Perbandingan Hasil Watermarking Pada Video Avi Dengan Mp4 Menggunakan Algoritma Echo Data Hiding
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Video Digital
Untuk memahami tentang video digital, harus dipahami dulu
pengertian
mengenai video itu sendiri. Video dapat didefinisikan sebagai sekumpulan
gambar bergerak yang diperoleh dari hasil rekaman kamera atau hasil animasi
komputer.Pada mulanya informasi video ini disimpan secara analog, sebagai
perubahan bentuk gelombang secara kontinyu yang mewakili adanya perubahan
warna
dan
kecerahan
dari
(brightness)
gambar
yang
direkam.
Di sisi lain, komputer digital hanya dapat menyimpan dan mengolah data
yang bersifat biner. Untuk itu di kalangan industri komputer didefinisikan warna
dalam besaran 24-bit yang dapat digunakan untuk menyimpan sekitar 16,7 juta
kemungkinan warna yang berbeda [8].
Dengan demikian data video dapat disimpan secara digital sebagai titik-titik
yang masing-masing memiliki warna tertentu dan titik-titik tersebut jika disusun
sebagai satu kesatuan akan membentuk suatu gambar secara utuh.
Kemajuanteknologi
yang
dicapai
pada
saat
ini
telah
memungkinkan komputer pribadi (Personal Computer ) memiliki kemampuan
untukmenampilkan informasi berupa video yang berisi gambar bergerak beserta
suaranya.
Untuk
menyimpan
data
video
secara
digital,
telah
diciptakan
berbagai
format penyimpanan dan metode kompresi-dekompresi. Perangkat lunak yang
digunakan untuk melakukan kompresi dan dekompresi terhadap data video digital
dengan menggunakan teknik tertentu disebut juga dengan codec yang merupakan
singkatan dari compressor-decompressor . Sampai saat ini masih dilakukan
berbagai penelitian untuk menemukan format yang dapat digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
menyimpan data video digital dengan seefisien mungkin. Di antara format video
digital yang populer dan banyak digunakan pada saat ini adalah: AVI, QuickTime,
Indeo, Cinepak dan MPEG [2]. MPEG memiliki beberapa jenis ekstensi seperti
MPEG-1,
MPEG-2,MPEG-4
dan
sebagainya,
jenis-jenis
tersebut
semakin
berkembang seiring pesatnya teknologi multimedia saat ini.
File videodigital terdiri dari 2 bagian utama yaitu gambar (visual) dan suara
(audio), kedua aspek tersebut digabungkan menjadi satu kesatuan yang disebut file
video. Pada umumnya file video sekarang ini banyak yang telah mengalami proses
kompresi. Salah satu format multimedia yang dibentuk berdasarkan proses kompresi
adalah format AVI (AudioVideoInterleave). Banyak file video yang dikompresi
dengan ukuran yang tingkat perbedaannya sangat jauh, sehingga kualitas gambar yang
dihasilkan menjadi berbeda kualitasnya (menurun) dengan file aslinya. Algoritma
yang tersedia untuk melakukan kompresi tersebut juga sangat beragam, penggunaan
algoritma itu biasanya lebih mengutamakan efisiensi pengecilan ukuran file, akan
tetapi juga ada yang mempertahankan kualitas dari file multimedia tersebut.Pada file
AVI terdapat 3 bagian utama yang merupakan komponen penyusun audio dan visual
pada file AVI yaitu AVI Header , AVI Stream dan AVI Frame.
AVI (Audio Video Interleaved) adalah format video yang paling populer, karena
kwalitas gambar yang di berikan sangat baik. AVI sendiri diperkenalkan oleh
Microsoft pada tahun 1992 sebagai bagian dari teknologi Video for Windows
miliknya. File AVI menyimpan data audio dan video pada struktur interleaved. File ini
hanya berupa kontainer - dan data audio video dapat dikompres menggunakan
berbagai codec. Kualitas dan kapasitas tergantung pada codec dan secara khusus
codec yang digunakan adalah MPEG, Divx atau WMV. Video dengan format MPEG
adalah format kompresi yang distandarisasi oleh Moving Picture Experts Group yang
terbentuk oleh 350 perusahaan dan organisasi dimana ukuran format MPEG lebih
kecil dari ukuran format AVI.
File AVI dimulai dengan header utama,header ini ditandai dengan 4 karakter
kode. Header mengandung informasi utama yang terdapat pada file AVI, yaitu
kecepatan maksimal data per-detik dari file AVI, kode untuk metode penggunaan file
Universitas Sumatera Utara
AVI (misal: Hasindex, Mustuseindex, Copyrighted), metode kemampuan file AVI
(misal: can read, canwrite, allkeyframe, nocompression ), jumlah stream pada file,
sebagai contoh pada file yang mempunyai audio dan visual akan mempunyai 2
stream, ukuran buffer yang digunakan untuk menyimpan data file AVI pada memori,
tinggi dan lebar dari sekuensial file AVI, skala waktu yang digunakan pada
keseluruhan file AVI, jumlah sampel dari file AVI, panjang / lama waktu file AVI,
jumlah stream yang ditambahkan atau dihilangkan dari file serta deskripsi tipe file.
Sedangkan AVI stream terdiri dari 2 jenis yaitu streamvideo dan streamaudio,
streamaudio tidak harus terdapat di dalam suatu file AVI. Pada bagian streamvideo ini
berisi data yaitu tipe stream yang didefinisikan dengan 4 karakter kode, handler yang
menangani kompresi saat file disimpan, kode untuk metode penggunaan stream
(misal: AVIstreamInfodisabled, AVIstreaminfoenabled), metode, prioritas, bahasa
yang digunakan oleh stream, skala waktu yang digunakan, jumlah sampel stream,
posisi frame awal, panjang / lama waktu stream, spesifikasi ukuran dari pergeseran
audio dan video data pada file AVI, ukuran buffer yang digunakan untuk menyimpan
data file AVI pada memori, kualitas data video pada stream, ukuran sebuah sampel
data pada stream, dimensi frame, jumlah dari proses pengeditan stream yang pernah
dilakukan, jumlah dari proses pengeditan format stream yang pernah dilakukan serta
deskripsi nama stream.
