Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital dengan Metode Cox
PENERAPAN WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN HAK CIPTA
PADA CITRA DIGITAL DENGAN METODE COX
ANTONIUS JEMI
G 64103052
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PENERAPAN WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN HAK CIPTA
PADA CITRA DIGITAL DENGAN METODE COX
ANTONIUS JEMI
G 64103052
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
ANTONIUS JEMI. Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital
dengan Metode Cox. Dibimbing oleh SUGI GURITMAN dan SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Perkembangan komputer dan perangkat-perangkat lain yang serba digital sekarang ini telah
membuat data digital semakin banyak digunakan. Perkembangan tersebut memberikan
kemudahan-kemudahan yang mengakibatkan data digital dapat digunakan secara bebas tanpa
memperhatikan aspek hak cipta (Intellectual Property Right). Belakangan ini muncul penggunaan
steganography untuk mengatasi masalah hak cipta pada data digital yang dikenal dengan istilah
watermarking. Watermarking merupakan cara penyembunyian atau penanaman data/informasi
tertentu (baik berupa catatan umum maupun rahasia) ke dalam suatu data digital lainnya, dan
mampu menghadapi proses-proses pengolahan sinyal digital sampai tahap tertentu.
Pada penelitian ini dilakukan proses penyisipan citra digital yang dijadikan watermark ke
dalam citra digital yang dijadikan cover image, dimana kedua citra digital tersebut dapat berupa
citra RGB maupun grayscale dengan format BMP. Setelah disisipkan, kemudian dibandingkan
hasilnya dengan cover image yang asli untuk melihat seberapa besar distorsi yang terjadi. Dari
citra yang dihasilkan tersebut dicoba untuk ditarik kembali watermark-nya, lalu dibandingkan
dengan watermark yang asli untuk melihat seberapa besar distorsi yang terjadi. Penulis juga
mencoba menguji ketahanan metode Cox ini terhadap serangan yang berupa rotasi citra (baik
rotasi sebesar 900, 1800, maupun 2700), kompresi JPEG, operasi cropping dan operasi resizing.
Untuk mengukur distorsi yang terjadi antara dua buah citra digital, digunakan perhitungan dengan
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR).
Hasil percobaan menunjukkan bahwa metode Cox tidak memberikan pengaruh kualitas citra
yang besar pada watermarked image karena didapatkan PSNR rata-rata di atas 30 dB. Jika
dibandingkan dengan PSNR yang dihasilkan dari proses kompresi JPEG yang rata-rata sebesar 3040 dB, maka hasil tersebut masih dianggap mengalami distorsi yang tidak terlalu besar. Pengaruh
metode Cox pada watermark yang ditemu kembalikan dengan watermark yang asli menunjukkan
pengaruh yang cukup kecil. Hal ini dapat terlihat dari rata-rata PSNR yang bernilai sebesar
40.8978 dB. Hasil lain dari percobaan ini adalah bahwa metode Cox termasuk tahan terhadap
serangan yang berupa rotasi citra (baik rotasi 900, 1800, maupun 2700), akan tetapi kurang tahan
terhadap serangan yang berupa kompresi JPEG. Metode Cox ini juga tidak tahan terhadap
serangan berupa cropping dan resizing, namun pada kasus resizing dengan memperbesar citra
maka watermark masih dapat ditarik kembali jika ukurannya dikembalikan ke ukuran semula
terlebih dahulu sebelum watermark ditarik.
Kata kunci : watermarking, Cox.
Judul
Nama
NRP
: Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada
Citra Digital dengan Metode Cox
: Antonius Jemi
: G64103052
Menyetujui:
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Sugi Guritman
NIP 131 999 582
Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si.
NIP 132 311 916
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal lulus:
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Bandarlampung pada tanggal 29 Maret 1985 sebagai anak ketiga dari empat
bersaudara, anak dari pasangan Yohanes Tukiman dan Christin Sukarti.
Pada tahun 2003 penulis lulus dari SMU Xaverius Bandarlampung dan pada tahun yang
sama melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB (Seleksi
Penerimaan Mahasiswa Baru) pada Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah menjabat sebagai anggota Divisi Language
Development dari himpunan profesi dari Departemen Ilmu Komputer yang bernama Himalkom
(Himpunan Mahasiswa Ilmu Komputer) tahun jabatan 2005/2006. Selain itu juga penulis mencoba
untuk bekerja sebagai seorang announcer di sebuah radio swasta yang ada di Bogor hingga saat
tulisan ini dibuat. Penulis sempat melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Divisi SalakIT
Hotel Salak The Heritage selama dua bulan, yaitu dari bulan Juli sampai bulan September 2006,
dengan kegiatan utama membangun sebuah sistem untuk mengatur produk-produk inventory yang
dimiliki Hotel Salak, yang selanjutnya diberi nama Salak Inventory System (SaInS).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
anugerah yang telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital dengan Metode Cox,
merupakan karya ilmiah yang dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
pada Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh
karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Orang tua dan keluarga penulis yang selama ini telah memberi dukungan baik material
maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dan dapat
menyelesaikan studinya.
2.
Dr. Sugi Guritman selaku dosen pembimbing I (terima kasih atas segala masukan, saran, dan
arahannya).
3.
Shelvie Nidya Neyman, S.Komp. selaku dosen pembimbing II (terima kasih atas ide awal
terpilihnya topik penelitian ini, serta saran dan arahannya).
4.
Wisnu Ananta Kusuma, S.T., M.T. selaku dosen penguji (terima kasih karena telah bersedia
menguji hasil dari penelitian yang telah saya lakukan).
5.
Lindayati, Irena S., dan Amalia R. (teman-teman satu bimbingan), terima kasih karena telah
berjuang bersama-sama selama penelitian ini. Air mata sedih maupun gembira telah kita lalui
bersama hingga akhirnya kita semua dapat menyelesaikan penelitian kita masing-masing.
6.
Gibtha F.L., M. Pandi, Agung P.I.S., Meynar, Firat R., Hadikusuma W., you guys rock!!!!!!
Terima kasih atas segala bantuan, dukungan, persahabatan, dan semua kenangan indah yang
kita alami selama kuliah ini.
7.
Ilkomerz 40 yang selama ini telah berjuang bersama-sama menghadapai masa-masa sulit
selama perkuliahan dan telah memberikan segala bantuannya dalam melakukan penelitian dan
penulisan karya ilmiah ini.
8.
Bu Sri Nurdiati, Bu Imas, Pak Panji, Pak Firman, Pak Ridha, Pak Pendi, Pak Soleh, Pak Yadi,
Mas Irvan, dan semua dosen serta staf yang bekerja di Departemen Ilmu Komputer, terima
kasih atas semua ilmu, bantuan, dan kerja sama yang sangat baik selama penulis kuliah di
Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor.
9.
Semua KISI Crew dan Pamiarsa Muda Bogor, terima kasih atas pengertian, doa, dan
dukungannya selama penelitian ini dilakukan.
10. Pihak-pihak lain yang telah membantu terselesaikannya penelitian ini, baik secara langsung
maupun tidak langsung, yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih.
Bogor, Juli 2007
Antonius Jemi
v
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .............................................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................................... vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang.................................................................................................................................1
Tujuan ..............................................................................................................................................1
Ruang Lingkup ................................................................................................................................2
Manfaat Penelitian...........................................................................................................................2
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking......................................................................................................................2
Discrete Cosine Transform (DCT) .................................................................................................3
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)................................................................................................4
Metode Cox .....................................................................................................................................4
METODE PENELITIAN
Studi Pustaka ...................................................................................................................................5
Penentuan Masalah..........................................................................................................................5
Penentuan Tujuan, Latar Belakang, Ruang Lingkup, dan Manfaat Penelitian ..............................5
Implementasi ...................................................................................................................................5
Analisis Hasil Implementasi ...........................................................................................................6
Penarikan Kesimpulan.....................................................................................................................7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kualitas citra dari watermarked image dan watermark hasil ekstraksi .........................................8
Waktu yang Diperlukan pada Proses Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark......................9
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Rotasi pada Citra Digital.................................... 10
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Kompresi JPEG pada Citra Digital ................................. 11
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Cropping ............................................................ 12
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Resizing .............................................................. 12
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan................................................................................................................................... 13
Saran ............................................................................................................................................. 13
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 13
LAMPIRAN ...................................................................................................................................... 14
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Nilai-nilai PSNR dari masing-masing watermarked image dan watermark hasil ekstraksi ...........9
2 Waktu untuk proses penyisipan dan pengekstraksian watermark .................................................10
3 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dirotasi...................10
4 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dikompresi.............11
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Contoh visible watermark ...............................................................................................................2
2 Proses penyisipan watermark pada citra digital .............................................................................3
3 Proses verifikasi watermark pada citra digital ...............................................................................3
4 Perumusan DCT dua dimensi .........................................................................................................3
5 Perumusan inversi DCT dua dimensi .............................................................................................4
6 Tahapan penelitian ..........................................................................................................................5
7 Tahapan penyisipan hak cipta.........................................................................................................5
8 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................6
9 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................6
10 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................7
11 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Citra digital yang digunakan sebagai cover image.........................................................................15
2 Citra digital yang digunakan sebagai watermark ...........................................................................17
3 Watermarked image yang dihasilkan dari proses watermarking ...................................................18
4 Watermark hasil ekstraksi dari watermarked image pada proses watermarking ..........................38
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sekarang ini, hampir semua orang sudah
mengenal komputer. Komputer sudah
digunakan di berbagai aspek kehidupan,
seperti untuk menyimpan data perusahaan,
mengatur keuangan, bahkan untuk sekedar
sarana hiburan seperti untuk mendengarkan
lagu, menonton video, main game, dan
sebagainya.
Seiring dengan perkembangan komputer
digital dan perangkat-perangkat lainnya yang
serba digital, kebanyakan orang lebih memilih
untuk menggunakan data digital. Beberapa
keunggulan dari data yang berbentuk digital
antara lain:
• mudah dan murah dalam penduplikasian
dan hasilnya sama dengan aslinya,
• mudah dan murah dalam penyimpanan
untuk kemudian dapat diolah atau
diproses lebih lanjut, dan
• mudah didistribusikan, baik melalui
media seperti disk maupun melalui
jaringan seperti internet.
Selain itu, dengan berkembangnya teknologi
internet sebagai jaringan terluas yang
menghubungkan hampir semua komputer
yang ada di seluruh dunia, maka semakin
mempermudah setiap komputer untuk saling
memperoleh data orang lain. Melalui internet,
setiap komputer di dunia dapat saling bertukar
data satu sama lain dengan mudah.
Kemudahan-kemudahan yang dimiliki
oleh data digital tersebut tanpa disadari dapat
berbalik menjadi kelemahan-kelemahan dari
data digital itu sendiri. Kemudahan dalam
memperoleh, menduplikasi, dan mengolah
data digital, akan semakin membuka jalan
bagi semua orang untuk menggunakan data
orang lain dengan sewenang-wenang dan
bahkan tanpa ijin dari pemilik data. Keamanan
data menjadi sesuatu yang sangat penting dan
menjadi kebutuhan yang vital dalam
penggunaan data digital. Oleh karena itu,
dibutuhkan suatu metode atau alat yang dapat
digunakan untuk mengamankan data digital.
Salah satu cara yang dapat digunakan
untuk mengamankan data adalah dengan
menyisipkan keterangan hak cipta pada data
yang akan diamankan, yang dapat digunakan
sebagai bukti jika ada orang yang
menggunakan data dengan tidak semestinya.
Copyright protection mungkin merupakan
aplikasi watermarking yang paling terkenal
sekarang ini. Tujuannya adalah untuk
menambahkan informasi mengenai sumber,
biasanya hak cipta dari pemilik, dari data
untuk mencegah pihak lain yang akan mengclaim hak cipta dari data tersebut
(Katzenbeisser & Petitcolas 2000). Data
digital yang akan diterapkan pada penelitian
kali ini hanya data yang berupa citra digital.
Sekarang ini sudah terdapat beberapa
metode watermarking yang dapat diterapkan
pada citra digital, seperti metode: Least
Significant
Bit
Coding,
Patchwork
(diperkenalkan oleh Bender), Pitas and
Kaskalis, Caroni, Cox, Randomly Sequenced
Pulse Position Modulated Code (RSPPMC),
dan lain-lain. Akan tetapi penulis tertarik
dengan metode-metode yang memanfaatkan
karakteristik Discrete Cosine Transform
(DCT). Hal ini dikarenakan perubahan nilai
DCT pada suatu citra pengaruhnya lebih kecil
dibandingkan perubahan nilai piksel dari citra
tersebut. Metode watermarking yang akan
digunakan pada penelitian kali ini adalah
metode Cox yang diusulkan oleh Ingemar J.
