serangan ini

4

(5)

akan menggunakan bantuan aplikasi

pemrosesan audio (Rochesso 2007).

Penambahan Derau

Derau merupakan suara-suara yang tidak

diinginkan. Munculnya derau dapat

menurunkan kualitas suatu berkas audio.

Penambahan derau dapat dilakukan pada

dua domain yaitu domain waktu dan

domain frekuensi. Penambahan derau pada

domain waktu dilakukan dengan

menambahkan sinyal data dengan

frekuensi derau yang telah dimultiplikasi

dengan amplitudo tertentu. Untuk

penambahan derau pada domain frekuensi,

dapat dilakukan dengan mengubah sinyal

ke domain frekuensi menggunakan

transformasi Fourier dan menambahkan

sinyal hasil transformasi tersebut dengan

frekuensi derau yang telah dimultiplikasi

dengan amplitudo tertentu, kemudian

ditransformasi lagi menjadi domain waktu

dengan transformasi Fourier (Vawter

2005 dalam Fahamalathi 2008)

Time Stretching

Adalah operasi digital untuk mengubah

kecepatan atau tempo dari sebuah sinyal.

Salah satu metode time stretching yang

umum digunakan yaitu phase vocoder

yang bekerja dengan

mengimplementasikan resampling pada

data, lalu memanipulasi fase sinyal pada

domain STFT (Short Time Fourier

Transform). Manipulasi fase sinyal

tersebut bersifat memecah sinyal menjadi

beberapa kumpulan fase-fase yang

kemudian disisipkan dengan fase semu

untuk menghasilkan perlambatan. Hasil

pengubahan fase tersebut kemudian

disintesis kembali dengan menambahkan

overlap pada data (Bernsee 1999 dalam

Fahamalathi 2008)

Penyisipan kembali dengan metode Phase

Coding (Multiple watermark).

Serangan ini dapat menguji apakah dengan

metode Phase Coding dapat dilakukan

pengekstraksian dari serangan multiple

watermark. Penyisipan watermark dengan

watermark kedua akan dilakukan di audio

yang telah disisipi watermark dengan

metode yang sama, dengan watermark

yang sama dan juga watermark yang

berbeda.

METODE PENELITIAN

Tahap-tahap yang akan dilakukan pada

penelitian ini adalah identifikasi masalah,

studi pustaka, penentuan tujuan, latar

belakang dan manfaat penelitian,

implementasi, analisis hasil dan penarikan

kesimpulan. Tahap implementasi metode

Phase Coding secara garis besar terbagi

menjadi 2 (dua) proses yaitu penyisipan

watermark dan pengekstraksian watermark.

Setelah tahap implementasi dilakukan,

dilanjutkan tahap analisis hasil yang berupa

analisis kualitas dan analisis ketahanan dari

watermarked audio sehingga dapat

disimpulkan kinerja metode Phase Coding.

Alur metode penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 1.

Selesai

Identifikasi Masalah

Mulai

Studi Pustaka

Implementasi

Metode Phase Coding

(Penyisipan watermark

dan Pengekstraksian Watermark)

Penentuan tujuan, latar belakang,

ruang lingkup, dan manfaat penelitian.

Analisis Hasil

Penarikan Kesimpulan

Gambar 1 Alur metode penelitian.

Berkas audio yang digunakan pada

penelitian ini terdiri atas beberapa berkas

audio digital bertipe wav dengan ukuran yang

berbeda-beda seperti yang digunakan pada

penelitian Fahamalathi (2008). Alasan yang

mendasari adalah format data audio wave

yang sederhana dan mudah untuk

dimanipulasi. Daftar berkas audio yang

digunakan dapat dilihat pada Tabel 1.

5

Tabel 1 Daftar berkas audio

Jenis Nama Berkas Ukuran

(KB)

Speech

Intrumental

Intrument-

mix

Full song

speech.wav

instrumental.wav

instrumen-

mix.wav

pop.wav

651

387

1.320

1.290

Berkas watermark yang akan disisipkan

terdiri atas 2 berkas teks bertipe txt seperti

yang digunakan pada penelitian Fahamalathi

(2008). Daftar berkas watermark tersebut

dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Daftar berkas watermark

Nama Berkas Isi

Watermark

Ukuran

(bytes)

message1.txt

message2.txt

sonyMusic

Universal

4,096

4,096

Penyisipan Watermark

Proses penyisipan watermark memerlukan

berkas original audio dan berkas watermark

yang akan disisipkan sehingga menghasilkan

watermarked audio yaitu audio yang telah

disisipi watermark dan juga berkas kunci yang

menyimpan variabel panjang watermark dan

watermark itu sendiri. Berkas kunci tersebut

dibutuhkan pada proses pengekstraksian

watermark.