Frame pada streamvideo yang terdapat pada file AVI merupakan suatu data
yang berbentuk DIB (Device Independent Bitmap ). Bentuk DIB secara umum terdiri
dari 3 bagian utama yaitu bitmap file header yang berisi informasi tentang tipe,
ukuran, dan layout dari file DIB, bitmap info yang terdiri dari 2 struktur utama yaitu
bitmap info header dan RGB-quad, serta data piksel-piksel penyusun gambar yang
terdapat pada frame.
2.1.1
Format File AVI (Audio Video Interleaved)
Format file AVI didefinisikan oleh Microsoft Corporation. Secara umum, file AVI
dapat mengandung dua jenis aliran data yangdisebut juga dengan stream, yaitu stream
audio dan stream video. Meskipun demikian, file AVI bisa juga hanya berisi stream
Universitas Sumatera Utara
video saja tanpa harus memilikistream audio[8].Semuafile AVI minimalharus
memiliki dua buah chunk list. Dua chunk list inidigunakan untuk menyimpan format
dari stream dan isi data dari stream yangterdapat di dalam file. File AVI juga dapat
memiliki chunk index. Chunk index iniberisi informasi mengenai lokasi dari chunkchunk data yang ada di dalam file. Data yangterdapat di dalam file AVI merupakan
data
audio
dan
data
video
yang
disimpan
untuk dimainkan secara berselingan antara audio dengan video-nya sehingga
gambar video yang dijalankan akan tampak secara bersamaan dengan suara dari
audio-nya.
File AVI memiliki beberapa karakteristik yang penting untuk diperhatikan.
Karakteristik yang penting ini meliputi:
a. Ukuran lebar dan tinggi dari gambar video dalam satuan pixel. Semakin besar
ukuran gambar yang digunakan, akan semakin besar pula kapasitas yang
dibutuhkan oleh media penyimpannya. Ukuran yang digunakan umumnya
memiliki perbandingan lebar dibanding tinggi sebesar 4 : 3, misalnya: 160 x
120, 240 x 180, dan 320 x 240.
b. Laju frame (frame rate) dari stream video dalam satuan frame per detik (fps).
Semakin tinggi laju frame yang digunakan, semakin halus dan semakin alami
gambar yang dihasilkan, namun semakin besar pula kapasitas yang dibutuhkan
oleh media penyimpannya. Laju frame yangumum digunakan adalah 10, 12, 15,
24, 25, dan 30 fps.
c. Resolusi warna dari stream video dalam satuan bit per pixel (bpp). Semakin
tinggi resolusi warna, semakin bagus gambar yang dihasilkan, namun semakin
besar pula kapasitas yang dibutuhkan oleh media penyimpannya. Resolusi yang
umum digunakan adalah 4 bpp, 8 bpp, 16 bpp, dan 24 bpp.
d. Ukuran sampel dari stream audio dalam satuan bit. Ukuran sampel yang umum
digunakan adalah 8-bit dan 16-bit. Semakin tinggi ukuran sampel, semakin
tinggi pula kualitas suara yang dihasilkan, namun semakin besar pula kapasitas
yang dibutuhkan oleh media penyimpannya.
Universitas Sumatera Utara
e. Laju sampel (sample rate) dari stream audio dalam satuan Hz. Laju sampel yang
umum digunakan adalah 11025 Hz, 22050 Hz, dan 44100 Hz. Semakin tinggi
laju sampel, semakin bagus kualitas suara yang dihasilkan, namun semakin
besar pula kapasitas yang dibutuhkan oleh media penyimpannya.
f. Jumlah kanal dari stream audio. Untuk audio mono menggunakan 1 kanal,
sedangkan untuk stereo menggunakan 2 kanal.
2.1.2
Format Video MPEG
Video format MPEG merupakan file video yang sudah mengalami kompresi.
Teknologi kompresi dapat dilakukan pada audio atau video dengan memiliki standar
kompresi tertentu. MPEG salah satu standar kompresi video yang mengembangkan
standar pengkodean citra bergerak. MPEG memiliki beberapa jenis seperti MPEG-1,
MPEG-2,MPEG-4 dan sebgainya, jenis-jenis tersebut semakin berkembang seiring
pesatnya teknologi multimedia saat ini [5].
1.
MPEG-1
Seperti halnya kompresi MPEG-2, kompresi MPEG-1 merupakan metode
kompresi yang diperuntukkan bagi distribusi video dan merupakan standar MPEG
versi pertama. Kompresi ini memiliki ukuran frame size 352x240 pixel. Kompresi
ini masih dipakai sebagai acuan standar untuk VCD, CD-ROM dan web video.
2.
MPEG-2
MPEG merupakan singkatan dari Motion Pictures Expert Group, sebuah
organisasi para professional dalam bidang film dan video yang menentukan
peraturan standar industri dalam bidang ini, sedangkan angka 2 menyatakan versi
dari standar ini (versi 2). MPEG-2 dapat menyajikan video dengan kualitas yang
tinggi, mendukung kecepatan transfer lebih dari 8 Mbps. MPEG-2 ideal untuk
DVD yang memiliki data rate sebesar 9,8 Mbps. Kompresi MPEG-2 ditujukan
untuk distribusi video bukan untuk konsumsi editing video. Jadi dalam proses
editing video kita menggunakan kompresi DV25, untuk kemudian dikompresi
menggunakan MPEG-2 untuk menghasilkan media DVD.
Universitas Sumatera Utara
3.
MPEG-4
MPEG-4 merupakan standar untuk kompresi video. Transport dan object oriented
framework yang di desain untuk mendukung aplikasi video digital konvensional
maupun interaktif yang memiliki bit rate berkisar dari 5 Kbps hingga 4 Mbps.
MPEG-4 memiliki fungsi-fungsi digunakan untuk streaming, CD distribution,
videophone dan broadcast television dan mendukung digital rights management.
MPEG-4 menggabungkan dua set algoritma inti, yaitu VLBV core (Very Low Bit
rate Video) yang di desain untuk bit rate 4,8 hingga 64 Kbps dan HBV core
(Higher Bit rate Video) yang didesain untuk bit rate 64 Kbps hingga 4 Mbps. [2]
2.2 Watermarking
Watermarking merupakan sebuah proses penambahan kode secara permanen ke dalam
citra digital. Penyisipan kode ini harus memiliki ketahanan (robustness) yang cukup
baik dari berbagai manipulasi, seperti pengubahan, transformasi, kompresi, maupun
enkripsi. Kode yang disisipkan juga tidak merusak citra digital sehingga citra digital
terlihat seperti aslinya. Watermarking dapat juga merupakan cara untuk menyisipkan
watermark kedalam media yang ingin dilindungi hak ciptanya. Watermarking
merupakan proses penanaman watermark. Digital Watermarking merupakan cara
yang digunakan untuk menyisipkan informasi atau watermark pada suatu dokumen
digital. Dari defenisi-definisi diatas dapat penulis simpulkan bahwa watermarking
merupakan cara untuk menyisipkan watermark atau proses penambahan kode secara
permanen ke dalam citra digital yang ingin dilindungi hak ciptanya dengan tidak
merusak citra aslinya dan tahan terhadap serangan.