Cox, Joe Kilian, Tom Leighton, dan Talal
Shamoon, karena metode ini memanfaatkan
karakteristik Discrete Cosine Transform
(DCT) pada metode penyisipan maupun
pengekstraksian label hak cipta. Metode ini
mendukung ketahanan terhadap operasioperasi sinyal (seperti konversi digital-analog
dan
analog-digital,
resampling,
requantization, dan signal enhancement),
ketahanan terhadap operasi-operasi geometris
(seperti rotasi, translasi, dan lainnya), dan
ketahanan terhadap serangan (Cox et al.
1997).
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1 Mempelajari kinerja proses watermarking
dengan metode Cox pada citra digital
dengan format bitmap (BMP).
2 Menganalisis pengaruh perubahan nilai
koefisien DCT terpilih pada proses
watermarking terhadap besarnya distorsi
pada watermarked image dan pengaruh
perubahan yang terjadi pada watermark
setelah watermark diekstrak kembali
dibandingkan dengan watermark yang
asli.
3 Mengetahui seberapa besar ketahanan
metode Cox terhadap beberapa jenis
serangan sebagai berikut:
• operasi rotasi citra, baik 900, 1800,
maupun 2700,
• kompresi JPEG,
• operasi cropping, dan
• operasi resizing.
2
Ruang Lingkup
Pesan gambar dan cover image yang akan
digunakan dalam penelitian ini hanya dibatasi
untuk citra digital yang memiliki format
bitmap (BMP), baik yang memiliki tiga warna
(RGB) maupun satu warna (grayscale),
dimana pesan gambarnya harus memiliki
ukuran yang lebih kecil daripada cover imagenya. Pada penelitian kali ini, metode
watermarking yang akan digunakan adalah
metode Cox.
Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat
diketahui pengaruh perubahan nilai DCT pada
metode Cox terhadap perubahan kualitas citra.
Dengan penelitian ini juga diharapkan dapat
diketahui ketahanan dari penerapan metode
Cox terhadap perlakuan operasi rotasi citra,
kompresi JPEG pada citra, operasi cropping,
dan operasi resizing.
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking
Digital watermarking adalah suatu teknik
yang mengijinkan seorang individu untuk
menambahkan catatan hak cipta yang
tersembunyi atau pesan verifikasi lain ke
dalam dokumen-dokumen atau sinyal-sinyal
audio, video, atau citra. Watermark
sebenarnya muncul pertama kali dalam bentuk
kertas buatan tangan sejak 700 tahun yang
lalu. Setelah penemuan tersebut, watermark
digunakan secara luas di seluruh Eropa. Kata
“digital watermark” pertama kali disebutkan
pada tahun 1992 oleh Andrew Tirkel dan
Charlos Osborne, dalam paper: Tirkel et al.
“Electronic
Watermark”.
DICTA
93,
Macquarie University, p.666-673.
Watermarking
sebenarnya
berkaitan
dengan steganografi, tetapi digunakan dalam
konteks dan cara pandang yang berbeda.
Secara literatur, kata Steganografi berasal dari
bahasa Yunani yaitu Steganographia, yang
berarti tulisan tersembunyi (covered writing).
Steganografi
adalah
ilmu
dan
seni
menyembunyikan pesan rahasia (hiding
message) sedemikian sehingga keberadaan
pesan tidak terdeteksi oleh manusia (Munir
2004). Tujuan dari steganografi sendiri adalah
untuk menyembunyikan informasi yang tidak
ingin diketahui oleh pihak lain ke dalam suatu
media yang dapat mengalihkan perhatian dan
tidak membuat pihak lain curiga. Jadi,
perbedaan mendasar antara steganografi dan
kriptografi adalah kriptografi berusaha
menyembunyikan arti dari suatu informasi,
sedangkan
steganografi
berusaha
menyembunyikan keberadaan dari suatu
informasi. Baik watermarking maupun
steganografi
digunakan
untuk
menyembunyikan
informasi
atau
memindahkan informasi ke dalam suatu media
cover. Perbedaan antara steganografi dan
watermarking antara lain:
• steganografi bersifat tidak robust atau
memiliki robustness yang terbatas,
sedangkan watermarking didesain untuk
bersifat robust,
• steganografi
mencoba
untuk
menyembunyikan fakta bahwa terdapat
informasi yang tersembunyi, sedangkan
watermarking
didesain
untuk
memindahkan
informasi
yang
tersembunyi meskipun tidak selalu
terlihat, dan
• pada steganografi, informasi rahasia
disimpan ke dalam media cover yang
tidak berarti apa-apa, sedangkan pada
watermarking justru media cover tersebut
yang akan dilindungi kepemilikannya
dengan pemberian label hak cipta.
Secara garis besar, watermark terbagi
menjadi dua tipe, yaitu visible watermark dan
invisible watermark.
• Visible watermark
Watermark jenis ini dapat terlihat oleh
indera manusia. Visible watermark
bersifat sangat robust karena keberadaan
watermark dapat dikenali dengan mudah
dan biasanya sangat sulit untuk dihapus.
Watermark yang disisipkan dapat bersifat
solid ataupun semitransparan, dan untuk
memindahkannya
membutuhkan
cropping yang signifikan. Contoh hasil
penyisipan visible watermark dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Contoh visible watermark (Kipper
G. 2004).
3
•
Invisible watermark
Watermark jenis ini tidak dapat terlihat
oleh indera manusia, tetapi dapat
diekstraksi dengan metode komputasional
tertentu. Tujuan dari invisible watermark
adalah untuk memverifikasi kepemilikan
atau memverifikasi integritas dari suatu
citra atau sejumlah informasi. Biasanya
pada
saat
ekstraksi
invisible
watermarking
dibutuhkan
sebuah
password yang disebut watermark key.
Berdasarkan tipe dokumen yang diberi
watermark,
watermarking
dapat
diklasifikasikan menjadi image watermarking,
video watermarking, audio watermarking, dan
text watermarking. Selain itu, watermarking
juga dapat dikategorikan sebagai blind
watermarking (proses verifikasi watermark
tidak membutuhkan citra asal) dan non blind
watermarking (proses verifikasi watermark
membutuhkan citra asal) (Munir 2004).
Secara umum, diagram proses penyisipan
watermark pada citra digital dapat dilihat pada
Gambar 2, sedangkan diagram proses
verifikasi watermark pada citra digital dapat
dilihat pada Gambar 3.
Gambar 2 Proses penyisipan watermark pada
citra digital.
3
4
Watermark merupakan citra digital yang
akan disisipkan ke dalam media lain yang
akan dilindungi kepemilikannya, yang
disebut cover image.
Watermarked image
Watermarked image merupakan hasil dari
penyisipan citra digital (biasanya berupa
label hak cipta) ke dalam citra digital
yang akan dilindungi.
Watermark key
Watermark key adalah kunci rahasia yang
akan digunakan dalam penyisipan hak
cipta dan dalam pengekstraksian kembali
hak cipta. Watermark key berbeda dengan
encryption key. Watermark key hanya
mempengaruhi
watermak
dengan
sederhana, sedangkan encryption key
mempengaruhi keseluruhan informasi
yang akan dienkripsi (Kipper, 2003).
Discrete Cosine Transform (DCT)
Watermarking terhadap citra digital dapat
diterapkan pada berbagai domain. Ada yang
dilakukan langsung pada jenis data digital
tersebut atau terlebih dahulu dilakukan
transformasi ke dalam domain yang lain.
Salah satu transformasi yang digunakan
adalah Discrete Cosine Transform (DCT)
yang mengubah data digital ke dalam bentuk
domain frekuensi.
Discrete Cosine Transform (DCT)
merupakan suatu metode transformasi yang
digunakan sebagai dasar dalam kompresi Joint
Photographic Experts Group (JPEG). Bagian
dari DCT yang memiliki energi tertinggi
disebut DC, yang terletak di bagian kiri atas
dari citra.
Sampai saat ini sudah terdapat berbagai
macam metode DCT. Pada penelitian kali ini
DCT yang digunakan adalah DCT dua
dimensi. DCT dua dimensi dari suatu citra A
akan menghasilkan citra B yang didefinisikan
pada Gambar 4.
Gambar 3 Proses verifikasi watermark pada
citra digital.
Istilah-istilah yang sering digunakan dalam
digital watermarking adalah sebagai berikut.
1 Cover image
Cover image merupakan media yang
berupa citra digital yang akan dilindungi
kepemilikannya dengan pemberian label
hak cipta.
2 Watermark
Gambar 4 Perumusan DCT dua dimensi.
Rumus untuk menginversi kembali nilai
DCT yang dihasilkan (citra B) menjadi citra
awal (citra A) didefinisikan pada Gambar 5.
4
Gambar 5 Perumusan inversi DCT dua
dimensi.
Keterangan dari variabel-variabel pada
rumus pada Gambar 4 dan Gambar 5 adalah
sebagai berikut:
• A = citra dengan komponen-komponennya
berupa nilai piksel aslinya
• B = citra dengan komponen-komponennya
berupa nilai DCT hasil perhitungan rumus
• p,q = posisi piksel
• M = jumlah baris dari citra A
• N = jumlah kolom dari citra A.
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Menurut Katzenbeisser et al. (2000) SNR
biasanya digunakan pada matrik distorsi pixelbased visual dan digunakan untuk mengukur
distorsi antara citra asli dengan citra setelah
dilakukan proses terhadapnya. Sedangkan
PSNR merupakan sebuah istilah dalam
engineering yang digunakan untuk mengukur
rasio
antara
kekuatan
kemungkinan
maksimum dari sebuah sinyal dan kekuatan
pengkorupsian
noise
yang
dapat
mempengaruhi
kemurnian
representasi
aslinya. Pada penelitian kali ini, akan
dibandingkan antara citra asli dengan
watermarked image dan antara watermark asli
dengan watermark hasil pengekstraksian.
Nilai PSNR yang rendah menunjukkan
bahwa citra telah mengalami distorsi yang
cukup besar. Nilai PSNR dapat dihitung
dengan menggunakan fungsi:
⎛ MAX I2 ⎞
⎟⎟,
PSNR = 10. log10 .⎜⎜
⎝ MSE ⎠
dimana nilai MSE dapat dihitung dengan
rumus:
2
1 m −1n −1
MSE =
∑ ∑ I (i , j ) − K (i , j ) .
mn i = 0 j = 0
Hasil perhitungan PSNR ini memiliki satuan
dB (desibel). Desibel merupakan satuan yang
biasanya digunakan untuk mengukur level
suara, namun juga digunakan secara luas
dalam bidang elektronik, sinyal, dan
komunikasi. Desibel merupakan sebuah unit
logaritmik
yang
digunakan
untuk
mendeskripsikan sebuah rasio, baik rasio
tenaga, tekanan suara, voltase, intensitas, atau
hal-hal
lainnya
(http://www.phys.unsw.edu.au/jw/dB.html).
Keterangan dari variabel-variabel pada rumus
di atas adalah sebagai berikut:
• MAXI = nilai piksel maksimum pada
citra I
• MSE = Mean Squared Error, yang
menunjukkan rata-rata noise yang
terjadi antara citra I dan citra K
• m = jumlah baris dari citra I
• n = jumlah kolom dari citra I
Metode Cox
Metode ini mendukung ketahanan
terhadap operasi-operasi sinyal (seperti
konversi digital-analog dan analog-digital,
resampling, requantization, dan signal
enhancement), ketahanan terhadap operasioperasi geometris (seperti rotasi, translasi, dan
lainnya), dan ketahanan terhadap serangan
(Cox et al. 1997).
Metode ini bekerja pada domain DCT.
Metode Cox ini bekerja dengan menanamkan
sejumlah urutan bilangan real sepanjang n
pada citra N x N. Cover image
ditransformasikan terlebih dahulu menjadi
koefisien DCT N x N. Kemudian bilangan
real tesebut ditanamkan pada n koefisien DCT
yang paling besar, tidak termasuk komponen
DC-nya. Verifikasi dilakukan dengan
menggunakan citra asli dikurangi citra
terwatermark.
Proses penyisipan watermark ke dalam
cover image dilakukan dengan merubah nilai
DCT pada komponen DCT terpilih dengan
rumus:
cover(i,j)’ = cover(i,j) + α* watermark(i,j),
dimana α merupakan tingkat kejelasan
watermark yang akan disisipkan ke dalam
cover image, yang rentang nilainya adalah:
0 < α ≤ 1.
METODE PENELITIAN
Penelitian kali ini akan mencoba
menerapkan metode watermarking untuk
penyisipan label hak cipta pada citra digital.
Metode watermarking yang digunakan pada
penelitian ini adalah metode Cox.