Berikut penjelasan dari langkah-langkah

yang dilakukan pada alur proses penyisipan

watermark:

1 Membagi urutan original audio menjadi N

segmen, s[i], 0 ≤ i ≤ L-1, dimana setiap

segmen memiliki panjang yang sama yaitu

sebesar L (Gambar 2).

Gambar 2 Original audio yang dibagi

menjadi N segmen.

2 Menghitung nilai FFT pada masing-

masing segmen. Hasil dari perhitungan ini

adalah berupa X(k) untuk masing-masing

segmen dimana 0≤ k ≤ L-1.

3 Mendapatkan nilai amplitudo A dengan

menggunakan Persamaan 5 sehingga

menghasilkan amplitudo audio seperti

pada Gambar 3 dan mendapatkan nilai fase

φ dengan menggunakan Persamaan 6

sehingga menghasilkan fase audio seperti

pada Gambar 4. Nilai ak adalah bagian real

dari nilai FFT dan nilai bk adalah bagian

imaginer-nya.

𝐴 = 𝑎𝑘2 + 𝑏𝑘2 (5)

Gambar 3 Amplitudo audio.

𝜑 = tan−1 𝑏𝑘𝑎𝑘 (6)

Gambar 4 Fase audio.

4 Menghitung beda fase yang berdekatan,

seperti pada Persamaan 7 sehingga

menghasilkan fase audio seperti pada

Gambar 5.

∆𝜑𝑛+1 𝜔 𝑘 = 𝜑𝑛+1 𝜔 𝑘 − 𝜑𝑛 𝜔 𝑘 (7)

Gambar 5 Beda fase yang berdekatan.

5 Fase absolut dari sinyal data watermark

ditambahkan ke dalam beda fase yang

dihasilkan. Sinyal watermark dengan

panjang Lw, w[ j ], 0≤ j ≤ Lw-1, disajikan

6

sebagai Φdata = π/2 atau Φdata = -π/2 yang

merepresentasikan bit 1 atau 0.

6 Mensubstitusikan fase awal Φ'0 dengan

fase sinyal watermark Φ'data sehingga

menghasilkan perubahan fase audio seperti

pada Gambar 6.

Gambar 6 Substitusi watermark pada

segmen awal.

7 Membuat matriks fase baru untuk N>0

dengan menggunakan beda fase untuk

menjaga relativitas fase antara segmen

audio dengan menggunakan Persamaan 8

sehingga menghasilkan fase watermarked

audio seperti pada Gambar 7. Hal ini

dilakukan untuk menjaga kesinambungan

sinyal setelah proses modifikasi fase

segmen awal.

(8)

Gambar 7 Fase audio yang telah diberi

watermark.

8 Menghitung kembali nilai fase yang baru

dan nilai amplitudo yang sudah dihitung

sebelumnya untuk melakukan inverse FFT

terhadap masing-masing segmen untuk

mengembalikan sinyal ke domain waktu.

Alur implementasi metode Phase Coding

pada tahap penyisipan watermark dapat dilihat

pada Gambar 8.

9

Original audio

Hitung panjang

watermarked audio

(pj_audio)

Berkas watermark

Hitung panjang

berkas watermark

(pj_berkas)

Hitung banyaknya

segmen (N)

FFT

Hitung amplitudo dan

fase original audio

Subsitusi fase pada segmen awal (N=0)

dengan fase absolut

bit-bit watermark

Hitung nilai real dan imajiner

baru

Inverse FFT

Watermarked audio

Perhitungan beda fase antara fase

segmen yang berdekatan

Buat matriks fase untuk N>0

Konversi bi-bit

watermark ke biner

Berkas Kunci

Mulai

Selesai

Gambar 8 Alur penyisipan watermark.

Pengekstraksian Watermark

Pada tahap pengekstraksian watermark

diperlukan watermarked audio dan berkas

kunci yang dihasilkan ketika proses

penyisipan. Pada pengekstraksian watermark

ini akan menghasilkan isi dari berkas

watermark yang disisipkan dan nilai BER (Bit

Error Rate) hasil perbandingan dari

watermark asal dan watermark hasil ekstraksi.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam

proses pengekstraksian watermark adalah:

1 Membaca watermarked audio dan berkas

kunci lalu hitung panjang masing-masing.

2 Menghitung banyaknya segmen (N) pada

watermarked audio.

3 Menghitung nilai FFT pada watermarked

audio.

7

4 Mendapatkan nilai amplitudo dan fase dari

watermarked audio.

5 Mengonversi nilai fase pada segmen awal

dengan π/2 menjadi bit 1 dan -π/2 menjadi

bit 0. Proses ini merupakan kebalikan dari

langkah 6 pada proses penyisipan

watermark.

6 Hasil konversi merupakan bit-bit

watermark yang disisipkan.