Watermark merupakan sebuah pola atau kode atau data tertentu yang
membawa informasi tertentu sesuai dengan tujuannya dan sengaja ditanamkan secara
permanen kedalam data media induknya. Watermark dalam citra digital tersebut tidak
dapat diketahui keberadaannya oleh pihak lain yang tidak mengetahui rahasia skema
penyisipan watermark. Watermark tersebut juga tidak dapat diidentifikasi dan
dihilangkan. Penggunaan watermarking sangat diperlukan untuk melindungi karya
intelektual digital seperti gambar, teks, musik, video, dan termasuk perangkat lunak.
Universitas Sumatera Utara
Penggandaan atas produk digital yang dilakukan oleh pihak-pihak yang tidak
bertanggung jawab semakin merajalela tanpa ada ikatan hukum yang pasti sehingga
merugikan pemegang hak cipta akan produk digital tersebut. Oleh karena itu,
penyisipan watermark memiliki peran yang cukup signifikan untuk mencegah
terjadinya penggandaan terhadap produk digital.
Label watermark adalah sesuatu data atau informasi yang akan dimasukkan
kedalam data digital yang ingin dilakukan proses watermarking. Ada 2 jenis label
watermarkyang dapat digunakan:
1. Teks biasa
Label watermark dari teks biasanya menggunakan nilai-nilai ASCII dari masingmasing karakter dalam teks yang kemudian dipecahkan atas bit per bit. Kelemahan
dari label ini adalah kesalahan pada satu bit saja akan menghasilkan hasil yang
berbeda dari teks sebenarnya.
2. Logo atau citra atau suara
Berbeda dengan teks, kesalahan pada beberapa bit masih dapat memberikan
persepsi yang sama dengan aslinya, baik oleh pendengaran maupun penglihatan
kita.
Oleh karena itu, penyisipan logo sebagai label watermark dirasakan lebih
efektif dibandingkan teks, citra, ataupun suara karena selain tidak sensitif terhadap
kesalahan bit, ukuran file juga tidak terlalu besar. Logo yang dipakai berupa logo
biner atau hitam putih karena komputasi yang dibutuhkan tidak terlalu rumit namun
tetap menjamin visualisasi yang cukup baik.
2.2.1
Digital Watermarking
Teknikwatermarkingvideo digital pada dasarnya memiliki prinsip yang sama dengan
watermarking pada media lainnya. Secara umum, watermarking terdiri dari dua
tahapan, yaitu penyisipan watermark dan ekstraksi/verifikasi atau pendeteksian
watermark[3].Pengekstraksian dan pendeteksian sebuah watermark sebenarnya
tergantung pada algoritma yang digunakan untuk watermarking. Pada beberapa
Universitas Sumatera Utara
algoritma watermarking,watermark dapat diekstraksi dalam bentuk yang eksak,
sedangkan pada algoritma yang lain, hanya dapat dilakukan pendeteksian
watermarkpada media digitalnya.
Secara umum proses watermarking pada file video ditunjukkan pada Gambar
2.1 dimana file video disisipi dengan watermark menggunakan kunci sebagai sarana
kepemilikan untuk dapat membuka watermark yang disisipkan melalui encoder yang
berisi algoritma penyisipan watermark kedalam video digital.
Key K
Original
Video (I)
Watermarked
Embedding
Video (I(Ew)mb)
Watermark
sequence W
Gambar2.1 Penyisipan watermark[5]
Video ber-watermark yang dihasilkan dari proses watermarking tidak berbeda
jauh secara visual dengan aslinya. Hal ini disebabkan karena pengubahan dari video
digital asli ke video ber-watermark hanya berpengaruh sedikit terhadap perubahan
warna dan suara.Proses watermarking perlu didukung dengan proses ekstraksi
watermark. Proses ekstraksi/verifikasi ini bertujuan untuk mendapatkan kembali video
digital asli dan watermark yang disisipkan dalam video digital tersebut. Umumnya
proses ekstraksi/verifikasi melibatkan proses pembandingan video asli dengan video
ber-watermark untuk mendapatkan watermark yang disisipkan, seperti yang
digambarkan pada Gambar2.2.
Universitas Sumatera Utara
Key (K)
TestExtracted
Video (II)
Extraction
(Dtc)
Detection
Watermark (We)
Original
Watermark (W)
Original
VIDEO
Gambar2.2 Ekstraksi Watermark [5]
Pengkategorian
watermarking
berdasarkan
proses
ekstraksi/verifikasi
watermark terbagi 2 jenis, yaitu [2]:
a.
Blind Watermarking yaituverifikasi watermark tanpa membutuhkan citra yang
asli.
b.
Non-Blind Watermarking yaitu verifikasi watermark dengan membutuhkan citra
asli.
Sebuah teknik watermarking yang bagus harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Fidelity
Penyisipan suatu watermark pada media seharusnya tidak mempengaruhi nilai
media tersebut. Watermark pada media idealnya tidak dapat dipersepsi oleh indera
dan tidak dapat dibedakan dengan media yang asli.
2. Robustness
Watermark dalam media digital harus memiliki ketahanan yang cukup terhadap
pemrosesan digital yang umum.
3. Security
Watermarking memiliki daya tahan terhadap usaha sengaja untuk memindahkan
watermark dari suatu media ke media yang lain.
4. Imperceptibility
Keberadaan watermark tidak dapat dipersepsi secara langsung oleh penglihatan
manusia.
Universitas Sumatera Utara
5. Key Uniqueness
Kunci yang digunakan pada proses dan penyisipan dan ekstraksi adalah sama dan
tidak ada kunci lain yang bisa digunakan untuk membukanya. Perbedaan kunci
seharusnya menghasilkan watermark yang berbeda pula.
6. Non-Invertibility
Proses untuk mendeteksi apakah media tersebut ber-watermark atau tidak akan
sangat sulit jika hanya diketahui media ber-watermark saja.