Tahapan yang akan dilakukan pada
penelitian ini secara garis besar dapat dilihat
pada Gambar 6 berikut ini.
5
Cosine Transform (DCT), untuk menyisipkan
label hak cipta ke dalam cover image.
Metode penyisipan hak cipta pada Cox
yang digunakan dalam penelitian kali ini
dapat dilihat pada Gambar 7 berikut.
Gambar 6 Tahapan penelitian.
Studi Pustaka
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan
materi-materi yang dapat digunakan sebagai
bahan bacaan. Peneliti mencari tulisan-tulisan
yang berhubungan dengan penelitian kali ini,
termasuk tulisan-tulisan dari penelitianpenelitian sebelumnya yang berhubungan dan
tulisan-tulisan yang membahas mengenai
DCT.
Penentuan Masalah
Pada tahap ini peneliti menentukan
permasalahan yang akan diteliti. Untuk
penelitian ini, masalah yang akan diteliti
adalah bagaimana hasil analisis dari metode
Cox pada proses penerapan watermarking.
Gambar 7 Tahapan penyisipan hak cipta.
Penentuan Tujuan, Latar Belakang, Ruang
Lingkup, dan Manfaat Penelitian
Pada tahap ini dilakukan penentuan tujuan
penelitian, latar belakang dilakukannya
penelitian, ruang lingkup dan batasan-batasan
penelitian, serta manfaat dari penelitian.
Implementasi
Pada tahap ini dilakukan persiapan
perangkat lunak dan perangkat keras yang
akan dibutuhkan dalam penelitian. Ukuran
dari watermark harus lebih kecil daripada
ukuran cover image. Pada tahap ini juga akan
dilakukan implementasi dari metode Cox,
yang menggunakan karakteristik Discrete
Metode untuk mengekstraksi watermark
dari watermarked image dapat dilihat pada
Gambar 8 berikut.
6
Gambar 8 Tahapan pengekstraksian hak cipta.
Pada tahap ini juga akan dilakukan
implementasi terhadap perangkat keras dan
perangkat lunak. Perangkat keras yang akan
digunakan berupa komputer mobile yang
memiliki spesifikasi:
• prosesor Intel Pentium Mobile T2300 @
1.66GHz,
• RAM dengan kapasitas 512 MB,
• harddisk dengan kapasitas 80 GB, dan
• monitor 12” WIDE XGA.
Perangkat lunak yang akan digunakan
memiliki spesifikasi:
• sistem operasi Windows XP Home
Edition,
• bahasa pemrograman MATLAB 7.0.1.
Analisis Hasil Implementasi
Hasil implementasi kemudian diuji dan
dievaluasi, kemudian hasilnya dibandingkan
dengan hasil uji yang diharapkan. Hal-hal
yang diuji antara lain sebagai berikut:
• Membandingkan kualitas citra digital
sebelum dan sesudah disisipkan hak cipta.
• Membandingkan hasil penemukembalian
hak cipta dengan hak cipta yang asli.
• Membandingkan hak cipta yang asli
dengan hasil penemukembalian hak cipta
setelah watermarked image dikenakan
operasi:
o rotasi citra, baik rotasi 900, 1800,
maupun 2700,
o kompresi JPEG,
o cropping, dan
o resizing.
Perhitungan PSNR digunakan untuk proses
pembandingan pada pelaksanaan penelitian
ini.
Pada proses rotasi sendiri peneliti telah
menemukan bahwa ternyata proses rotasi pada
citra digital itu tidak merusak nilai-nilai DCT
yang ada pada citra digital tersebut. Setelah
sebuah citra digital dirotasi dan kemudian
diubah kembali ke bentuk DCT-nya, maka
didapat nilai-nilai DCT yang masih sama
dengan nilai-nilai DCT dengan citra digital
yang sebelum dirotasi, hanya saja berubah
letaknya dan tandanya (positif atau
negatifnya) saja. Pola perubahan nilai DCT
dari suatu citra yang telah dirotasi dapat
dijelaskan sebagai berikut:
• Rotasi 900
Perubahan letak dan tanda (positif dan
negatif) pada nilai-nilai DCT yang telah
dikenai proses rotasi 900 adalah matrik
DCT dari citra aslinya ditranspose (baris
menjadi kolom dan kolom menjadi baris),
kemudian dari matrik hasil transpose
tersebut, nilai-nilai DCT pada kolom
genap mengalami perubahan tanda. Untuk
lebih jelas lagi, dapat dilihat pada Gambar
9 berikut ini.
A B C D E
A -F K -P U
F G H
K L M
P Q R
U V W
•
I J
N O
B -G L -Q V
C -H M -R W
S T
X Y
D -I N -S X
E -J O -T Y
Gambar 9 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 900.
0
Rotasi 180
Pada rotasi 1800 tidak terjadi perubahan
letak nilai-nilai DCT, tetapi beberapa
koefisien DCT mengalami perubahan
tanda, tepatnya pada koefisien-koefisien
yang memiliki nomor kolom dan nomor
baris yang jika dijumlahkan nilainya
ganjil. Misalnya suatu koefisien terletak
di baris 2 dan kolom 3,karena 2+3=5
(ganjil) maka nilainya berubah tanda.
Contoh lain misalnya suatu koefisien
terletak di baris 2 dan kolom 4, karena
2+4=6 (genap) maka nilainya tetap (tidak
berubah tanda). Untuk melihat lebih jelas
lagi mengenai pola perubahan koefisienkoefisien DCT yang terjadi akibat rotasi
1800 dapat dilihat ilustrasinya pada
Gambar 10 berikut ini.
7
A B C D E
A -B C -D E
F G H
-F G -H I
I
J
-J
K L M N O
K -L M -N O
P Q R S T
-P Q -R S -T
U V W X Y
U -V W -X Y
Gambar 10 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 1800.
0
• Rotasi 270
Perubahan letak dan tanda (positif dan
negatif) pada nilai-nilai DCT yang telah
dikenai proses rotasi 2700 adalah matrik
DCT dari citra aslinya ditranspose (baris
menjadi kolom dan kolom menjadi baris),
kemudian dari matrik hasil transpose
tersebut, nilai-nilai DCT pada baris genap
mengalami perubahan tanda. Untuk lebih
jelas lagi, dapat dilihat pada Gambar 11
berikut ini.
A B C D E
A F K P U
F G H
I
J
-B -G -L -Q -V
K L M N O
C H M R W
P Q R S T
-D -I -N -S -X
U V W X Y
E J O T Y
Gambar 11 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 2700.
Penarikan Kesimpulan
Setelah mendapatkan hasil dari analisis
pada tahap sebelumnya, maka penulis dapat
menarik kesimpulan mengenai pengaruh
penggunaan metode Cox pada citra digital
terhadap citra aslinya, dan juga mengenai
ketahanan metode Cox terhadap kompresi dan
rotasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses watermarking pada penelitian ini
dilakukan terhadap citra digital yang memiliki
format BMP, baik citra yang menjadi cover
maupun citra yang menjadi watermark. Pada
masing-masing citra yang menjadi cover
dilakukan proses penyisipan watermark
dengan label watermark yang sama yaitu
‘logonokia.bmp’ yang berformat RGB dan
‘nokiagray.bmp’ yang berformat grayscale,
dengan nilai α pada metode Cox yang
berbeda-beda.
Pertama-tama citra yang akan dijadikan
cover image harus ditransformasikan ke dalam
bentuk domain DCT, begitu juga citra
watermark yang akan disisipkan. Kemudian
nilai-nilai DCT dari watermark tersebut
disisipkan ke dalam n koefisien DCT terbesar
dari cover image kecuali koefisien DC-nya,
dengan nilai n adalah jumlah piksel dari citra
watermark yang akan disisipkan.
Hasil yang diperoleh dari proses
penyisipan watermark berupa watermarked
image. Citra hasil proses tersebut kemudian
dibandingkan per piksel dengan citra aslinya
sehingga dapat diperoleh besarnya distorsi
(dalam satuan dB) yang disebabkan oleh
proses penyisipan watermark tersebut dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR).
Setelah proses penyisipan watermark
dilakukan, maka selanjutnya watermark
dicoba untuk diambil kembali dari
watermarked image hasil penyisipan yang
telah dilakukan sebelumnya. Kemudian
watermark hasil pengekstraksian tersebut
dibandingkan per piksel dengan watermark
aslinya sehingga dapat dinilai besarnya
distorsi yang terjadi (dalam satuan dB) dengan
pengukuran peak signal to noise ratio (PSNR)
juga.
Pengujian selanjutnya yang dilakukan
adalah pengujian ketahanan metode Cox
terhadap operasi rotasi. Watermarked image
yang telah dihasilkan pada tahap sebelumnya
harus dirotasi 900. Dari citra yang dihasilkan
pada proses tersebut, dicoba ditarik kembali
watermark yang telah disisipkan, kemudian
hasilnya dibandingkan per piksel dengan
watermark aslinya sehingga besarnya distorsi
yang terjadi (dalam satuan dB) akibat proses
rotasi tersebut dapat dinilai dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR). Pengujian ini tidak hanya dilakukan
untuk operasi rotasi 900 saja, tetapi juga
dilakukan uji pada operasi rotasi sebesar 1800
dan 2700.
Pengujian ketahanan metode Cox terhadap
operasi cropping dan resizing juga dilakukan
pada penelitian ini. Watermarked image yang
telah dihasilkan pada tahap sebelumnya harus
dikenakan operasi cropping. Dari citra yang
dihasilkan pada proses tersebut, dicoba ditarik
kembali watermark yang telah disisipkan,
kemudian hasilnya dibandingkan per piksel
dengan watermark aslinya sehingga besarnya
distorsi yang terjadi (dalam satuan dB) akibat
proses rotasi tersebut dapat dinilai dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR). Untuk menguji ketahanan metode
Cox terhadap operasi resizing juga sama, yaitu
dicoba ditarik kembali watermark dari
watermarked image yang telah dikenakan
operasi resizing dan hasilnya diukur dengan
nilai PSNR.
Pengujian terakhir yang dilakukan untuk
menguji ketahanan metode Cox pada
8
penelitian ini adalah uji ketahanan terhadap
kompresi JPEG. Watermarked image yang
telah dihasilkan pada tahap sebelumnya harus
dikompresi ke dalam bentuk JPG. Dari citra
yang dihasilkan pada proses tersebut, dicoba
ditarik kembali watermark yang telah
disisipkan, kemudian hasilnya dibandingkan
per piksel dengan watermark aslinya sehingga
besarnya distorsi yang terjadi (dalam satuan
dB) akibat proses kompresi JPEG tersebut
dapat dinilai dengan pengukuran peak signal
to noise ratio (PSNR).
Dari nilai-nilai PSNR yang dihasilkan
pada penelitian kali ini kita dapat menentukan
seberapa besar distorsi yang terjadi pada
proses yang telah dilakukan. Semakin besar
nilai PSNR yang didapat antara dua buah
citra, semakin kecil distorsi yang ada pada
kedua citra tersebut. Nilai PSNR yang umum
terjadi pada pengkompresian JPEG adalah
sekitar 30dB, dan nilai itulah yang dijadikan
patokan untuk mengukur tingkat keberhasilan
proses watermark pada penelitian kali ini.
Pada penelitian kali ini digunakan enam
buah citra digital berformat BMP yang
digunakan sebagai cover image, antara lain:
1 Cartoon029.bmp
(800x600 piksel),
2 highXP.bmp
(1024x768 piksel),
3 haze.bmp
(1208x1024 piksel),
4 Cartoon029_gray.bmp (800x600 piksel),
5 highXP_gray.bmp (1024x768 piksel), dan
6 haze_gray.bmp
(1208x1024 piksel).
Untuk citra digital berformat BMP yang
digunakan sebagai watermark, pada penelitian
ini menggunakan citra ‘logonokia.bmp’
(97x22 piksel) yang berbentuk RGB, dan
‘nokiagray.bmp’ (97x22
piksel) yang
berbentuk grayscale.
Kualitas citra dari watermarked image dan
watermark hasil ekstraksi
Untuk melihat seberapa besar perubahan
yang terjadi pada cover image akibat
penyisipan watermark, pada penelitian ini
dilakukan dengan cara menyisipkan citra
digital berformat BMP yang dijadikan
watermark ke dalam cover image yang juga
berupa citra digital berformat BMP. Citra
yang dihasilkan dari proses penyisipan ini
(watermarked image) kemudian dibandingkan
dengan cover image yang asli untuk dinilai
seberapa
besar
watermarked
image
mengalami perubahan dari cover image yang
asli. Pada penelitian ini, PSNR digunakan
untuk mengukur perubahan (distorsi) tersebut.