Alur implementasi metode Phase Coding

pada tahap pengekstraksian watermark dapat

dilihat pada Gambar 9.

7

Original audio

Hitung panjang

watermarked audio

(pj_audio)

Berkas Kunci

Mendapatkan variabel

panjang watermark

Hitung banyaknya segmen (N)

FFT

Hitung magnitude dan fase

watermarked audio

Konversi nilai fase pada

segmen awal

Bit-bit watermark

Mulai

Selesai

Gambar 9 Alur pengekstraksian watermark.

Analisis Hasil

Analisis hasil dilakukan dengan pengujian

hasil implementasi. Pengujian dilakukan

melalui dua cara yaitu secara subjektif dan

objektif. Cara subjektif dilakukan untuk

mendukung pengujian secara objektif. Cara

subjektif dilakukan melalui pengamatan

langsung terhadap original audio dan

watermarked audio melalui teknik survei

terhadap 30 responden dengan usia 20-30

tahun. Kuesioner evaluasi kualitas dapat

dilihat pada Lampiran 2.

Kemudian hasil berkas watermarked audio

dianalisis untuk mengetahui kualitas dan

ketahanannya. Analisis yang dilakukan

adalah:

1 Analisis kualitas, yaitu menganalisis

kualitas watermarked audio melalui

perhitungan PSNR dan didukung dengan

hasil survei.

2 Analisis ketahanan, yaitu menganalisis

hasil ekstraksi watermarked audio yang

telah diberi serangan-serangan sesuai

skenario uji.

Pengujian ketahanan watermarked audio

dilakukan dengan cara membandingkan

watermark asal dan watermark hasil ekstraksi

dari watermarked audio setelah dilakukan

beberapa serangan melalui nilai BER.

Skenario uji untuk menguji ketahanan metode

Phase Coding adalah:

1 Pada serangan resampling, perubahan

frekuensi sampling yang digunakan adalah

16000 Hz dan 48000 Hz sedangkan

frekuensi sampling berkas audio asal

adalah 44100 Hz.

2 Pada serangan cropping, akan dilakukan

pemotongan pada setengah bagian awal,

setengah bagian tengah, dan setengah

bagian akhir dari watermarked audio.

Pemotongan dilakukan dengan bantuan

aplikasi Cool Edit Pro 2.0.

3 Pada serangan penambahan derau

dilakukan pada domain waktu dan domain

frekuensi di sepanjang audio yang telah

diberi watermark. Sinyal watermarked

audio pada domain waktu akan ditambahkan

noise dengan amplitudo yang kecil di

sepanjang audio. Pada domain frekuensi,

watermarked audio terlebih dahulu

ditransformasi ke domain frekuensi

menggunakan FFT lalu ditambah dengan

noise pada bilangan real. Penambahan derau

dilakukan dengan menambahkan derau

pada rentang nilai di antara 0 dan 1, yaitu

sebesar 0.1, 0.5, dan 0.9 pada

watermarked audio.

4 Pada serangan time stretching,

watermarked audio akan diperlambat

dengan menggunakan metode phase

vocoder. Metode ini menggunakan

transformasi STFT yang mengonversi dari

domain waktu ke domain frekuensi.

5 Pada serangan penyisipan kembali

watermark dengan metode yang sama,

watermarked audio akan disisipkan

8

kembali dengan bit-bit watermark yang

sama dan juga dengan bit-bit watermark

yang berbeda. Penyisipan akan dilakukan

di audio yang telah disisipi watermark

dengan metode yang sama dengan

watermark yang sama dan juga watermark

yang berbeda.

Penarikan Kesimpulan

Setelah didapat hasil dari analisis hasil,

dapat ditarik kesimpulan mengenai kualitas

hasil teknik audio watermarking dengan

menggunakan metode Phase Coding. Dari

analisis ketahanan dapat ditarik kesimpulan

mengenai ketahanan berkas watermarked

audio dengan metode Phase Coding terhadap

beberapa serangan pada skenario uji.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Implementasi Metode Phase Coding

Pada penelitian ini disediakan antar muka

untuk memudahkan proses penyisipan


Antar muka untuk audio watermarking

dengan menggunakan metode Phase Coding

dibuat dengan menggunakan Matlab 7.0.1.

Antar muka untuk penyisipan watermark

dapat dilihat pada Lampiran 3 dan antar muka

untuk pengekstraksian watermark dapat

dilihat pada Lampiran 4.

Pada penelitian ini dilakukan 10 (sepuluh)

kali percobaan pada proses penyisipan


Hal ini dilakukan untuk memastikan kisaran

nilai PSNR dalam pengujian objektif dan juga

menganalisis hasil ekstraksi watermark dari

watermarked audio.