7. Image Dependency
Watermark yang berada pada suatu media bergantung pada isi dari media tersebut.
2.2.2
Aplikasi Watermark
Watermark telah diterapkan secara luas untuk mengatasi berbagai tindak kejahatan
yang berkaitan dengan dokumen digital. Fungsi penggunaan watermark tersebut
antara lain adalah sebagai:
1. Identifikasi kepemilikan
Sebagai identitas dari pemilik dokumen digital, identitas ini disisipkan dalam
dokumen digital dalam bentuk watermark. Biasanya identitas kepemilikan seperti
ini diterapkan melalui visible watermarking. Contohnya url halaman web tempat
suatu gambar di-download.
2. Bukti kepemilikan
Watermark merupakan suatu bukti yang sah yang dapat dipergunakan di
pengadilan. Banyak kasus pemalsuan foto yang akhirnya terungkap karena
penggunaan watermark ini.
3. Memeriksa keaslian isi karya digital
Watermark juga dapat digunakan sebagai teknik untuk mendeteksi keaslian dari
suatu karya. Suatu image yang telah disisipi watermark dapat dideteksi perubahan
yang dilakukan terhadapnya dengan memeriksa apakah watermark yang disisipkan
dalam image tersebut rusak atau tidak.
4. User authentication atau fingerprinting
Seperti halnya bukti kepemilikan, watermark juga dapat digunakan sebagai
pemeriksaan hak akses atau penanda (sidik jari) dari suatu image.
Universitas Sumatera Utara
5. Transaction tracking
Fungsi transaction tracking ini dapat dilakukan pada image yang mengandung
watermark. Pengimplementasiannya dilakukan dengan memberikan watermark
yang berbeda pada sejumlah domain/kelompok pengguna. Sehingga bila image
tersebar diluar domain tersebut, dapat di ketahui domain mana yang
menyebarkannya.
6. Piracy protection/copy
Untuk dapat melakukan ini, perancang watermark harus bekerjasama tidak hanya
pada masalah software, tetapi juga dengan vendor yang membuat hardware.
Sehingga sebelum dilakukan peng-copy-an, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan
apakah image tersebut boleh di-copy atau tidak.
7. Broadcast monitoring
Dalam dunia broadcasting/television news channel, watermark biasanya disisipkan
sebagai logo dari perusahaan broadcasting yang bersangkutan. Hal ini dilakukan
untuk menandai berita yang mereka siarkan. Sehingga bila pihak lain merekam
berita tersebut, maka watermark-nya akan otomatis terbawa.
2.2.3
Klasifikasi Watermarking
Klasifikasi terhadap watermarking dapat dikelompokkan dalam beberapa kategori.
Kategori yang pertama berdasarkan kenampakan dari watermark [5].
1.
Visible Watermarking
Pada visible watermarking ini, watermark yang disisipkan pada suatu media
terlihat dengan jelas. Watermark
biasanya berbentuk logo atau teks baik
transparan atau tidak yang diletakkan tidak mengganggu atau menutupi media
asal. Jenis watermarking ini biasanya diterapkan pada media yang memang
dimaksudkan untuk disebar secara umum bersama dengan identitas pemilik asal
media tersebut.
2.
Invisible Watermarking
Sesuai namanya, watermark pada invisible watermarking yang disisipkan pada
media tidak lagi dapat dipersepsi dengan indera. Namun, keberadaannya tetap
Universitas Sumatera Utara
dapat dideteksi. Penerapan teknik invisible watermarking ini lebih sulit dari
pada teknik yang digunakan pada visible watermarking.
Selain itu, watermark juga dikategorikan berdasarkan kekuatan watermark yang ada
pada media. Berikut penjelasannya:
1.
Fragile Image Watermarking
Fragile image watermarking merupakan jenis watermark yang ditujukan untuk
menyisipkan label kepemilikan media digital. Pada fragile watermarking ini,
watermark mudah sekali berubah atau bahkan hilang jika dilakukan perubahan
terhadap media digital. Dengan begitu, media digital sudah tidak lagi memiliki
watermark yang asli. Fragile image watermarking ini biasanya digunakan agar
dapat diketahui apakah suatu image sudah berubah atau masih sesuai aslinya.
Jenis watermark inilah yang banyak diterapkan pada suatu media digital.
2.
Robust Image Watermarking
Robust image watermarking adalah teknik penggunaan watermark yang
ditujukan untuk menjaga integritas atau orisinalitas media digital. Watermark
yang disisipkan pada media akan sangat sulit sekali dihapuskan atau dibuang.
Dengan Robust Image, proses penggandaan media digital yang tidak memiliki
izin dapat dihalangi. Kebanyakan aplikasi dari robust watermarking ini bukan
pada sebuah media digital, melainkan pada sistem proteksi CD atau DVD.
2.2.4
Video Watermarking
Video pada dasarnya merupakan susunan dari beberapa frame, dan tiap frame ini
dipandang sebagai sebuah citra diam. Oleh karena itu sebagian besar metode pada
audio watermarking dapat digunakan pada video watermarking. Penyisipan
watermark pada video watermarking dapat dilakukan pada bagian frame audio dan
membutuhkan kata kunci (key) yang berupa nilai biner. Proses ekstraksi, input yang
dibutuhkan hanya sinyal asli saja apabila key sudah disisipkan dalam sinyal atau
sinyal asli beserta key yang harus diinputkan. Pada proses pengekstrakan ini, proses
yang dilakukan adalah kebalikan dari proses penyisipan, akan tetapi proses yang
Universitas Sumatera Utara
dilakukan tetap berdasarkan key yang diinputkan. Apabila key yang diinputkan salah,
maka data yang berhasil diekstrak akan tidak sama dengan data aslinya. Output dari
proses ekstraksi ini adalah kode unik yang telah disisipkan sebelumnya. Data hasil
ekstraksi ini nantinya masih berupa sekumpulan bilangan biner, sehingga harus diubah
terlebih dahulu agar dapat digunakan untuk proses selanjutnya, seperti pengecekan
validasi kode [5].