Setelah watermark berhasil disisipkan ke
dalam cover image, maka watermark tersebut
dicoba untuk diambil kembali dari cover
image yang telah disisipi watermark tersebut.
Dalam pengambilan kembali watermark
diperlukan cover image yang asli, karena
metode Cox ini termasuk dalam non-blind
watermarking.
Dalam
proses
pengekstraksiannya, metode Cox bekerja
dengan membandingkan antara citra asli
dengan
watermarked
image.
Untuk
menentukan apakah telah terjadi perubahan
pada watermark yang didapatkan, maka perlu
dibandingkan antara watermark yang asli
dengan watermark hasil penarikan kembali,
dan
untuk
menilai
seberapa
besar
perubahannya maka diperlukan perhitungan
PSNR kembali.
Proses penyisipan dan pengekstraksian
watermark pada penelitian kali ini dilakukan
dengan beberapa nilai α yang berbeda-beda
untuk melihat berapakah nilai α yang cocok
untuk masing-masing proses penyisipan dan
pengekstraksian. Hasil perhitungan PSNR dari
masing-masing watermarked image dan
watermark hasil ekstraksinya dapat dilihat
pada Tabel 1 berikut ini.
9
Tabel 1 Nilai-nilai PSNR dari masing-masing watermarked image dan watermark hasil ekstraksi
Nilai-nilai yang ada pada kolom
watermarked image merupakan nilai-nilai
PSNR yang didapat dari membandingkan
antara watermarked image, yang dihasilkan
dari cover image dan watermark tertentu,
dengan cover image tersebut. Nilai-nilai yang
ada pada kolom watermark merupakan nilainilai PSNR yang didapat dari membandingkan
antara watermark hasil pengekstraksian
kembali dengan citra watermark yang asli.
Pada Tabel 1 di atas, bagian-bagian yang
memiliki warna berbeda menunjukkan nilainilai PSNR dengan α tertentu yang
menunjukkan kualitas citra terbaik, baik pada
watermarked image maupun pada watermark
dari masing-masing cover image yang disisipi
dengan masing-masing watermark. Semua
bagian yang warnanya berbeda tersebut
menunjukkan nilai-nilai PSNR yang bernilai
lebih dari 30dB. Untuk menentukan apakah
kualitas citra (watermaked image dan
watermark) yang dihasilkan tersebut baik atau
tidak, maka penulis mencoba membandingkan
dengan kualitas citra yang dihasilkan pada
kompresi JPEG. Nilai PSNR yang dihasilkan
pada
proses
pengkompresian
JPEG
menghasilkan
30-40dB
(http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_signal-tonoise_ratio). Seperti kita ketahui, citra yang
dihasilkan dari proses pengkompresian JPEG
masih memiliki kualitas yang cukup baik.
Dengan tolok ukur tersebut, penulis
menyimpulkan bahwa citra yang dihasilkan
(watermarked image dan watermark) pada
proses watermarking dengan metode Cox ini
memiliki kualitas yang cukup baik karena
dengan memilih nilai α yang tepat, yaitu pada
bagian-bagian yang diberi warna tersebut,
dapat menghasilkan nilai-nilai PSNR yang
semuanya di atas 30dB.
Dari Tabel 1 di atas juga dapat ditarik
kesimpulan bahwa nilai α yang digunakan
pada proses watermarking dapat menentukan
kualitas citra yang dihasilkan, baik
watermarked image maupun watermark hasil
pengekstraksiannya. Sampai saat ini belum
ada ketentuan yang dapat menentukan
berapakah nilai α yang paling optimal untuk
menghasilkan kualitas citra yang terbaik, baik
watermarked image maupun watermark hasil
ekstraksinya. Hal yang diketahui dari tabel
tersebut adalah bahwa untuk satu cover image
yang sama, semakin besar ukuran watermark
yang akan disisipkan ke dalam cover image
tersebut maka diperlukan nilai α yang
semakin kecil. Hal ini terbukti pada Tabel 1 di
atas.
Waktu yang Diperlukan pada Proses
Penyisipan
dan
Pengekstraksian
Watermark
Pada penelitian kali ini penulis juga
meneliti mengenai waktu yang diperlukan
untuk menyisipkan watermark ke dalam cover
image-nya, serta waktu yang diperlukan untuk
10
mengekstraksi kembali watermark yang ada
pada
watermarked
image.
Tabel
2
menunjukkan total waktu yang diperlukan
pada kedua proses tersebut untuk setiap nilai
α yang berbeda.
Tabel 2 Waktu untuk proses penyisipan dan pengekstraksian watermark
Dari Tabel 2 di atas dapat kita lihat
ternyata diperlukan waktu yang cukup lama,
baik pada proses penyisipan maupun pada
proses pengekstraksian watermark. Hal ini
terutama dikarenakan proses penentuan nilainilai DCT terbesar pada cover image yang
akan disisipi watermark memerlukan waktu
yang cukup lama.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Rotasi pada Citra Digital
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap operasi rotasi, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya harus dirotasi terlebih dahulu.
Dan setelah didapatkan citra hasil rotasinya,
maka dicoba diambil kembali watermark dari
citra tersebut dengan membandingkannya
dengan cover image yang asli. Setelah itu,
hasil watermark yang didapat dibandingkan
lagi dengan watermark yang asli untuk
melihat seberapa besar perubahan yang terjadi
akibat proses rotasi tersebut.
Pada penelitian kali ini, proses rotasinya
dibagi menjadi tiga jenis, yaitu rotasi 900,
1800, dan 2700.
Untuk melihat apakah terjadi penurunan
kualitas watermark hasil ekstraksinya setelah
dirotasi, maka hanya dicoba untuk nilai α=0.5
saja. Setelah dihitung PSNR untuk
membandingkan antara watermark asli
dengan watermark yang didapat dari
watermarked image yang dirotasi, hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 3 berikut ini.
Tabel 3 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dirotasi
Cover image
Watermark
PSNR
sebelum
rotasi
PSNR
setelah
rotasi 90
derajat
PSNR
setelah
rotasi 180
derajat
PSNR
setelah
rotasi 270
derajat
Cartoon029.bmp (800x600)
logonokia.bmp
49.438
49.438
49.438
49.438
highXP.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
45.72
45.72
45.72
45.72
11
Tabel 3 lanjutan
haze.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
47.289
47.289
47.289
47.289
Cartoon029.bmp (800x600)
nokiagray.bmp
45.5557
45.5557
45.5557
45.5557
highXP.bmp (1024x768)
haze.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
logonokia.bmp
31.2692
31.2692
31.2692
31.2692
highXP_gray.bmp (1024x768)
haze_gray.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
nokiagray.bmp
47.7604
47.7604
47.7604
47.7604
highXP_gray.bmp (1024x768)
haze_gray.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
46.9948
54.881
46.9948
54.881
46.9948
54.881
46.9948
54.881
Berdasarkan tabel di atas, dapat dipastikan
bahwa metode Cox ini tahan terhadap
serangan yang berupa proses rotasi pada citra
digital. Hal ini dapat dilihat pada tabel di atas
bahwa nilai PSNR yang didapat selalu sama,
baik watermarked image yang tidak dikenai
rotasi, maupun watermarked image yang
dikenai rotasi 900, 1800, ataupun 2700.
Setelah sebuah citra digital dirotasi dan
kemudian diubah kembali ke bentuk DCTnya, maka didapat nilai-nilai DCT yang masih
sama dengan nilai-nilai DCT dengan citra
digital yang sebelum dirotasi, hanya saja
berubah letaknya dan tandanya (positif atau
negatifnya) saja. Karena pada penelitian ini, n
besar koefisian DCT didapat dari nilai mutlak
DCT-nya, maka pada saat mendapatkan
kembali n koefisien DCT terbesarnya,
nilainya masih tidak berubah. Hal ini
mengakibatkan DCT watermark yang
dihasilkan juga tidak berubah, baik diputar
900, 1800, maupun 2700.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Kompresi JPEG pada Citra Digital
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap kompresi JPEG, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya harus dikompresi ke dalam
format JPEG. Dari citra hasil kompresi
tersebut, watermark dicoba diambil kembali.
Setelah itu, hasil watermark yang didapat
dibandingkan lagi dengan watermark yang
asli dengan menggunakan perhitungan PSNR.
Karena pengujian ini hanya bertujuan untuk
melihat apakah terjadi penurunan kualitas dari
watermark hasil ekstraksinya, maka hanya
digunakan nilai α=0.5 untuk setiap citranya.
Setelah dihitung PSNR antara watermark
asli dengan watermark yang didapat dari
watermarked image yang telah dikenai
kompresi JPEG, hasilnya dapat dilihat pada
Tabel 4 berikut ini.
Tabel 4 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dikompresi
Cover image
Watermark
PSNR
sebelum
kompresi
PSNR
setelah
kompresi
Cartoon029.bmp (800x600)
highXP.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
49.438
45.72
27.1189
24.7907
haze.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
47.289
17.6586
Cartoon029.bmp (800x600)
highXP.bmp (1024x768)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
45.5557
48.7253
26.4533
24.4123
haze.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
54.2129
17.9253
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
highXP_gray.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
31.2692
29.6124
30.2854
28.1595
haze_gray.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
42.9613
30.0636
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
highXP_gray.bmp (1024x768)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
47.7604
46.9948
37.9659
37.0022
haze_gray.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
54.881
34.998
45.36833333
28.069475
Rata-rata
12
Berdasarkan tabel di atas, dapat kita lihat
bahwa telah terjadi perubahan antara
watermark yang asli dengan watermark yang
didapat
dari
proses
pengekstraksian
watermarked image yang telah dikenai proses
kompresi. Perubahan yang terjadi pada
watermark akibat proses kompresi JPEG
menunjukkan perubahan kualitas citra yang
cukup signifikan. Hal ini terlihat dari nilai
rata-rata PSNR yang berubah drastis dari
45.36833333dB sebelum dikompresi menjadi
28.069475dB setelah watermarked image
dikompresi
terlebih
dahulu
sebelum
diekstraksi.
Seperti kita ketahui, Discrete Cosine
Transform (DCT) merupakan suatu metode
transformasi yang digunakan sebagai dasar
dalam kompresi Joint Photographic Experts
Group (JPEG). Karena pada saat kompresi
JPEG dilakukan operasi-operasi yang
merubah nilai-nilai DCT, maka pada saat
watermarked image dikenai kompresi JPEG
terjadi perubahan-perubahan juga pada nilainilai DCT dari watermarked image tersebut.
Oleh karena itu, pada saat proses
perbandingan antara cover image dan
watermarked image yang telah dikompresi
untuk mendapatkan kembali watermark yang
telah disisipkan tidak didapatkan nilai-nilai
yang tepat karena nilai-nilai DCT pada
watermarked
image
telah
mengalami
perubahan. Sebagai akibatnya, watermark
yang ditemukan juga telah mengalami
perubahan.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Cropping
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap operasi cropping, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya
harus
dikenakan
operasi
cropping. Setelah didapatkan hasilnya,
kemudian dicoba diambil kembali watermark
yang telah disisipkan. Akan tetapi, proses
pengekstraksian watermark tersebut ternyata
tidak berhasil dilakukan, karena beberapa
alasan berikut.
• Seperti kita ketahui, operasi cropping pada
citra digital bekerja dengan membuang
sebagian dari citra digital tersebut. Akibat
proses cropping ini, ukuran citra digitalnya
menjadi berubah. Karena pada proses
pengekstraksian
watermark
dilakukan
perbandingan nilai-nilai DCT pada setiap
pikselnya, maka hal ini tidak dapat
dilakukan lagi karena ukurannya sudah
tidak sama dan posisi-posisi pikselnya
sudah berubah.
• Meskipun watermarked image yang telah
di-crop tersebut ukurannya dikembalikan
lagi menjadi sama dengan ukuran aslinya,
ternyata
watermark
hasil
pengekstraksiannya juga akan sangat
berbeda dengan watermark aslinya, dengan
kata
lain
watermark
tidak
dapat
ditemukembalikan. Hal ini dikarenakan
bagian-bagian yang telah hilang pada saat
proses cropping sudah tidak dapat
dikembalikan lagi meskipun ukurannya
dijadikan sama dengan ukuran aslinya.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Resizing
Untuk menguji keta
PADA CITRA DIGITAL DENGAN METODE COX
ANTONIUS JEMI
G 64103052
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PENERAPAN WATERMARKING UNTUK PENYISIPAN HAK CIPTA
PADA CITRA DIGITAL DENGAN METODE COX
ANTONIUS JEMI
G 64103052
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Komputer pada
Departemen Ilmu Komputer
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
ANTONIUS JEMI. Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital
dengan Metode Cox. Dibimbing oleh SUGI GURITMAN dan SHELVIE NIDYA NEYMAN.