Analisis Kualitas

Hasil yang diperoleh dari proses

penyisipan watermark adalah watermarked

audio dan berkas kunci, sedangkan hasil dari

pengekstraksian watermark adalah berkas teks

watermark. Setelah penyisipan watermak,

berkas watermarked audio akan dihitung

kualitasnya melalui perhitungan PSNR untuk

mengetahui adanya distorsi yang disebabkan

oleh proses penyisipan watermark. Hasil

perhitungan PSNR dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Hasil perhitungan PSNR (satuan db)

Nama Berkas Nilai PSNR (db)

speech.wav

instrumental.wav

instrumen-mix.wav

pop.wav

105.114 41.9512 51.9716 35.1551

Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat bahwa

nilai PSNR dari masing-masing watermarked

audio diatas 30 db sehingga dapat

disimpulkan bahwa kualitas dari watermarked

audio tersebut baik. Pengujian objektif

melalui perhitungan PSNR tersebut akan

didukung oleh pengujian secara subjektif

melalui teknik survei.

Survei dilakukan dengan membagikan

kuesioner kepada 30 responden. Responden

diminta untuk mendengarkan berkas audio

asli terlebih dahulu kemudian mendengarkan

berkas watermarked audio menggunakan

earphone, setelah itu responden

membandingkan keduanya. Parameter yang

dibandingkan adalah noise pada berkas

watermarked audio. Parameter noise dibagi

menjadi 2 (dua) kriteria yaitu ada noise dan

tidak ada noise. Kriteria ada noise dipilih

apabila responden dapat mendengar adanya

noise pada watermarked audio. Kriteria

tidak ada noise dipilih responden jika

responden tidak mendengar noise sama

sekali. Hasil survei tersebut dapat dilihat

pada Gambar 10.

Gambar 10 Hasil pengujian subjektif.

Berdasarkan hasil kuesioner pada Gambar

10, berkas watermarked audio yang

dihasilkan memiliki kualitas yang baik dengan

82.5% tidak terdengar derau, sedangkan

17.5% hasil survei menyatakan bahwa berkas

watermarked audio terdengar derau. Hasil

pengujian secara subjektif ini ternyata

0

5

10

15

20

25

30

35

Berderau

Tidak

Berderau

9

mendukung pengujian secara objektif yang

menyatakan bahwa kualitas watermarked

audio baik karena secara pendengaran tidak

terdapat perbedaan yang nyata antara original

audio dan watermarked audio.

Setelah itu dilakukan perhitungan

persentase bit error watermark (BER).

Persentase bit error watermark pada berkas

watermark dalam watermarked audio tanpa

serangan akan dibandingkan dengan

persentase bit error watermark pada berkas

watermark dalam original audio. Hasil

ekstraksi dari watermarked audio tersebut

dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 Hasil ekstraksi watermarked audio

Nama

Berkas

Watermark

Asal

Hasil

Ekstraksi

speech.wav sonyMusic sonyMusic

instrumental.

wav

sonyMusic sonyMusic

instrumen-

mix.wav

sonyMusic sonyMusic

pop.wav sonyMusic sonyMusic

Berdasarkan hasil proses pengekstraksian

watermark, watermark hasil ekstraksi sama

dengan watermark yang disisipkan, terbukti

dengan nilai BER masing-masing sebesar 0%.

Dengan demikian metode Phase Coding

terbukti dapat berjalan dengan baik karena

mengekstraksi watermark yang disisipkan.

Analisis Ketahanan

Pengujian ketahanan watermark dilakukan

dengan cara pengekstrasian watermark dari

watermarked audio setelah dilakukan

beberapa serangan.

Setelah itu berkas watermarked audio

diberikan beberapa serangan lalu berkas

watermark-nya akan diekstraksi untuk

kemudian diuji ketahanannya terhadap

beberapa jenis serangan, yaitu resampling,

cropping, penambahan derau, time

stretching dan multiple watermark dengan

metode yang sama.

Uji Ketahanan Watermarked Audio melalui

Serangan Resampling

Uji ketahanan terhadap serangan

resampling dilakukan terhadap watermarked

audio dengan mengubah nilai sampling

watermarked audio menggunakan aplikasi

bantuan, Cool Edit Pro 2.0. Berkas

watermarked audio tersebut akan di

resampling dari 44100 Hz menjadi 16000 Hz

dan 48000 Hz. Durasi berkas watermarked

audio yang di-resampling sebesar 16000 Hz

akan menjadi lebih lama, sedangkan

resampling sebesar 48000 Hz akan membuat

durasinya menjadi lebih cepat. Serangan

resampling ini dimaksudkan untuk menguji

ketahanan metode Phase Coding apabila

watermarked audio diubah frekuensi

samplingnya. Hasil pengujian menunjukkan

bahwa hasil watermark yang terekstraksi tidak

mengalami perubahan yaitu sama dengan

watermark asal yang disisipkan dan adanya

perubahan watermarked audio pada saat

pemutaran kembali. Untuk lebih jelasnya,

hasil uji ketahanan terhadap serangan ini

dapat dilihat pada Lampiran 5.

Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan

bahwa metode Phase Coding tahan terhadap

serangan resampling karena menghasilkan

watermark hasil ekstraksi yang sama dengan

berkas watermark yang disisipkan. Serangan

resampling hanya mengubah jumlah sampel

per detik dari berkas watermarked audio

sehingga tidak mempengaruhi nilai fase dari

berkas audio dan menghasilkan nilai BER

masing-masing 0%.


Serangan Cropping

Uji ketahanan terhadap serangan cropping

dilakukan terhadap watermarked audio

dengan mengubah ukuran watermarked audio

menggunakan aplikasi bantuan, Cool Edit Pro

2.0. Berkas watermarked audio tersebut

melalui proses cropping di 1/2 bagian awal,

1/2 bagian tengah dan juga 1/2 bagian akhir.

Serangan cropping ini dimaksudkan untuk

menguji ketahanan metode Phase Coding

apabila watermarked audio dipotong

durasinya. Hasil pengujian menunjukkan

bahwa hasil watermark yang terekstraksi

mengalami perubahan yaitu berbeda dengan


perubahan watermarked audio pada saat





bahwa metode Phase Coding tidak tahan

terhadap serangan cropping karena serangan

cropping mempengaruhi nilai fase dari

watermarked audio sehingga berkas

watermark tidak bisa diekstraksi. Hal ini

disebabkan oleh metode Phase Coding,

berkas watermark harus berkumpul pada

segmen awal fase audio agar dapat diekstrasi

kembali sedangkan serangan cropping

merupakan proses pemotongan watermarked

10

audio dan pemotongan tersebut

mempengaruhi nilai fase dari watermarked

audio sehingga berkas watermark hasil

ekstraksi berbeda dengan berkas watermark

asal dan menghasilkan nilai BER masing-

masing di atas 0%.


Serangan Penambahan Derau

Uji ketahanan terhadap serangan

penambahan derau dilakukan terhadap

watermarked audio dengan menambahkan

derau pada watermarked audio dengan

menggunakan fungsi yang dijalankan di

Matlab. Serangan penambahan derau ini

dimaksudkan untuk menguji ketahanan

metode Phase Coding apabila watermarked

audio dtambahkan derau sebesar 0.1, 0.5, dan

0.9 baik pada domain waktu dan juga domain

frekuensi. Hasil pengujian menunjukkan

bahwa hasil watermark yang terekstraksi tidak

mengalami perubahan yaitu sama dengan


derau pada watermarked audio saat pemutaran

kembali. Untuk lebih jelasnya, hasil uji

ketahanan terhadap serangan ini dapat dilihat

pada Lampiran 7, Lampiran 8, dan Lampiran

9.


bahwa metode Phase Coding tahan terhadap

serangan penambahan derau pada domain

waktu dan domain frekuensi dengan derau

yang kecil, dalam hal ini tahan terhadap

penambahan derau 0.1 dan 0.5 karena berkas

watermark pada watermarked audio tidak

terpengaruh oleh penambahan derau tersebut.

Dengan demikian watermark asal dapat

diekstraksi kembali. Hal tersebut dapat dilihat

dari hasil ekstraksi yang masih sama dengan

watermark asal dengan nilai BER masing-

masing 0%. Untuk penambahan derau 0.9,

berkas watermark tidak dapat diekstraksi

secara sempurna karena penambahan derau

yang relatif besar mempengaruhi nilai fase

dari berkas watermarked audio dan

menghasilkan nilai BER diatas 0%.


Serangan Time Stretching

Uji ketahanan terhadap serangan time

stretching dilakukan terhadap watermarked

audio dengan mengubah durasi watermarked

audio menggunakan fungsi phase vocoder

yang dijalankan di Matlab. Serangan time

stretching ini dimaksudkan untuk menguji

ketahanan metode Phase Coding apabila

watermarked audio diubah durasinya. Hasil

pengujian menunjukkan bahwa hasil

watermark yang terekstraksi tidak mengalami

perubahan yaitu sama dengan watermark asal

yang disisipkan dan adanya perubahan pitch

dan tempo pada watermarked audio saat






terhadap serangan time stretching karena

berkas watermark yang disisipkan tidak lagi

berkumpul pada segmen awal fase

watermarked audio. Dengan demikian

watermark asal tidak dapat diekstraksi

kembali. Hal ini disebabkan oleh metode

Phase Coding, berkas watermark harus

berkumpul pada segmen awal fase audio agar

dapat diekstrasi kembali sedangkan serangan

time stretching merupakan proses perlambatan

durasi dan peregangan audio sehingga berkas

watermark tidak bisa diekstraksi kembali dan

menghasilkan nilai BER masing-masing

diatas 0%.