2.2.5
Parameter Watermarking
1. Recovery Rate (RR)
Perhitungan tingkat keberhasilan (recovery rate) dihitung berdasarkan jumlah
bit yang berhasil di-dekode dibagi denganjumlah bit yang telah di-enkode
sebelumnya, kemudian dikalikan dengan 100 [7]. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada rumus berikut:
)
(
2. Mean Squared Error (MSE)
Mean Squared Error (MSE) digunakan untuk mengukur kinerja dari algoritma
watermarking pada video [7]. Video dibandingkan adalah nilai piksel frame video
yang berupa citra. Perbandingan yang dilakukan antara video asli dengan video
tersisip (stego video) dengan memeriksa selisih nilai piksel setiap frame. Perhitungan
nilai MSE dari frame citra video berukuran N x M piksel, dilakukan sesuai dengan
rumus pada persamaan (1).
........... (1)
f(i,j)
: menyatakan nilai piksel frame video yang asli.
f’(i,j) : merupakan nilai piksel frame video hasil ter-watermark.
N.M
: dimensi frame (piksel)
Universitas Sumatera Utara
Nilai MSE yang besar, menyatakan bahwa penyimpangan atau selisih antara frame
video hasil penyisipan dengan frame video aslinya cukup besar.
3. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) merupakan nilai (rasio) yang menunjukan
tingkat toleransi noise tertentu terhadap banyaknya noise pada suatu sinyal frame
video. Noise adalah kerusakan sinyal pada bagian tertentu dalam sebuah frame video
sehingga mengurangi kualitas sinyal tersebut. Dengan kata lain PSNR merupakan
suatu nilai yang menunjukkan kualitas suatu video. [7]
Untuk menentukan nilai PSNRdigunakan pesamaan (2):
........................... (2)
2.3 Metode Echo Data Hiding (EDH )
Pada
metode
echo
data
hiding,
penyembunyian
datadilakukan
dengan
menyembunyikan data tersebut kedalam suatu file video dalam representasi echo
(gema).Echo dibuat dalam parameter yang berbeda-beda.Parameter yang divariasikan
dalam metode ini adalahamplitudo, delay rate, dan offset [6].
Metode ini menggunakan echo yang ada di dalam file video sebagai tempat
menyembunyikan pesan. Pesan disembunyikan dengan memvariasikan tiga parameter
dalam echo yaitu besar amplitudo awal, tingkat penurunan atenuasi (peredaman), dan
offset. Ketiga parameter tersebut diatur sedemikian rupa di bawah pendengaran
manusia sehingga tidak mudah untuk dideteksi. Sebagai tambahan, offset divariasikan
untuk merepresentasikan binary pesan yang disembunyikan. Nilai offset pertama
merepresentasikan nilai binary 1 dan nilai offset kedua merepresentasikan binary 0.
Echo Data Hiding menempatkan informasi sisipan pada sinyal asli (cover audio)
dengan menggunakan sebuah “echo.” Pada hal telinga manusia tidak dapat mendengar
sinyal asli dan echo secara bersamaan, melainkan hanya berupa sinyal distorsi
Universitas Sumatera Utara
tunggal. Hal ini sulit ditentukan secara tepat, ini tergantung pada kualitas rekaman
sinyal asli, tipe suara yang di-echo dan pendengar. Fungsi sistem yang digunakan pada
domain waktu adalah discrete time exponential yang cara membedakannya hanya
pada delay antar impuls. Untuk membentuk echo hanya menggunakan dua buah
impuls yang disebut kernel.Kernel “satu” dibuat dengan delay δ1 detik sedangkan
kernel “nol” dibuat dengan delay δ0 detik.
Gambar 2.3Kernel dan Proses Pembentukan Echo [6]
Jika hanya 1 echo yang dihasilkan dari sinyal asli, hanya 1 bit informasi yang dapat di
encoding. Karena itu, sinyal awal dibagi-bagi ke dalam beberapa blok sebelum proses
encoding dimulai. Ketika proses encoding telah selesai, blok-blok tersebut
digabungkan kembali membentuk sinyal baru.
Awalnya, sinyal dibagi ke dalam blok-blok dan setiap blok diisi dengan 1 atau
0 berdasarkan pesan yang disimpan. Sebagai contoh, pesan yang akan disisipkan ke
dalam file audio ialah “HEY”. Pesan tersebut kemudian direpresentasikan dalam nilai
Universitas Sumatera Utara
biner 01001000 01000101 01011001. Adapun cara memperoleh nilai biner dari pesan
“HEY” tersebut adalah sebagai berikut:
H ( ASCII 72 )
72:2
= 36 sisa 0
36:2
= 18 sisa 0
18:2
= 9 sisa 0
9:2
= 4 sisa 1
4:2
= 2 sisa 0
2:2
= 1 sisa 0
1:2
= 0 sisa 1
Biner 72 = 01001000
E ( ASCII 69 )
69:2
= 34 sisa 1
34:2
= 17 sisa 0
17:2
= 8 sisa 1
8: 2
=4 sisa 0
4:2
=2 sisa 0
2:2
=1 sisa 0
1:2
=0 sisa 1
Biner 69 = 01000101
Y ( ASCII 89 )
89:2
= 44 sisa 1
44:2
= 22 sisa 0
22:2
= 11 sisa 0
11:2
= 5 sisa 1
5:2
= 2 sisa 1
2:2
=1 sisa 0
1:2
=0 sisa 1
Biner 89 = 01011001
Jadi, nilai biner dari “HEY” adalah
01001000 01000101 01011001 yang
selanjutnya dibentuk menjadi blok sinyal seperti pada Gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1
Gambar 2.4 Nilai Biner Sinyal [6]
Gambar 2.5 Contoh Blok Sinyal [6]
Blok-blok tersebut dikombinasikan untuk menghasilkan sinyal baru menjadi seperti
pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Dua Buah Sinyal Gabungan [6]
Sinyal echo “1” kemudian dikali dengan sinyal mixer “1” dan sinyal echo “0” dikali
dengan sinyal mixer “0”. Kemudian kedua hasil tersebut dijumlahkan untuk
mendapatkan sinyal akhir. Dengan adanya offset dari echo dan sinyal asli maka echo
akan tercampur dengan sinyal aslinya. Kelebihan dari metode ini dibandingkan
dengan metode lain ialah sistem pendengaran manusia tidak dapat memisahkan antara
echo dan sinyal asli.
Universitas Sumatera Utara
Start
Input File Video, Key
Baca Data Video +Label
+Key
Baca bit Label
Dan Hitung Panjang Sinyal
Buat Kernel (0 dan 1)
Ya
Tidak
Mixer Sinyal “0”
Kernel 1?