Perkembangan komputer dan perangkat-perangkat lain yang serba digital sekarang ini telah
membuat data digital semakin banyak digunakan. Perkembangan tersebut memberikan
kemudahan-kemudahan yang mengakibatkan data digital dapat digunakan secara bebas tanpa
memperhatikan aspek hak cipta (Intellectual Property Right). Belakangan ini muncul penggunaan
steganography untuk mengatasi masalah hak cipta pada data digital yang dikenal dengan istilah
watermarking. Watermarking merupakan cara penyembunyian atau penanaman data/informasi
tertentu (baik berupa catatan umum maupun rahasia) ke dalam suatu data digital lainnya, dan
mampu menghadapi proses-proses pengolahan sinyal digital sampai tahap tertentu.
Pada penelitian ini dilakukan proses penyisipan citra digital yang dijadikan watermark ke
dalam citra digital yang dijadikan cover image, dimana kedua citra digital tersebut dapat berupa
citra RGB maupun grayscale dengan format BMP. Setelah disisipkan, kemudian dibandingkan
hasilnya dengan cover image yang asli untuk melihat seberapa besar distorsi yang terjadi. Dari
citra yang dihasilkan tersebut dicoba untuk ditarik kembali watermark-nya, lalu dibandingkan
dengan watermark yang asli untuk melihat seberapa besar distorsi yang terjadi. Penulis juga
mencoba menguji ketahanan metode Cox ini terhadap serangan yang berupa rotasi citra (baik
rotasi sebesar 900, 1800, maupun 2700), kompresi JPEG, operasi cropping dan operasi resizing.
Untuk mengukur distorsi yang terjadi antara dua buah citra digital, digunakan perhitungan dengan
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR).
Hasil percobaan menunjukkan bahwa metode Cox tidak memberikan pengaruh kualitas citra
yang besar pada watermarked image karena didapatkan PSNR rata-rata di atas 30 dB. Jika
dibandingkan dengan PSNR yang dihasilkan dari proses kompresi JPEG yang rata-rata sebesar 3040 dB, maka hasil tersebut masih dianggap mengalami distorsi yang tidak terlalu besar. Pengaruh
metode Cox pada watermark yang ditemu kembalikan dengan watermark yang asli menunjukkan
pengaruh yang cukup kecil. Hal ini dapat terlihat dari rata-rata PSNR yang bernilai sebesar
40.8978 dB. Hasil lain dari percobaan ini adalah bahwa metode Cox termasuk tahan terhadap
serangan yang berupa rotasi citra (baik rotasi 900, 1800, maupun 2700), akan tetapi kurang tahan
terhadap serangan yang berupa kompresi JPEG. Metode Cox ini juga tidak tahan terhadap
serangan berupa cropping dan resizing, namun pada kasus resizing dengan memperbesar citra
maka watermark masih dapat ditarik kembali jika ukurannya dikembalikan ke ukuran semula
terlebih dahulu sebelum watermark ditarik.
Kata kunci : watermarking, Cox.
Judul
Nama
NRP
: Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada
Citra Digital dengan Metode Cox
: Antonius Jemi
: G64103052
Menyetujui:
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Sugi Guritman
NIP 131 999 582
Shelvie Nidya Neyman, S.Kom., M.Si.
NIP 132 311 916
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal lulus:
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Bandarlampung pada tanggal 29 Maret 1985 sebagai anak ketiga dari empat
bersaudara, anak dari pasangan Yohanes Tukiman dan Christin Sukarti.
Pada tahun 2003 penulis lulus dari SMU Xaverius Bandarlampung dan pada tahun yang
sama melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB (Seleksi
Penerimaan Mahasiswa Baru) pada Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah menjabat sebagai anggota Divisi Language
Development dari himpunan profesi dari Departemen Ilmu Komputer yang bernama Himalkom
(Himpunan Mahasiswa Ilmu Komputer) tahun jabatan 2005/2006. Selain itu juga penulis mencoba
untuk bekerja sebagai seorang announcer di sebuah radio swasta yang ada di Bogor hingga saat
tulisan ini dibuat. Penulis sempat melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Divisi SalakIT
Hotel Salak The Heritage selama dua bulan, yaitu dari bulan Juli sampai bulan September 2006,
dengan kegiatan utama membangun sebuah sistem untuk mengatur produk-produk inventory yang
dimiliki Hotel Salak, yang selanjutnya diberi nama Salak Inventory System (SaInS).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
anugerah yang telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Penerapan Watermarking untuk Penyisipan Hak Cipta pada Citra Digital dengan Metode Cox,
merupakan karya ilmiah yang dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana
pada Departemen Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh
karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Orang tua dan keluarga penulis yang selama ini telah memberi dukungan baik material
maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dan dapat
menyelesaikan studinya.
2.
Dr. Sugi Guritman selaku dosen pembimbing I (terima kasih atas segala masukan, saran, dan
arahannya).
3.
Shelvie Nidya Neyman, S.Komp. selaku dosen pembimbing II (terima kasih atas ide awal
terpilihnya topik penelitian ini, serta saran dan arahannya).
4.
Wisnu Ananta Kusuma, S.T., M.T. selaku dosen penguji (terima kasih karena telah bersedia
menguji hasil dari penelitian yang telah saya lakukan).
5.
Lindayati, Irena S., dan Amalia R. (teman-teman satu bimbingan), terima kasih karena telah
berjuang bersama-sama selama penelitian ini. Air mata sedih maupun gembira telah kita lalui
bersama hingga akhirnya kita semua dapat menyelesaikan penelitian kita masing-masing.
6.
Gibtha F.L., M. Pandi, Agung P.I.S., Meynar, Firat R., Hadikusuma W., you guys rock!!!!!!
Terima kasih atas segala bantuan, dukungan, persahabatan, dan semua kenangan indah yang
kita alami selama kuliah ini.
7.
Ilkomerz 40 yang selama ini telah berjuang bersama-sama menghadapai masa-masa sulit
selama perkuliahan dan telah memberikan segala bantuannya dalam melakukan penelitian dan
penulisan karya ilmiah ini.
8.
Bu Sri Nurdiati, Bu Imas, Pak Panji, Pak Firman, Pak Ridha, Pak Pendi, Pak Soleh, Pak Yadi,
Mas Irvan, dan semua dosen serta staf yang bekerja di Departemen Ilmu Komputer, terima
kasih atas semua ilmu, bantuan, dan kerja sama yang sangat baik selama penulis kuliah di
Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor.
9.
Semua KISI Crew dan Pamiarsa Muda Bogor, terima kasih atas pengertian, doa, dan
dukungannya selama penelitian ini dilakukan.
10. Pihak-pihak lain yang telah membantu terselesaikannya penelitian ini, baik secara langsung
maupun tidak langsung, yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih.
Bogor, Juli 2007
Antonius Jemi
v
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .............................................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................................... vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang.................................................................................................................................1
Tujuan ..............................................................................................................................................1
Ruang Lingkup ................................................................................................................................2
Manfaat Penelitian...........................................................................................................................2
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking......................................................................................................................2
Discrete Cosine Transform (DCT) .................................................................................................3
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)................................................................................................4
Metode Cox .....................................................................................................................................4
METODE PENELITIAN
Studi Pustaka ...................................................................................................................................5
Penentuan Masalah..........................................................................................................................5
Penentuan Tujuan, Latar Belakang, Ruang Lingkup, dan Manfaat Penelitian ..............................5
Implementasi ...................................................................................................................................5
Analisis Hasil Implementasi ...........................................................................................................6
Penarikan Kesimpulan.....................................................................................................................7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kualitas citra dari watermarked image dan watermark hasil ekstraksi .........................................8
Waktu yang Diperlukan pada Proses Penyisipan dan Pengekstraksian Watermark......................9
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Rotasi pada Citra Digital.................................... 10
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Kompresi JPEG pada Citra Digital ................................. 11
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Cropping ............................................................ 12
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap Operasi Resizing .............................................................. 12
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan................................................................................................................................... 13
Saran ............................................................................................................................................. 13
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 13
LAMPIRAN ...................................................................................................................................... 14
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Nilai-nilai PSNR dari masing-masing watermarked image dan watermark hasil ekstraksi ...........9
2 Waktu untuk proses penyisipan dan pengekstraksian watermark .................................................10
3 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dirotasi...................10
4 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dikompresi.............11
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Contoh visible watermark ...............................................................................................................2
2 Proses penyisipan watermark pada citra digital .............................................................................3
3 Proses verifikasi watermark pada citra digital ...............................................................................3
4 Perumusan DCT dua dimensi .........................................................................................................3
5 Perumusan inversi DCT dua dimensi .............................................................................................4
6 Tahapan penelitian ..........................................................................................................................5
7 Tahapan penyisipan hak cipta.........................................................................................................5
8 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................6
9 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................6
10 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................7
11 Tahapan pengekstraksian hak cipta ................................................................................................7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Citra digital yang digunakan sebagai cover image.........................................................................15
2 Citra digital yang digunakan sebagai watermark ...........................................................................17
3 Watermarked image yang dihasilkan dari proses watermarking ...................................................18
4 Watermark hasil ekstraksi dari watermarked image pada proses watermarking ..........................38
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sekarang ini, hampir semua orang sudah
mengenal komputer. Komputer sudah
digunakan di berbagai aspek kehidupan,
seperti untuk menyimpan data perusahaan,
mengatur keuangan, bahkan untuk sekedar
sarana hiburan seperti untuk mendengarkan
lagu, menonton video, main game, dan
sebagainya.
Seiring dengan perkembangan komputer
digital dan perangkat-perangkat lainnya yang
serba digital, kebanyakan orang lebih memilih
untuk menggunakan data digital. Beberapa
keunggulan dari data yang berbentuk digital
antara lain:
• mudah dan murah dalam penduplikasian
dan hasilnya sama dengan aslinya,
• mudah dan murah dalam penyimpanan
untuk kemudian dapat diolah atau
diproses lebih lanjut, dan
• mudah didistribusikan, baik melalui
media seperti disk maupun melalui
jaringan seperti internet.
Selain itu, dengan berkembangnya teknologi
internet sebagai jaringan terluas yang
menghubungkan hampir semua komputer
yang ada di seluruh dunia, maka semakin
mempermudah setiap komputer untuk saling
memperoleh data orang lain. Melalui internet,
setiap komputer di dunia dapat saling bertukar
data satu sama lain dengan mudah.
Kemudahan-kemudahan yang dimiliki
oleh data digital tersebut tanpa disadari dapat
berbalik menjadi kelemahan-kelemahan dari
data digital itu sendiri. Kemudahan dalam
memperoleh, menduplikasi, dan mengolah
data digital, akan semakin membuka jalan
bagi semua orang untuk menggunakan data
orang lain dengan sewenang-wenang dan
bahkan tanpa ijin dari pemilik data. Keamanan
data menjadi sesuatu yang sangat penting dan
menjadi kebutuhan yang vital dalam
penggunaan data digital. Oleh karena itu,
dibutuhkan suatu metode atau alat yang dapat
digunakan untuk mengamankan data digital.
Salah satu cara yang dapat digunakan
untuk mengamankan data adalah dengan
menyisipkan keterangan hak cipta pada data
yang akan diamankan, yang dapat digunakan
sebagai bukti jika ada orang yang
menggunakan data dengan tidak semestinya.
Copyright protection mungkin merupakan
aplikasi watermarking yang paling terkenal
sekarang ini. Tujuannya adalah untuk
menambahkan informasi mengenai sumber,
biasanya hak cipta dari pemilik, dari data
untuk mencegah pihak lain yang akan mengclaim hak cipta dari data tersebut
(Katzenbeisser & Petitcolas 2000). Data
digital yang akan diterapkan pada penelitian
kali ini hanya data yang berupa citra digital.
Sekarang ini sudah terdapat beberapa
metode watermarking yang dapat diterapkan
pada citra digital, seperti metode: Least
Significant
Bit
Coding,
Patchwork
(diperkenalkan oleh Bender), Pitas and
Kaskalis, Caroni, Cox, Randomly Sequenced
Pulse Position Modulated Code (RSPPMC),
dan lain-lain. Akan tetapi penulis tertarik
dengan metode-metode yang memanfaatkan
karakteristik Discrete Cosine Transform
(DCT). Hal ini dikarenakan perubahan nilai
DCT pada suatu citra pengaruhnya lebih kecil
dibandingkan perubahan nilai piksel dari citra
tersebut. Metode watermarking yang akan
digunakan pada penelitian kali ini adalah
metode Cox yang diusulkan oleh Ingemar J.