Serangan Multiple Watermark dengan

Metode Phase Coding

Uji ketahanan terhadap serangan multiple

watermark dilakukan terhadap watermarked

audio dengan menyisipkan kembali

watermark yang sama dan watermark yang

berbeda melalui aplikasi yang dibuat di

Matlab. Serangan multiple watermark dengan

metode yang sama dimaksudkan untuk

menguji ketahanan metode Phase Coding

apabila watermarked audio disisipi watermark

kembali, baik dengan watermark yang sama

ataupun dengan watermark yang berbeda.

Hasil ekstraksi dengan penyisipan watermark

yang sama menunjukkan bahwa watermark

yang terekstraksi tidak mengalami perubahan.

Hasil ekstraksi dengan penyisipan watermark

yang berbeda menunjukkan bahwa watermark

yang terekstraksi mengalami perubahan,

mengikuti watermark yang kedua. Untuk

watermarked audio tidak terdapat derau pada

saat pemutaran kembali. Untuk lebih jelasnya,


dapat dilihat pada Lampiran 11 dan Lampiran

12.



terhadap serangan multiple watermark karena

yang terekstraksi adalah watermark yang

kedua yang disisipkan di tempat yang sama,

yaitu pada segmen awal fase audio. Dengan

11

demikian berarti watermark asal bisa ditimpa

dengan watermark baru. Hal ini disebabkan

oleh metode Phase Coding hanya

mensubstitusi nilai pada fase awal segmen

tertentu sehingga ketika disisipi kembali

dengan berkas watermark lain maka nilai fase

lama tergantikan dengan nilai fase baru yaitu

fase absolut dari bit-bit berkas watermark

yang baru.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan

pada penelitian ini, kesimpulan yang

diperoleh sebagai berikut:

1 Metode Phase Coding dapat digunakan

sebagai teknik audio watermarking karena

berhasil diterapkan pada berkas audio

bertipe wave (.wav) dengan berkas

watermark berformat teks.

2 Metode Phase Coding menghasilkan

kualitas yang baik pada berkas

watermarked audio, karena nilai PSNR

masing-masing audio tersebut diatas 30

db.

3 Metode Phase Coding berhasil

mengekstraksi watermark yang

terkandung di dalam audio yang telah

diberi watermark dengan nilai BER = 0%.

4 Metode Phase Coding memiliki ketahanan

terhadap serangan resampling dan

penambahan derau tetapi tidak tahan

terhadap serangan cropping, time

stretching, dan multiple watermark dengan

metode yang sama.

5 Metode ini memiliki tingkat ketahanan

yang sama jika dibandingkan dengan

metode DSSS pada penelitian Fahamalathi

(2008).

Saran

Saran yang dapat diberikan untuk

penelitian selanjutnya adalah:

1 Pengujian ketahanan dapat diujikan

dengan menggunakan serangan lain.

2 Dalam melakukan teknik audio

watermarking dapat menggunakan berkas

audio dan berkas watermark dengan

format yang berbeda.

3 Dengan tujuan meningkatkan ketahanan

terhadap serangan, proses penyisipan

watermark pada metode Phase Coding

dapat dikembangkan dengan cara

melakukan penyisipan watermark tidak

hanya di awal segmen fase audio tetapi

bisa dilakukan pada segmen lain atau

penyisipan watermark bisa dilakukan

secara menyebar.

DAFTAR PUSTAKA

Oppenheim AV, Schafer RW. 1988. Digital

Signal Processing. New Delhi:

Prentice Hall of India Private Limited.

Bender W, Gruhl D, Norimoto N, Lu A. 1996.

Techniques For Data Hiding. IBM

Systems Journal 35: 325-326.

Boomkamp J. 2004. The Theory of Digital

Sound. [terhubung berkala].

http://www.ibiblio.org/thammer/Hamm

erSound/audiobasics/audiobasics.html.

[4 April 2011].

Cvejic N. 2004. Algorithms For Audio

Watermarking And Steganography.

[terhubung berkala]. http://

www.cmlab.csie.ntu.edu.tw/cml/cvejic.

pdf. [23 Juli 2009].

Fahamalathi F. 2008. Pengimplementasian

Metode DSSS (Direct Sequence

Spread Spectrum) untuk Audio

Watermarking [skripsi]. Bogor:

Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Pertanian

Bogor.

Gordy JD. 2000. Performance Evaluation of

Digital Watermarking Algorithms

[tesis]. Kanada: The University Of

Calgary.

Kipper G. 2004. Investigator's guide to

steganography. Washington D.C.:

Auerbach Publications.

Pelton G. 1993. Voice processing. Singapore:

McGraw-Hill.