Mixer Sinyal “1”
Gabung Sinyal
Representasi Video Watermarking
Stop
Gambar 2.7 Penyisipan Pesan pada Echo Data Hiding
Universitas Sumatera Utara
Start
Input File Video Watermarking, Key
Hitung Panjang Sinyal
Bagi Sinyal menjadi Kernel
1 dan Kernel 0
Cari autocorrelation dari
cepstrum tiap kernel
Penyusunan Data
Label
Stop
Gambar 2.8 Ekstraksi Pesan pada Echo Data Hiding
Pada sinyal audio, gema muncul beberapa saat setelah bunyi asli keluar. Jika
delay waktu antara bunyi aslidengan gema diperkecil, maka suara gema akan
lebihsulit dipersepsikan oleh telinga manusia. Selain itu,gema juga dapat dibuat
menjadi inaudible (tak terdengar)dengan memanfaatkan variasi dari parameterparameterechotadi [9]. Prinsip-prinsip inilah yang digunakan dalamproses penyisipan
pesan dengan caraechodatahiding.
2.4
Flowchart
Flowchart adalah bagan alir yang menggambarkan arus data dari program. Fungsi dari
bagan alir ini adalah untuk memudahkan programmer di dalam perancangan program
Universitas Sumatera Utara
aplikasi (Jogianto, 2006). Simbol-simbol yang digunakan pada bagan flowchart ini
antara lain seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Simbol-simbol Flowchart Program
Simbol
Fungsi
Terminator
Menunjukkan awal dan akhir suatu proses.
Data
Digunakan untuk mewakili data input/output.
Process
Digunakan untuk mewakili proses.
Decision
Digunakan untuk suatu seleksi kondisi didalam program.
Predefined Process
Menunjukkan suatu operasi yang rinciannya ditunjukkan di
tempat lain.
Preparation
Digunakan untuk memberi nilai awal variabel.
Flow Lines Symbol
Menunjukkan arah dari proses.
Connector
Menunjukkan penghubung ke halaman yang sama.
Menunjukkan penghubung ke halaman yang baru.
2.5 Unified Modeling Language (UML)
Unified Modeling Language adalah sebuah model bahasa yang distandarkan di bidang
software engineering. UML ini termasuk sebuah set teknik grafis untuk membuat
model visual dari sistem softwarre berorientasi objek.
UML menggabungkan teknik dari data modeling, business modeling, object modeling
dan component modeling. UML dapat digunakan dengan semua proses pada siklus
pengembangan software, dan seluruh teknologi implementasi yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
UML menawarkan sebuah cara standar untuk memvisualisasikan blueprint arsitektual
dari sebuah sistem, termasuk:
Aktivitas
Proses bisnis
Komponen-komponen logical
Aktor
Skema database
Statement-statement dalam bahasa pemrograman
Komponen software yang bisa digunakan kembali
UML menjadi sebuah bahasa pemodelan yang dasar dan dapat digunakan secara luas.
UML juga telah menjadi sebuah bahasa pemodelan standar yang mana dapat
memodelkan sistem terdistribusi.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Video Digital
Untuk memahami tentang video digital, harus dipahami dulu
pengertian
mengenai video itu sendiri. Video dapat didefinisikan sebagai sekumpulan
gambar bergerak yang diperoleh dari hasil rekaman kamera atau hasil animasi
komputer.Pada mulanya informasi video ini disimpan secara analog, sebagai
perubahan bentuk gelombang secara kontinyu yang mewakili adanya perubahan
warna
dan
kecerahan
dari
(brightness)
gambar
yang
direkam.
Di sisi lain, komputer digital hanya dapat menyimpan dan mengolah data
yang bersifat biner. Untuk itu di kalangan industri komputer didefinisikan warna
dalam besaran 24-bit yang dapat digunakan untuk menyimpan sekitar 16,7 juta
kemungkinan warna yang berbeda [8].
Dengan demikian data video dapat disimpan secara digital sebagai titik-titik
yang masing-masing memiliki warna tertentu dan titik-titik tersebut jika disusun
sebagai satu kesatuan akan membentuk suatu gambar secara utuh.
Kemajuanteknologi
yang
dicapai
pada
saat
ini
telah
memungkinkan komputer pribadi (Personal Computer ) memiliki kemampuan
untukmenampilkan informasi berupa video yang berisi gambar bergerak beserta
suaranya.
Untuk
menyimpan
data
video
secara
digital,
telah
diciptakan
berbagai
format penyimpanan dan metode kompresi-dekompresi. Perangkat lunak yang
digunakan untuk melakukan kompresi dan dekompresi terhadap data video digital
dengan menggunakan teknik tertentu disebut juga dengan codec yang merupakan
singkatan dari compressor-decompressor . Sampai saat ini masih dilakukan
berbagai penelitian untuk menemukan format yang dapat digunakan untuk
Universitas Sumatera Utara
menyimpan data video digital dengan seefisien mungkin. Di antara format video
digital yang populer dan banyak digunakan pada saat ini adalah: AVI, QuickTime,
Indeo, Cinepak dan MPEG [2]. MPEG memiliki beberapa jenis ekstensi seperti
MPEG-1,
MPEG-2,MPEG-4
dan
sebagainya,
jenis-jenis
tersebut
semakin
berkembang seiring pesatnya teknologi multimedia saat ini.
File videodigital terdiri dari 2 bagian utama yaitu gambar (visual) dan suara
(audio), kedua aspek tersebut digabungkan menjadi satu kesatuan yang disebut file
video. Pada umumnya file video sekarang ini banyak yang telah mengalami proses
kompresi. Salah satu format multimedia yang dibentuk berdasarkan proses kompresi
adalah format AVI (AudioVideoInterleave). Banyak file video yang dikompresi
dengan ukuran yang tingkat perbedaannya sangat jauh, sehingga kualitas gambar yang
dihasilkan menjadi berbeda kualitasnya (menurun) dengan file aslinya. Algoritma
yang tersedia untuk melakukan kompresi tersebut juga sangat beragam, penggunaan
algoritma itu biasanya lebih mengutamakan efisiensi pengecilan ukuran file, akan
tetapi juga ada yang mempertahankan kualitas dari file multimedia tersebut.Pada file
AVI terdapat 3 bagian utama yang merupakan komponen penyusun audio dan visual
pada file AVI yaitu AVI Header , AVI Stream dan AVI Frame.