Cox, Joe Kilian, Tom Leighton, dan Talal
Shamoon, karena metode ini memanfaatkan
karakteristik Discrete Cosine Transform
(DCT) pada metode penyisipan maupun
pengekstraksian label hak cipta. Metode ini
mendukung ketahanan terhadap operasioperasi sinyal (seperti konversi digital-analog
dan
analog-digital,
resampling,
requantization, dan signal enhancement),
ketahanan terhadap operasi-operasi geometris
(seperti rotasi, translasi, dan lainnya), dan
ketahanan terhadap serangan (Cox et al.
1997).
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1 Mempelajari kinerja proses watermarking
dengan metode Cox pada citra digital
dengan format bitmap (BMP).
2 Menganalisis pengaruh perubahan nilai
koefisien DCT terpilih pada proses
watermarking terhadap besarnya distorsi
pada watermarked image dan pengaruh
perubahan yang terjadi pada watermark
setelah watermark diekstrak kembali
dibandingkan dengan watermark yang
asli.
3 Mengetahui seberapa besar ketahanan
metode Cox terhadap beberapa jenis
serangan sebagai berikut:
• operasi rotasi citra, baik 900, 1800,
maupun 2700,
• kompresi JPEG,
• operasi cropping, dan
• operasi resizing.
2
Ruang Lingkup
Pesan gambar dan cover image yang akan
digunakan dalam penelitian ini hanya dibatasi
untuk citra digital yang memiliki format
bitmap (BMP), baik yang memiliki tiga warna
(RGB) maupun satu warna (grayscale),
dimana pesan gambarnya harus memiliki
ukuran yang lebih kecil daripada cover imagenya. Pada penelitian kali ini, metode
watermarking yang akan digunakan adalah
metode Cox.
Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat
diketahui pengaruh perubahan nilai DCT pada
metode Cox terhadap perubahan kualitas citra.
Dengan penelitian ini juga diharapkan dapat
diketahui ketahanan dari penerapan metode
Cox terhadap perlakuan operasi rotasi citra,
kompresi JPEG pada citra, operasi cropping,
dan operasi resizing.
TINJAUAN PUSTAKA
Digital Watermarking
Digital watermarking adalah suatu teknik
yang mengijinkan seorang individu untuk
menambahkan catatan hak cipta yang
tersembunyi atau pesan verifikasi lain ke
dalam dokumen-dokumen atau sinyal-sinyal
audio, video, atau citra. Watermark
sebenarnya muncul pertama kali dalam bentuk
kertas buatan tangan sejak 700 tahun yang
lalu. Setelah penemuan tersebut, watermark
digunakan secara luas di seluruh Eropa. Kata
“digital watermark” pertama kali disebutkan
pada tahun 1992 oleh Andrew Tirkel dan
Charlos Osborne, dalam paper: Tirkel et al.
“Electronic
Watermark”.
DICTA
93,
Macquarie University, p.666-673.
Watermarking
sebenarnya
berkaitan
dengan steganografi, tetapi digunakan dalam
konteks dan cara pandang yang berbeda.
Secara literatur, kata Steganografi berasal dari
bahasa Yunani yaitu Steganographia, yang
berarti tulisan tersembunyi (covered writing).
Steganografi
adalah
ilmu
dan
seni
menyembunyikan pesan rahasia (hiding
message) sedemikian sehingga keberadaan
pesan tidak terdeteksi oleh manusia (Munir
2004). Tujuan dari steganografi sendiri adalah
untuk menyembunyikan informasi yang tidak
ingin diketahui oleh pihak lain ke dalam suatu
media yang dapat mengalihkan perhatian dan
tidak membuat pihak lain curiga. Jadi,
perbedaan mendasar antara steganografi dan
kriptografi adalah kriptografi berusaha
menyembunyikan arti dari suatu informasi,
sedangkan
steganografi
berusaha
menyembunyikan keberadaan dari suatu
informasi. Baik watermarking maupun
steganografi
digunakan
untuk
menyembunyikan
informasi
atau
memindahkan informasi ke dalam suatu media
cover. Perbedaan antara steganografi dan
watermarking antara lain:
• steganografi bersifat tidak robust atau
memiliki robustness yang terbatas,
sedangkan watermarking didesain untuk
bersifat robust,
• steganografi
mencoba
untuk
menyembunyikan fakta bahwa terdapat
informasi yang tersembunyi, sedangkan
watermarking
didesain
untuk
memindahkan
informasi
yang
tersembunyi meskipun tidak selalu
terlihat, dan
• pada steganografi, informasi rahasia
disimpan ke dalam media cover yang
tidak berarti apa-apa, sedangkan pada
watermarking justru media cover tersebut
yang akan dilindungi kepemilikannya
dengan pemberian label hak cipta.
Secara garis besar, watermark terbagi
menjadi dua tipe, yaitu visible watermark dan
invisible watermark.
• Visible watermark
Watermark jenis ini dapat terlihat oleh
indera manusia. Visible watermark
bersifat sangat robust karena keberadaan
watermark dapat dikenali dengan mudah
dan biasanya sangat sulit untuk dihapus.
Watermark yang disisipkan dapat bersifat
solid ataupun semitransparan, dan untuk
memindahkannya
membutuhkan
cropping yang signifikan. Contoh hasil
penyisipan visible watermark dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Contoh visible watermark (Kipper
G. 2004).
3
•
Invisible watermark
Watermark jenis ini tidak dapat terlihat
oleh indera manusia, tetapi dapat
diekstraksi dengan metode komputasional
tertentu. Tujuan dari invisible watermark
adalah untuk memverifikasi kepemilikan
atau memverifikasi integritas dari suatu
citra atau sejumlah informasi. Biasanya
pada
saat
ekstraksi
invisible
watermarking
dibutuhkan
sebuah
password yang disebut watermark key.
Berdasarkan tipe dokumen yang diberi
watermark,
watermarking
dapat
diklasifikasikan menjadi image watermarking,
video watermarking, audio watermarking, dan
text watermarking. Selain itu, watermarking
juga dapat dikategorikan sebagai blind
watermarking (proses verifikasi watermark
tidak membutuhkan citra asal) dan non blind
watermarking (proses verifikasi watermark
membutuhkan citra asal) (Munir 2004).
Secara umum, diagram proses penyisipan
watermark pada citra digital dapat dilihat pada
Gambar 2, sedangkan diagram proses
verifikasi watermark pada citra digital dapat
dilihat pada Gambar 3.
Gambar 2 Proses penyisipan watermark pada
citra digital.
3
4
Watermark merupakan citra digital yang
akan disisipkan ke dalam media lain yang
akan dilindungi kepemilikannya, yang
disebut cover image.
Watermarked image
Watermarked image merupakan hasil dari
penyisipan citra digital (biasanya berupa
label hak cipta) ke dalam citra digital
yang akan dilindungi.
Watermark key
Watermark key adalah kunci rahasia yang
akan digunakan dalam penyisipan hak
cipta dan dalam pengekstraksian kembali
hak cipta. Watermark key berbeda dengan
encryption key. Watermark key hanya
mempengaruhi
watermak
dengan
sederhana, sedangkan encryption key
mempengaruhi keseluruhan informasi
yang akan dienkripsi (Kipper, 2003).
Discrete Cosine Transform (DCT)
Watermarking terhadap citra digital dapat
diterapkan pada berbagai domain. Ada yang
dilakukan langsung pada jenis data digital
tersebut atau terlebih dahulu dilakukan
transformasi ke dalam domain yang lain.
Salah satu transformasi yang digunakan
adalah Discrete Cosine Transform (DCT)
yang mengubah data digital ke dalam bentuk
domain frekuensi.
Discrete Cosine Transform (DCT)
merupakan suatu metode transformasi yang
digunakan sebagai dasar dalam kompresi Joint
Photographic Experts Group (JPEG). Bagian
dari DCT yang memiliki energi tertinggi
disebut DC, yang terletak di bagian kiri atas
dari citra.
Sampai saat ini sudah terdapat berbagai
macam metode DCT. Pada penelitian kali ini
DCT yang digunakan adalah DCT dua
dimensi. DCT dua dimensi dari suatu citra A
akan menghasilkan citra B yang didefinisikan
pada Gambar 4.
Gambar 3 Proses verifikasi watermark pada
citra digital.
Istilah-istilah yang sering digunakan dalam
digital watermarking adalah sebagai berikut.
1 Cover image
Cover image merupakan media yang
berupa citra digital yang akan dilindungi
kepemilikannya dengan pemberian label
hak cipta.
2 Watermark
Gambar 4 Perumusan DCT dua dimensi.
Rumus untuk menginversi kembali nilai
DCT yang dihasilkan (citra B) menjadi citra
awal (citra A) didefinisikan pada Gambar 5.
4
Gambar 5 Perumusan inversi DCT dua
dimensi.
Keterangan dari variabel-variabel pada
rumus pada Gambar 4 dan Gambar 5 adalah
sebagai berikut:
• A = citra dengan komponen-komponennya
berupa nilai piksel aslinya
• B = citra dengan komponen-komponennya
berupa nilai DCT hasil perhitungan rumus
• p,q = posisi piksel
• M = jumlah baris dari citra A
• N = jumlah kolom dari citra A.
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Menurut Katzenbeisser et al. (2000) SNR
biasanya digunakan pada matrik distorsi pixelbased visual dan digunakan untuk mengukur
distorsi antara citra asli dengan citra setelah
dilakukan proses terhadapnya. Sedangkan
PSNR merupakan sebuah istilah dalam
engineering yang digunakan untuk mengukur
rasio
antara
kekuatan
kemungkinan
maksimum dari sebuah sinyal dan kekuatan
pengkorupsian
noise
yang
dapat
mempengaruhi
kemurnian
representasi
aslinya. Pada penelitian kali ini, akan
dibandingkan antara citra asli dengan
watermarked image dan antara watermark asli
dengan watermark hasil pengekstraksian.
Nilai PSNR yang rendah menunjukkan
bahwa citra telah mengalami distorsi yang
cukup besar. Nilai PSNR dapat dihitung
dengan menggunakan fungsi:
⎛ MAX I2 ⎞
⎟⎟,
PSNR = 10. log10 .⎜⎜
⎝ MSE ⎠
dimana nilai MSE dapat dihitung dengan
rumus:
2
1 m −1n −1
MSE =
∑ ∑ I (i , j ) − K (i , j ) .
mn i = 0 j = 0
Hasil perhitungan PSNR ini memiliki satuan
dB (desibel). Desibel merupakan satuan yang
biasanya digunakan untuk mengukur level
suara, namun juga digunakan secara luas
dalam bidang elektronik, sinyal, dan
komunikasi. Desibel merupakan sebuah unit
logaritmik
yang
digunakan
untuk
mendeskripsikan sebuah rasio, baik rasio
tenaga, tekanan suara, voltase, intensitas, atau
hal-hal
lainnya
(http://www.phys.unsw.edu.au/jw/dB.html).
Keterangan dari variabel-variabel pada rumus
di atas adalah sebagai berikut:
• MAXI = nilai piksel maksimum pada
citra I
• MSE = Mean Squared Error, yang
menunjukkan rata-rata noise yang
terjadi antara citra I dan citra K
• m = jumlah baris dari citra I
• n = jumlah kolom dari citra I
Metode Cox
Metode ini mendukung ketahanan
terhadap operasi-operasi sinyal (seperti
konversi digital-analog dan analog-digital,
resampling, requantization, dan signal
enhancement), ketahanan terhadap operasioperasi geometris (seperti rotasi, translasi, dan
lainnya), dan ketahanan terhadap serangan
(Cox et al. 1997).
Metode ini bekerja pada domain DCT.
Metode Cox ini bekerja dengan menanamkan
sejumlah urutan bilangan real sepanjang n
pada citra N x N. Cover image
ditransformasikan terlebih dahulu menjadi
koefisien DCT N x N. Kemudian bilangan
real tesebut ditanamkan pada n koefisien DCT
yang paling besar, tidak termasuk komponen
DC-nya. Verifikasi dilakukan dengan
menggunakan citra asli dikurangi citra
terwatermark.
Proses penyisipan watermark ke dalam
cover image dilakukan dengan merubah nilai
DCT pada komponen DCT terpilih dengan
rumus:
cover(i,j)’ = cover(i,j) + α* watermark(i,j),
dimana α merupakan tingkat kejelasan
watermark yang akan disisipkan ke dalam
cover image, yang rentang nilainya adalah:
0 < α ≤ 1.
METODE PENELITIAN
Penelitian kali ini akan mencoba
menerapkan metode watermarking untuk
penyisipan label hak cipta pada citra digital.
Metode watermarking yang digunakan pada
penelitian ini adalah metode Cox.
Tahapan yang akan dilakukan pada
penelitian ini secara garis besar dapat dilihat
pada Gambar 6 berikut ini.
5
Cosine Transform (DCT), untuk menyisipkan
label hak cipta ke dalam cover image.