Proakis JG, Manolakis DG. 1997. Digital

Signal Processing; Principles,

Algorithms, and Applications 3e. New

Jersey: Prentice Hall, Inc.

Rochesso D. 2007. Introduction to Sound

Processing. [terhubung berkala].

12

http://www.scienze.univr.it [29

September 2009].

Vawter J, Wood I. 2005. Audio watermarking.

[terhubung berkala].

http://www.ece.uvicca/~jvawter/project

/report.html [31 Juli 2010].

http://www.scienze.univr.it/

http://www.ece.uvic/

LAMPIRAN

14

Lampiran 1 Perhitungan per tahap pada metode Phase Coding.

Pada perhitungan berikut menggunakan berkas audio dan berkas watermark dengan ukuran

yang lebih kecil, yaitu berkas audio dengan ukuran 28 KB dan berkas watermark yang berisi satu

karakter.

Proses Penyisipan Watermark

- Matriks berkas audio yang digunakan : [0.0017395; 0.00177; 0.00177; 0.00177; 0.00177;

0.00177; 0.00177; 0.00177; 0.00177; 0.00177; ...; -0.0010986]

- Panjang audio : 14080

- Berkas watermark yang digunakan berisi karaker : A = [0; 1; 0; 0; 0; 0; 0; 1]

- Panjang watermark : 8

- N adalah banyaknya segmen pada audio yaitu panjang audio dibagi panjang watermark :

14080 / 8 = 1760

- Matriks FFT berkas audio : [0.17145; 0.78313- 0.23985i; 0.26753- 0.50834i; -0.40247-

0.084154i; -0.41669 + 0.20229i; -0.093018 + 0.040622i; 0.026343 - 0.35245i; -0.14986 -

0.39966i; -0.24216 - 0.16786i; -0.014242 - 0.078101i; ...; -0.17284 - 0.0551i]

- Mendapatkan nilai amplitudo dan fase dari audio :

Amplitudo : [0.17145; 0.81903; 0.57444; 0.41117; 0.46319; 0.1015; 0.35344; 0.42684;

0.29465; 0.079389; …; 0.18141]

Fase : [0; -0.29721; -1.0864; -2.9355; 2.6896; 2.7298; -1.4962; -1.9295; -2.5355; -1.7512;

…; -2.833 ]

- Membuat matriks beda fase antar segmen fase yang berdekatan : [0; 0; 0; 0; 0; 0; 0;

0; -2.5355; -1.454; ... ; -4.2901]

- Proses penyisipan watermark pada segmen awal fase :

- [1.5708; -1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; -1.5708]

- Membuat matriks fase baru : [1.5708; -1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; 1.5708; -

1.5708; -2.5355; -1.7512; …; -2.833]

- Membuat nilai kompleks dari matriks fase baru : [-6.2976e-007 + 0.17145i; 5.0151e-017 -

0.81903i; 3.5174e-017 + 0.57444i; 2.5177e-017 + 0.41117i; 2.8362e-017 + 0.46319i;

6.2152e-018 + 0.1015i; 2.1642e-017 + 0.35344i; 2.6136e-017 - 0.42684i; -0.24216 -

0.16786i; -0.014242 - 0.078101i; ...; -0.17284 - 0.0551i]

- Melakukan invers FFT : [0.0016336; 0.0016469; 0.0016295; 0.0016121; 0.0015945;

0.0015768; 0.001559; 0.0015411; 0.0015232; 0.0015051; ...; -0.0010986]

Proses Pengekstraksian Watermark

- Matriks berkas watermarked audio : [0.0016336; 0.0016469; 0.0016295; 0.0016121;

0.0015945; 0.0015768; 0.001559; 0.0015411; 0.0015232; 0.0015051; …; -0.0010986]

- Panjang watermarked audio : 14080

- Membaca variabel panjang watermark pada berkas kunci, panjang watermark : 8

- N2 adalah banyaknya segmen pada watermarked audio yaitu panjang audio dibagi panjang

watermark : 14080 / 8 = 1760

- Matriks FFT pada berkas watermarked audio : [-6.2976e-007; 0.39156 - 0.52944i; 0.13376

+ 0.033049i; -0.20124 + 0.16351i; -0.20834 + 0.33274i; -0.046509 + 0.071062i;

0.013171 + 0.00049154i; -0.074929 - 0.41325i; -0.24216 - 0.16786i; -0.014242 -

0.078101i; ...; -0.17284 - 0.0551i]

15

Lampiran 1 (Lanjutan)

- Mendapatkan nilai amplitudo dan fase dari watermarked audio :

Amplitudo : [6.2976e-007; 0.65851; 0.13779; 0.25929; 0.39259; 0.084929; 0.013181;

0.41999; 0.29465; 0.079389; …; 0.18141]