AVI (Audio Video Interleaved) adalah format video yang paling populer, karena
kwalitas gambar yang di berikan sangat baik. AVI sendiri diperkenalkan oleh
Microsoft pada tahun 1992 sebagai bagian dari teknologi Video for Windows
miliknya. File AVI menyimpan data audio dan video pada struktur interleaved. File ini
hanya berupa kontainer - dan data audio video dapat dikompres menggunakan
berbagai codec. Kualitas dan kapasitas tergantung pada codec dan secara khusus
codec yang digunakan adalah MPEG, Divx atau WMV. Video dengan format MPEG
adalah format kompresi yang distandarisasi oleh Moving Picture Experts Group yang
terbentuk oleh 350 perusahaan dan organisasi dimana ukuran format MPEG lebih
kecil dari ukuran format AVI.
File AVI dimulai dengan header utama,header ini ditandai dengan 4 karakter
kode. Header mengandung informasi utama yang terdapat pada file AVI, yaitu
kecepatan maksimal data per-detik dari file AVI, kode untuk metode penggunaan file
Universitas Sumatera Utara
AVI (misal: Hasindex, Mustuseindex, Copyrighted), metode kemampuan file AVI
(misal: can read, canwrite, allkeyframe, nocompression ), jumlah stream pada file,
sebagai contoh pada file yang mempunyai audio dan visual akan mempunyai 2
stream, ukuran buffer yang digunakan untuk menyimpan data file AVI pada memori,
tinggi dan lebar dari sekuensial file AVI, skala waktu yang digunakan pada
keseluruhan file AVI, jumlah sampel dari file AVI, panjang / lama waktu file AVI,
jumlah stream yang ditambahkan atau dihilangkan dari file serta deskripsi tipe file.
Sedangkan AVI stream terdiri dari 2 jenis yaitu streamvideo dan streamaudio,
streamaudio tidak harus terdapat di dalam suatu file AVI. Pada bagian streamvideo ini
berisi data yaitu tipe stream yang didefinisikan dengan 4 karakter kode, handler yang
menangani kompresi saat file disimpan, kode untuk metode penggunaan stream
(misal: AVIstreamInfodisabled, AVIstreaminfoenabled), metode, prioritas, bahasa
yang digunakan oleh stream, skala waktu yang digunakan, jumlah sampel stream,
posisi frame awal, panjang / lama waktu stream, spesifikasi ukuran dari pergeseran
audio dan video data pada file AVI, ukuran buffer yang digunakan untuk menyimpan
data file AVI pada memori, kualitas data video pada stream, ukuran sebuah sampel
data pada stream, dimensi frame, jumlah dari proses pengeditan stream yang pernah
dilakukan, jumlah dari proses pengeditan format stream yang pernah dilakukan serta
deskripsi nama stream.
Frame pada streamvideo yang terdapat pada file AVI merupakan suatu data
yang berbentuk DIB (Device Independent Bitmap ). Bentuk DIB secara umum terdiri
dari 3 bagian utama yaitu bitmap file header yang berisi informasi tentang tipe,
ukuran, dan layout dari file DIB, bitmap info yang terdiri dari 2 struktur utama yaitu
bitmap info header dan RGB-quad, serta data piksel-piksel penyusun gambar yang
terdapat pada frame.
2.1.1
Format File AVI (Audio Video Interleaved)
Format file AVI didefinisikan oleh Microsoft Corporation. Secara umum, file AVI
dapat mengandung dua jenis aliran data yangdisebut juga dengan stream, yaitu stream
audio dan stream video. Meskipun demikian, file AVI bisa juga hanya berisi stream
Universitas Sumatera Utara
video saja tanpa harus memilikistream audio[8].Semuafile AVI minimalharus
memiliki dua buah chunk list. Dua chunk list inidigunakan untuk menyimpan format
dari stream dan isi data dari stream yangterdapat di dalam file. File AVI juga dapat
memiliki chunk index. Chunk index iniberisi informasi mengenai lokasi dari chunkchunk data yang ada di dalam file. Data yangterdapat di dalam file AVI merupakan
data
audio
dan
data
video
yang
disimpan
untuk dimainkan secara berselingan antara audio dengan video-nya sehingga
gambar video yang dijalankan akan tampak secara bersamaan dengan suara dari
audio-nya.
File AVI memiliki beberapa karakteristik yang penting untuk diperhatikan.
Karakteristik yang penting ini meliputi:
a. Ukuran lebar dan tinggi dari gambar video dalam satuan pixel. Semakin besar
ukuran gambar yang digunakan, akan semakin besar pula kapasitas yang
dibutuhkan oleh media penyimpannya. Ukuran yang digunakan umumnya
memiliki perbandingan lebar dibanding tinggi sebesar 4 : 3, misalnya: 160 x
120, 240 x 180, dan 320 x 240.
b. Laju frame (frame rate) dari stream video dalam satuan frame per detik (fps).
Semakin tinggi laju frame yang digunakan, semakin halus dan semakin alami
gambar yang dihasilkan, namun semakin besar pula kapasitas yang dibutuhkan
oleh media penyimpannya. Laju frame yangumum digunakan adalah 10, 12, 15,
24, 25, dan 30 fps.
c. Resolusi warna dari stream video dalam satuan bit per pixel (bpp). Semakin
tinggi resolusi warna, semakin bagus gambar yang dihasilkan, namun semakin
besar pula kapasitas yang dibutuhkan oleh media penyimpannya. Resolusi yang
umum digunakan adalah 4 bpp, 8 bpp, 16 bpp, dan 24 bpp.
d. Ukuran sampel dari stream audio dalam satuan bit. Ukuran sampel yang umum
digunakan adalah 8-bit dan 16-bit. Semakin tinggi ukuran sampel, semakin
tinggi pula kualitas suara yang dihasilkan, namun semakin besar pula kapasitas
yang dibutuhkan oleh media penyimpannya.
Universitas Sumatera Utara
e. Laju sampel (sample rate) dari stream audio dalam satuan Hz. Laju sampel yang
umum digunakan adalah 11025 Hz, 22050 Hz, dan 44100 Hz. Semakin tinggi
laju sampel, semakin bagus kualitas suara yang dihasilkan, namun semakin
besar pula kapasitas yang dibutuhkan oleh media penyimpannya.
f. Jumlah kanal dari stream audio. Untuk audio mono menggunakan 1 kanal,
sedangkan untuk stereo menggunakan 2 kanal.
2.1.2
Format Video MPEG
Video format MPEG merupakan file video yang sudah mengalami kompresi.