Metode penyisipan hak cipta pada Cox
yang digunakan dalam penelitian kali ini
dapat dilihat pada Gambar 7 berikut.
Gambar 6 Tahapan penelitian.
Studi Pustaka
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan
materi-materi yang dapat digunakan sebagai
bahan bacaan. Peneliti mencari tulisan-tulisan
yang berhubungan dengan penelitian kali ini,
termasuk tulisan-tulisan dari penelitianpenelitian sebelumnya yang berhubungan dan
tulisan-tulisan yang membahas mengenai
DCT.
Penentuan Masalah
Pada tahap ini peneliti menentukan
permasalahan yang akan diteliti. Untuk
penelitian ini, masalah yang akan diteliti
adalah bagaimana hasil analisis dari metode
Cox pada proses penerapan watermarking.
Gambar 7 Tahapan penyisipan hak cipta.
Penentuan Tujuan, Latar Belakang, Ruang
Lingkup, dan Manfaat Penelitian
Pada tahap ini dilakukan penentuan tujuan
penelitian, latar belakang dilakukannya
penelitian, ruang lingkup dan batasan-batasan
penelitian, serta manfaat dari penelitian.
Implementasi
Pada tahap ini dilakukan persiapan
perangkat lunak dan perangkat keras yang
akan dibutuhkan dalam penelitian. Ukuran
dari watermark harus lebih kecil daripada
ukuran cover image. Pada tahap ini juga akan
dilakukan implementasi dari metode Cox,
yang menggunakan karakteristik Discrete
Metode untuk mengekstraksi watermark
dari watermarked image dapat dilihat pada
Gambar 8 berikut.
6
Gambar 8 Tahapan pengekstraksian hak cipta.
Pada tahap ini juga akan dilakukan
implementasi terhadap perangkat keras dan
perangkat lunak. Perangkat keras yang akan
digunakan berupa komputer mobile yang
memiliki spesifikasi:
• prosesor Intel Pentium Mobile T2300 @
1.66GHz,
• RAM dengan kapasitas 512 MB,
• harddisk dengan kapasitas 80 GB, dan
• monitor 12” WIDE XGA.
Perangkat lunak yang akan digunakan
memiliki spesifikasi:
• sistem operasi Windows XP Home
Edition,
• bahasa pemrograman MATLAB 7.0.1.
Analisis Hasil Implementasi
Hasil implementasi kemudian diuji dan
dievaluasi, kemudian hasilnya dibandingkan
dengan hasil uji yang diharapkan. Hal-hal
yang diuji antara lain sebagai berikut:
• Membandingkan kualitas citra digital
sebelum dan sesudah disisipkan hak cipta.
• Membandingkan hasil penemukembalian
hak cipta dengan hak cipta yang asli.
• Membandingkan hak cipta yang asli
dengan hasil penemukembalian hak cipta
setelah watermarked image dikenakan
operasi:
o rotasi citra, baik rotasi 900, 1800,
maupun 2700,
o kompresi JPEG,
o cropping, dan
o resizing.
Perhitungan PSNR digunakan untuk proses
pembandingan pada pelaksanaan penelitian
ini.
Pada proses rotasi sendiri peneliti telah
menemukan bahwa ternyata proses rotasi pada
citra digital itu tidak merusak nilai-nilai DCT
yang ada pada citra digital tersebut. Setelah
sebuah citra digital dirotasi dan kemudian
diubah kembali ke bentuk DCT-nya, maka
didapat nilai-nilai DCT yang masih sama
dengan nilai-nilai DCT dengan citra digital
yang sebelum dirotasi, hanya saja berubah
letaknya dan tandanya (positif atau
negatifnya) saja. Pola perubahan nilai DCT
dari suatu citra yang telah dirotasi dapat
dijelaskan sebagai berikut:
• Rotasi 900
Perubahan letak dan tanda (positif dan
negatif) pada nilai-nilai DCT yang telah
dikenai proses rotasi 900 adalah matrik
DCT dari citra aslinya ditranspose (baris
menjadi kolom dan kolom menjadi baris),
kemudian dari matrik hasil transpose
tersebut, nilai-nilai DCT pada kolom
genap mengalami perubahan tanda. Untuk
lebih jelas lagi, dapat dilihat pada Gambar
9 berikut ini.
A B C D E
A -F K -P U
F G H
K L M
P Q R
U V W
•
I J
N O
B -G L -Q V
C -H M -R W
S T
X Y
D -I N -S X
E -J O -T Y
Gambar 9 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 900.
0
Rotasi 180
Pada rotasi 1800 tidak terjadi perubahan
letak nilai-nilai DCT, tetapi beberapa
koefisien DCT mengalami perubahan
tanda, tepatnya pada koefisien-koefisien
yang memiliki nomor kolom dan nomor
baris yang jika dijumlahkan nilainya
ganjil. Misalnya suatu koefisien terletak
di baris 2 dan kolom 3,karena 2+3=5
(ganjil) maka nilainya berubah tanda.
Contoh lain misalnya suatu koefisien
terletak di baris 2 dan kolom 4, karena
2+4=6 (genap) maka nilainya tetap (tidak
berubah tanda). Untuk melihat lebih jelas
lagi mengenai pola perubahan koefisienkoefisien DCT yang terjadi akibat rotasi
1800 dapat dilihat ilustrasinya pada
Gambar 10 berikut ini.
7
A B C D E
A -B C -D E
F G H
-F G -H I
I
J
-J
K L M N O
K -L M -N O
P Q R S T
-P Q -R S -T
U V W X Y
U -V W -X Y
Gambar 10 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 1800.
0
• Rotasi 270
Perubahan letak dan tanda (positif dan
negatif) pada nilai-nilai DCT yang telah
dikenai proses rotasi 2700 adalah matrik
DCT dari citra aslinya ditranspose (baris
menjadi kolom dan kolom menjadi baris),
kemudian dari matrik hasil transpose
tersebut, nilai-nilai DCT pada baris genap
mengalami perubahan tanda. Untuk lebih
jelas lagi, dapat dilihat pada Gambar 11
berikut ini.
A B C D E
A F K P U
F G H
I
J
-B -G -L -Q -V
K L M N O
C H M R W
P Q R S T
-D -I -N -S -X
U V W X Y
E J O T Y
Gambar 11 Perubahan nilai-nilai DCT
akibat rotasi 2700.
Penarikan Kesimpulan
Setelah mendapatkan hasil dari analisis
pada tahap sebelumnya, maka penulis dapat
menarik kesimpulan mengenai pengaruh
penggunaan metode Cox pada citra digital
terhadap citra aslinya, dan juga mengenai
ketahanan metode Cox terhadap kompresi dan
rotasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses watermarking pada penelitian ini
dilakukan terhadap citra digital yang memiliki
format BMP, baik citra yang menjadi cover
maupun citra yang menjadi watermark. Pada
masing-masing citra yang menjadi cover
dilakukan proses penyisipan watermark
dengan label watermark yang sama yaitu
‘logonokia.bmp’ yang berformat RGB dan
‘nokiagray.bmp’ yang berformat grayscale,
dengan nilai α pada metode Cox yang
berbeda-beda.
Pertama-tama citra yang akan dijadikan
cover image harus ditransformasikan ke dalam
bentuk domain DCT, begitu juga citra
watermark yang akan disisipkan. Kemudian
nilai-nilai DCT dari watermark tersebut
disisipkan ke dalam n koefisien DCT terbesar
dari cover image kecuali koefisien DC-nya,
dengan nilai n adalah jumlah piksel dari citra
watermark yang akan disisipkan.
Hasil yang diperoleh dari proses
penyisipan watermark berupa watermarked
image. Citra hasil proses tersebut kemudian
dibandingkan per piksel dengan citra aslinya
sehingga dapat diperoleh besarnya distorsi
(dalam satuan dB) yang disebabkan oleh
proses penyisipan watermark tersebut dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR).
Setelah proses penyisipan watermark
dilakukan, maka selanjutnya watermark
dicoba untuk diambil kembali dari
watermarked image hasil penyisipan yang
telah dilakukan sebelumnya. Kemudian
watermark hasil pengekstraksian tersebut
dibandingkan per piksel dengan watermark
aslinya sehingga dapat dinilai besarnya
distorsi yang terjadi (dalam satuan dB) dengan
pengukuran peak signal to noise ratio (PSNR)
juga.
Pengujian selanjutnya yang dilakukan
adalah pengujian ketahanan metode Cox
terhadap operasi rotasi. Watermarked image
yang telah dihasilkan pada tahap sebelumnya
harus dirotasi 900. Dari citra yang dihasilkan
pada proses tersebut, dicoba ditarik kembali
watermark yang telah disisipkan, kemudian
hasilnya dibandingkan per piksel dengan
watermark aslinya sehingga besarnya distorsi
yang terjadi (dalam satuan dB) akibat proses
rotasi tersebut dapat dinilai dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR). Pengujian ini tidak hanya dilakukan
untuk operasi rotasi 900 saja, tetapi juga
dilakukan uji pada operasi rotasi sebesar 1800
dan 2700.
Pengujian ketahanan metode Cox terhadap
operasi cropping dan resizing juga dilakukan
pada penelitian ini. Watermarked image yang
telah dihasilkan pada tahap sebelumnya harus
dikenakan operasi cropping. Dari citra yang
dihasilkan pada proses tersebut, dicoba ditarik
kembali watermark yang telah disisipkan,
kemudian hasilnya dibandingkan per piksel
dengan watermark aslinya sehingga besarnya
distorsi yang terjadi (dalam satuan dB) akibat
proses rotasi tersebut dapat dinilai dengan
pengukuran peak signal to noise ratio
(PSNR). Untuk menguji ketahanan metode
Cox terhadap operasi resizing juga sama, yaitu
dicoba ditarik kembali watermark dari
watermarked image yang telah dikenakan
operasi resizing dan hasilnya diukur dengan
nilai PSNR.
Pengujian terakhir yang dilakukan untuk
menguji ketahanan metode Cox pada
8
penelitian ini adalah uji ketahanan terhadap
kompresi JPEG. Watermarked image yang
telah dihasilkan pada tahap sebelumnya harus
dikompresi ke dalam bentuk JPG. Dari citra
yang dihasilkan pada proses tersebut, dicoba
ditarik kembali watermark yang telah
disisipkan, kemudian hasilnya dibandingkan
per piksel dengan watermark aslinya sehingga
besarnya distorsi yang terjadi (dalam satuan
dB) akibat proses kompresi JPEG tersebut
dapat dinilai dengan pengukuran peak signal
to noise ratio (PSNR).
Dari nilai-nilai PSNR yang dihasilkan
pada penelitian kali ini kita dapat menentukan
seberapa besar distorsi yang terjadi pada
proses yang telah dilakukan. Semakin besar
nilai PSNR yang didapat antara dua buah
citra, semakin kecil distorsi yang ada pada
kedua citra tersebut. Nilai PSNR yang umum
terjadi pada pengkompresian JPEG adalah
sekitar 30dB, dan nilai itulah yang dijadikan
patokan untuk mengukur tingkat keberhasilan
proses watermark pada penelitian kali ini.
Pada penelitian kali ini digunakan enam
buah citra digital berformat BMP yang
digunakan sebagai cover image, antara lain:
1 Cartoon029.bmp
(800x600 piksel),
2 highXP.bmp
(1024x768 piksel),
3 haze.bmp
(1208x1024 piksel),
4 Cartoon029_gray.bmp (800x600 piksel),
5 highXP_gray.bmp (1024x768 piksel), dan
6 haze_gray.bmp
(1208x1024 piksel).
Untuk citra digital berformat BMP yang
digunakan sebagai watermark, pada penelitian
ini menggunakan citra ‘logonokia.bmp’
(97x22 piksel) yang berbentuk RGB, dan
‘nokiagray.bmp’ (97x22
piksel) yang
berbentuk grayscale.
Kualitas citra dari watermarked image dan
watermark hasil ekstraksi
Untuk melihat seberapa besar perubahan
yang terjadi pada cover image akibat
penyisipan watermark, pada penelitian ini
dilakukan dengan cara menyisipkan citra
digital berformat BMP yang dijadikan
watermark ke dalam cover image yang juga
berupa citra digital berformat BMP. Citra
yang dihasilkan dari proses penyisipan ini
(watermarked image) kemudian dibandingkan
dengan cover image yang asli untuk dinilai
seberapa
besar
watermarked
image
mengalami perubahan dari cover image yang
asli. Pada penelitian ini, PSNR digunakan
untuk mengukur perubahan (distorsi) tersebut.
Setelah watermark berhasil disisipkan ke
dalam cover image, maka watermark tersebut
dicoba untuk diambil kembali dari cover
image yang telah disisipi watermark tersebut.