Fase : [3.1416; -0.934; 0.24222; 2.4593; 2.1302; 2.1503; 0.037301; -1.7502; -2.5355; -

1.7512; …; -2.833]

- Mendapatkan bit-bit watermark dari segmen awal fase watermarked audio : [0; 1; 0; 0;

0; 0; 0; 1]

16

Lampiran 2 Kuesioner evaluasi kualitas watermarked audio

Responden yang terhormat,

Saya, Ayi Dianitasari, mahasiswa ekstensi, Program Studi Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor (IPB), sedang melakukan penelitian untuk Skripsi tentang: “Implementasi Teknik Audio Watermarking dengan Metode Phase Coding”

Melalui survei ini, saya ingin mengetahui pendapat Anda dalam mengevaluasi kualitas 4 file audio yang telah diberi informasi tambahan didalamnya. Terima Kasih atas partisipasi Anda.

Tanggal Pengisian Kuesioner :

Nama Responden :

Usia :

Jenis Kelamin : Laki-laki Perempuan

Mahasiswa Ilmu Komputer IPB

: Ya Bukan

Untuk mengisi Kuesioner ini, silahkan berikan tanda √ pada kotak yang sesuai dengan jawaban Anda. Anda hanya diperkenankan mengisi / memilih satu dari beberapa alternatif jawaban. Untuk Skala Noise/derau yang digunakan:

(1) Ada noise/derau, dan (2) Tidak ada noise/derau

No. File Audio

Kriteria Penilaian

Noise/Derau

1 2

1 Speech

2 Speech_B

3 Instrumental

4 Instrumental_B

5 Instrument-mix

6 Instrument-mix_B

7 Pop

8 Pop_B

Terima Kasih atas partisipasi Anda dalam survei ini. Seluruh data dan jawaban akan dipergunakan dengan penuh tanggung jawab.

Salam Hangat, [Ayi Dianitasari]

Kuesioner Evaluasi Kualitas 4 File Audio

17

Lampiran 3 Antar muka penyisipan watermark

Lampiran 4 Antar muka pengekstraksian watermark

18

Lampiran 5 Hasil uji ketahanan terhadap serangan resampling

Jenis Fs Asal

Fs Resampling

16000 Hz 48000 Hz

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

44100 Hz

44100 Hz

44100 Hz

44100 Hz

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

berubah

berubah

berubah

berubah

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

berubah

berubah

berubah

berubah

Lampiran 6 Hasil uji ketahanan terhadap serangan cropping

Jenis

Cropping

1/2 Bagian Awal 1/2 Bagian Tengah 1/2 Bagian Akhir

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

Tidak ada

Tidak ada

®:ûWÒ-

Tidak ada

terpotong

terpotong

terpotong

terpotong

Tidak ada

• ð

Cÿ±•ðÿ•

Tidak ada

terpotong

terpotong

terpotong

terpotong

CíÛ3ô?ôñ

Tidak ada

x 0@ 8àÆ

Tidak ada

terpotong

terpotong

terpotong

terpotong

Lampiran 7 Hasil uji ketahanan terhadap serangan penambahan derau 0.1

Jenis Watermark

Asal

Noise = 0,1

Domain Waktu Domain Frekuensi

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau


Jenis Watermark

Asal

Noise = 0,5


Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau

19


Jenis Watermark

Asal

Noise = 0,9


Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Hasil

Ekstraksi

Hasil

Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

seV]Lub*

sonyMusic

oîÙUõqée

SGn¹u6y

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau

seV]Lub*

sonyMusic

oîÙUõqée

SGn¹u6y

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Ada derau

Lampiran 10 Hasil uji ketahanan terhadap serangan time streching

Jenis Watermark Asal

Time Stretching

Hasil Ekstraksi Hasil Pemutaran Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

,P@(•

l¼ê5Ç6

ôeL *ªÂ

q7B ïù

Berubah pitch dan tempo




Lampiran 11 Hasil uji ketahanan terhadap serangan multiple watermark dengan watermark yang

sama

Jenis Watermark

Pertama

Watermark

Kedua

Multiple Watermark

Hasil

Ekstraksi

Hasil Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Lampiran 12 Hasil uji ketahanan terhadap serangan multiple watermark dengan watermark yang

berbeda

Jenis Watermark

Pertama

Watermark

Kedua

Multiple Watermark

Hasil Ekstraksi Hasil Pemutaran

Kembali

Speech

Instrumental

Instrument-mix

Pop

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

sonyMusic

Universal

Universal

Universal

Universal

Universal

Universal

Universal

Universal

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Tidak ada derau

Implementasi Teknik Audio Watermarking dengan Metode Phase ... · gan tetap menjaga fase relatif...

Documents

Transcript of Implementasi Teknik Audio Watermarking dengan Metode Phase ... · gan tetap menjaga fase relatif...