Dalam pengambilan kembali watermark
diperlukan cover image yang asli, karena
metode Cox ini termasuk dalam non-blind
watermarking.
Dalam
proses
pengekstraksiannya, metode Cox bekerja
dengan membandingkan antara citra asli
dengan
watermarked
image.
Untuk
menentukan apakah telah terjadi perubahan
pada watermark yang didapatkan, maka perlu
dibandingkan antara watermark yang asli
dengan watermark hasil penarikan kembali,
dan
untuk
menilai
seberapa
besar
perubahannya maka diperlukan perhitungan
PSNR kembali.
Proses penyisipan dan pengekstraksian
watermark pada penelitian kali ini dilakukan
dengan beberapa nilai α yang berbeda-beda
untuk melihat berapakah nilai α yang cocok
untuk masing-masing proses penyisipan dan
pengekstraksian. Hasil perhitungan PSNR dari
masing-masing watermarked image dan
watermark hasil ekstraksinya dapat dilihat
pada Tabel 1 berikut ini.
9
Tabel 1 Nilai-nilai PSNR dari masing-masing watermarked image dan watermark hasil ekstraksi
Nilai-nilai yang ada pada kolom
watermarked image merupakan nilai-nilai
PSNR yang didapat dari membandingkan
antara watermarked image, yang dihasilkan
dari cover image dan watermark tertentu,
dengan cover image tersebut. Nilai-nilai yang
ada pada kolom watermark merupakan nilainilai PSNR yang didapat dari membandingkan
antara watermark hasil pengekstraksian
kembali dengan citra watermark yang asli.
Pada Tabel 1 di atas, bagian-bagian yang
memiliki warna berbeda menunjukkan nilainilai PSNR dengan α tertentu yang
menunjukkan kualitas citra terbaik, baik pada
watermarked image maupun pada watermark
dari masing-masing cover image yang disisipi
dengan masing-masing watermark. Semua
bagian yang warnanya berbeda tersebut
menunjukkan nilai-nilai PSNR yang bernilai
lebih dari 30dB. Untuk menentukan apakah
kualitas citra (watermaked image dan
watermark) yang dihasilkan tersebut baik atau
tidak, maka penulis mencoba membandingkan
dengan kualitas citra yang dihasilkan pada
kompresi JPEG. Nilai PSNR yang dihasilkan
pada
proses
pengkompresian
JPEG
menghasilkan
30-40dB
(http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_signal-tonoise_ratio). Seperti kita ketahui, citra yang
dihasilkan dari proses pengkompresian JPEG
masih memiliki kualitas yang cukup baik.
Dengan tolok ukur tersebut, penulis
menyimpulkan bahwa citra yang dihasilkan
(watermarked image dan watermark) pada
proses watermarking dengan metode Cox ini
memiliki kualitas yang cukup baik karena
dengan memilih nilai α yang tepat, yaitu pada
bagian-bagian yang diberi warna tersebut,
dapat menghasilkan nilai-nilai PSNR yang
semuanya di atas 30dB.
Dari Tabel 1 di atas juga dapat ditarik
kesimpulan bahwa nilai α yang digunakan
pada proses watermarking dapat menentukan
kualitas citra yang dihasilkan, baik
watermarked image maupun watermark hasil
pengekstraksiannya. Sampai saat ini belum
ada ketentuan yang dapat menentukan
berapakah nilai α yang paling optimal untuk
menghasilkan kualitas citra yang terbaik, baik
watermarked image maupun watermark hasil
ekstraksinya. Hal yang diketahui dari tabel
tersebut adalah bahwa untuk satu cover image
yang sama, semakin besar ukuran watermark
yang akan disisipkan ke dalam cover image
tersebut maka diperlukan nilai α yang
semakin kecil. Hal ini terbukti pada Tabel 1 di
atas.
Waktu yang Diperlukan pada Proses
Penyisipan
dan
Pengekstraksian
Watermark
Pada penelitian kali ini penulis juga
meneliti mengenai waktu yang diperlukan
untuk menyisipkan watermark ke dalam cover
image-nya, serta waktu yang diperlukan untuk
10
mengekstraksi kembali watermark yang ada
pada
watermarked
image.
Tabel
2
menunjukkan total waktu yang diperlukan
pada kedua proses tersebut untuk setiap nilai
α yang berbeda.
Tabel 2 Waktu untuk proses penyisipan dan pengekstraksian watermark
Dari Tabel 2 di atas dapat kita lihat
ternyata diperlukan waktu yang cukup lama,
baik pada proses penyisipan maupun pada
proses pengekstraksian watermark. Hal ini
terutama dikarenakan proses penentuan nilainilai DCT terbesar pada cover image yang
akan disisipi watermark memerlukan waktu
yang cukup lama.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Rotasi pada Citra Digital
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap operasi rotasi, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya harus dirotasi terlebih dahulu.
Dan setelah didapatkan citra hasil rotasinya,
maka dicoba diambil kembali watermark dari
citra tersebut dengan membandingkannya
dengan cover image yang asli. Setelah itu,
hasil watermark yang didapat dibandingkan
lagi dengan watermark yang asli untuk
melihat seberapa besar perubahan yang terjadi
akibat proses rotasi tersebut.
Pada penelitian kali ini, proses rotasinya
dibagi menjadi tiga jenis, yaitu rotasi 900,
1800, dan 2700.
Untuk melihat apakah terjadi penurunan
kualitas watermark hasil ekstraksinya setelah
dirotasi, maka hanya dicoba untuk nilai α=0.5
saja. Setelah dihitung PSNR untuk
membandingkan antara watermark asli
dengan watermark yang didapat dari
watermarked image yang dirotasi, hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 3 berikut ini.
Tabel 3 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dirotasi
Cover image
Watermark
PSNR
sebelum
rotasi
PSNR
setelah
rotasi 90
derajat
PSNR
setelah
rotasi 180
derajat
PSNR
setelah
rotasi 270
derajat
Cartoon029.bmp (800x600)
logonokia.bmp
49.438
49.438
49.438
49.438
highXP.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
45.72
45.72
45.72
45.72
11
Tabel 3 lanjutan
haze.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
47.289
47.289
47.289
47.289
Cartoon029.bmp (800x600)
nokiagray.bmp
45.5557
45.5557
45.5557
45.5557
highXP.bmp (1024x768)
haze.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
48.7253
54.2129
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
logonokia.bmp
31.2692
31.2692
31.2692
31.2692
highXP_gray.bmp (1024x768)
haze_gray.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
29.6124
42.9613
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
nokiagray.bmp
47.7604
47.7604
47.7604
47.7604
highXP_gray.bmp (1024x768)
haze_gray.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
46.9948
54.881
46.9948
54.881
46.9948
54.881
46.9948
54.881
Berdasarkan tabel di atas, dapat dipastikan
bahwa metode Cox ini tahan terhadap
serangan yang berupa proses rotasi pada citra
digital. Hal ini dapat dilihat pada tabel di atas
bahwa nilai PSNR yang didapat selalu sama,
baik watermarked image yang tidak dikenai
rotasi, maupun watermarked image yang
dikenai rotasi 900, 1800, ataupun 2700.
Setelah sebuah citra digital dirotasi dan
kemudian diubah kembali ke bentuk DCTnya, maka didapat nilai-nilai DCT yang masih
sama dengan nilai-nilai DCT dengan citra
digital yang sebelum dirotasi, hanya saja
berubah letaknya dan tandanya (positif atau
negatifnya) saja. Karena pada penelitian ini, n
besar koefisian DCT didapat dari nilai mutlak
DCT-nya, maka pada saat mendapatkan
kembali n koefisien DCT terbesarnya,
nilainya masih tidak berubah. Hal ini
mengakibatkan DCT watermark yang
dihasilkan juga tidak berubah, baik diputar
900, 1800, maupun 2700.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Kompresi JPEG pada Citra Digital
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap kompresi JPEG, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya harus dikompresi ke dalam
format JPEG. Dari citra hasil kompresi
tersebut, watermark dicoba diambil kembali.
Setelah itu, hasil watermark yang didapat
dibandingkan lagi dengan watermark yang
asli dengan menggunakan perhitungan PSNR.
Karena pengujian ini hanya bertujuan untuk
melihat apakah terjadi penurunan kualitas dari
watermark hasil ekstraksinya, maka hanya
digunakan nilai α=0.5 untuk setiap citranya.
Setelah dihitung PSNR antara watermark
asli dengan watermark yang didapat dari
watermarked image yang telah dikenai
kompresi JPEG, hasilnya dapat dilihat pada
Tabel 4 berikut ini.
Tabel 4 Perubahan watermark hasil pengekstraksian dari watermarked image yang dikompresi
Cover image
Watermark
PSNR
sebelum
kompresi
PSNR
setelah
kompresi
Cartoon029.bmp (800x600)
highXP.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
49.438
45.72
27.1189
24.7907
haze.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
47.289
17.6586
Cartoon029.bmp (800x600)
highXP.bmp (1024x768)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
45.5557
48.7253
26.4533
24.4123
haze.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
54.2129
17.9253
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
highXP_gray.bmp (1024x768)
logonokia.bmp
logonokia.bmp
31.2692
29.6124
30.2854
28.1595
haze_gray.bmp (1280x1024)
logonokia.bmp
42.9613
30.0636
Cartoon029_gray.bmp (800x600)
highXP_gray.bmp (1024x768)
nokiagray.bmp
nokiagray.bmp
47.7604
46.9948
37.9659
37.0022
haze_gray.bmp (1280x1024)
nokiagray.bmp
54.881
34.998
45.36833333
28.069475
Rata-rata
12
Berdasarkan tabel di atas, dapat kita lihat
bahwa telah terjadi perubahan antara
watermark yang asli dengan watermark yang
didapat
dari
proses
pengekstraksian
watermarked image yang telah dikenai proses
kompresi. Perubahan yang terjadi pada
watermark akibat proses kompresi JPEG
menunjukkan perubahan kualitas citra yang
cukup signifikan. Hal ini terlihat dari nilai
rata-rata PSNR yang berubah drastis dari
45.36833333dB sebelum dikompresi menjadi
28.069475dB setelah watermarked image
dikompresi
terlebih
dahulu
sebelum
diekstraksi.
Seperti kita ketahui, Discrete Cosine
Transform (DCT) merupakan suatu metode
transformasi yang digunakan sebagai dasar
dalam kompresi Joint Photographic Experts
Group (JPEG). Karena pada saat kompresi
JPEG dilakukan operasi-operasi yang
merubah nilai-nilai DCT, maka pada saat
watermarked image dikenai kompresi JPEG
terjadi perubahan-perubahan juga pada nilainilai DCT dari watermarked image tersebut.
Oleh karena itu, pada saat proses
perbandingan antara cover image dan
watermarked image yang telah dikompresi
untuk mendapatkan kembali watermark yang
telah disisipkan tidak didapatkan nilai-nilai
yang tepat karena nilai-nilai DCT pada
watermarked
image
telah
mengalami
perubahan. Sebagai akibatnya, watermark
yang ditemukan juga telah mengalami
perubahan.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Cropping
Untuk menguji ketahanan metode Cox
terhadap operasi cropping, seluruh citra yang
dihasilkan dari menyisipkan watermark ke
dalam masing-masing cover image pada tahap
sebelumnya
harus
dikenakan
operasi
cropping. Setelah didapatkan hasilnya,
kemudian dicoba diambil kembali watermark
yang telah disisipkan. Akan tetapi, proses
pengekstraksian watermark tersebut ternyata
tidak berhasil dilakukan, karena beberapa
alasan berikut.
• Seperti kita ketahui, operasi cropping pada
citra digital bekerja dengan membuang
sebagian dari citra digital tersebut. Akibat
proses cropping ini, ukuran citra digitalnya
menjadi berubah. Karena pada proses
pengekstraksian
watermark
dilakukan
perbandingan nilai-nilai DCT pada setiap
pikselnya, maka hal ini tidak dapat
dilakukan lagi karena ukurannya sudah
tidak sama dan posisi-posisi pikselnya
sudah berubah.
• Meskipun watermarked image yang telah
di-crop tersebut ukurannya dikembalikan
lagi menjadi sama dengan ukuran aslinya,
ternyata
watermark
hasil
pengekstraksiannya juga akan sangat
berbeda dengan watermark aslinya, dengan
kata
lain
watermark
tidak
dapat
ditemukembalikan. Hal ini dikarenakan
bagian-bagian yang telah hilang pada saat
proses cropping sudah tidak dapat
dikembalikan lagi meskipun ukurannya
dijadikan sama dengan ukuran aslinya.
Uji Ketahanan Metode Cox terhadap
Operasi Resizing
Untuk menguji keta