Teknologi kompresi dapat dilakukan pada audio atau video dengan memiliki standar
kompresi tertentu. MPEG salah satu standar kompresi video yang mengembangkan
standar pengkodean citra bergerak. MPEG memiliki beberapa jenis seperti MPEG-1,
MPEG-2,MPEG-4 dan sebgainya, jenis-jenis tersebut semakin berkembang seiring
pesatnya teknologi multimedia saat ini [5].
1.
MPEG-1
Seperti halnya kompresi MPEG-2, kompresi MPEG-1 merupakan metode
kompresi yang diperuntukkan bagi distribusi video dan merupakan standar MPEG
versi pertama. Kompresi ini memiliki ukuran frame size 352x240 pixel. Kompresi
ini masih dipakai sebagai acuan standar untuk VCD, CD-ROM dan web video.
2.
MPEG-2
MPEG merupakan singkatan dari Motion Pictures Expert Group, sebuah
organisasi para professional dalam bidang film dan video yang menentukan
peraturan standar industri dalam bidang ini, sedangkan angka 2 menyatakan versi
dari standar ini (versi 2). MPEG-2 dapat menyajikan video dengan kualitas yang
tinggi, mendukung kecepatan transfer lebih dari 8 Mbps. MPEG-2 ideal untuk
DVD yang memiliki data rate sebesar 9,8 Mbps. Kompresi MPEG-2 ditujukan
untuk distribusi video bukan untuk konsumsi editing video. Jadi dalam proses
editing video kita menggunakan kompresi DV25, untuk kemudian dikompresi
menggunakan MPEG-2 untuk menghasilkan media DVD.
Universitas Sumatera Utara
3.
MPEG-4
MPEG-4 merupakan standar untuk kompresi video. Transport dan object oriented
framework yang di desain untuk mendukung aplikasi video digital konvensional
maupun interaktif yang memiliki bit rate berkisar dari 5 Kbps hingga 4 Mbps.
MPEG-4 memiliki fungsi-fungsi digunakan untuk streaming, CD distribution,
videophone dan broadcast television dan mendukung digital rights management.
MPEG-4 menggabungkan dua set algoritma inti, yaitu VLBV core (Very Low Bit
rate Video) yang di desain untuk bit rate 4,8 hingga 64 Kbps dan HBV core
(Higher Bit rate Video) yang didesain untuk bit rate 64 Kbps hingga 4 Mbps. [2]
2.2 Watermarking
Watermarking merupakan sebuah proses penambahan kode secara permanen ke dalam
citra digital. Penyisipan kode ini harus memiliki ketahanan (robustness) yang cukup
baik dari berbagai manipulasi, seperti pengubahan, transformasi, kompresi, maupun
enkripsi. Kode yang disisipkan juga tidak merusak citra digital sehingga citra digital
terlihat seperti aslinya. Watermarking dapat juga merupakan cara untuk menyisipkan
watermark kedalam media yang ingin dilindungi hak ciptanya. Watermarking
merupakan proses penanaman watermark. Digital Watermarking merupakan cara
yang digunakan untuk menyisipkan informasi atau watermark pada suatu dokumen
digital. Dari defenisi-definisi diatas dapat penulis simpulkan bahwa watermarking
merupakan cara untuk menyisipkan watermark atau proses penambahan kode secara
permanen ke dalam citra digital yang ingin dilindungi hak ciptanya dengan tidak
merusak citra aslinya dan tahan terhadap serangan.
Watermark merupakan sebuah pola atau kode atau data tertentu yang
membawa informasi tertentu sesuai dengan tujuannya dan sengaja ditanamkan secara
permanen kedalam data media induknya. Watermark dalam citra digital tersebut tidak
dapat diketahui keberadaannya oleh pihak lain yang tidak mengetahui rahasia skema
penyisipan watermark. Watermark tersebut juga tidak dapat diidentifikasi dan
dihilangkan. Penggunaan watermarking sangat diperlukan untuk melindungi karya
intelektual digital seperti gambar, teks, musik, video, dan termasuk perangkat lunak.
Universitas Sumatera Utara
Penggandaan atas produk digital yang dilakukan oleh pihak-pihak yang tidak
bertanggung jawab semakin merajalela tanpa ada ikatan hukum yang pasti sehingga
merugikan pemegang hak cipta akan produk digital tersebut. Oleh karena itu,
penyisipan watermark memiliki peran yang cukup signifikan untuk mencegah
terjadinya penggandaan terhadap produk digital.
Label watermark adalah sesuatu data atau informasi yang akan dimasukkan
kedalam data digital yang ingin dilakukan proses watermarking. Ada 2 jenis label
watermarkyang dapat digunakan:
1. Teks biasa
Label watermark dari teks biasanya menggunakan nilai-nilai ASCII dari masingmasing karakter dalam teks yang kemudian dipecahkan atas bit per bit. Kelemahan
dari label ini adalah kesalahan pada satu bit saja akan menghasilkan hasil yang
berbeda dari teks sebenarnya.
2. Logo atau citra atau suara
Berbeda dengan teks, kesalahan pada beberapa bit masih dapat memberikan
persepsi yang sama dengan aslinya, baik oleh pendengaran maupun penglihatan
kita.
Oleh karena itu, penyisipan logo sebagai label watermark dirasakan lebih
efektif dibandingkan teks, citra, ataupun suara karena selain tidak sensitif terhadap
kesalahan bit, ukuran file juga tidak terlalu besar. Logo yang dipakai berupa logo
biner atau hitam putih karena komputasi yang dibutuhkan tidak terlalu rumit namun
tetap menjamin visualisasi yang cukup baik.
2.2.1
Digital Watermarking
Teknikwatermarkingvideo digital pada dasarnya memiliki prinsip yang sama dengan
watermarking pada media lainnya. Secara umum, watermarking terdiri dari dua
tahapan, yaitu penyisipan watermark dan ekstraksi/verifikasi atau pendeteksian
watermark[3].Pengekstraksian dan pendeteksian sebuah watermark sebenarnya
tergantung pada algoritma yang digunakan untuk watermarking. Pada beberapa
Universitas Sumatera Utara
algoritma watermarking,watermark dapat diekstraksi dalam bentuk yang eksak,
sedangkan pada algoritma yang lain, hanya dapat dilakukan pendeteksian
watermarkpada media digitalnya.
Secara umum proses watermarking pada file video ditunjukkan pada Gambar
2.1 dimana file video disisipi dengan watermark menggunakan kunci sebagai sarana
kepemilikan untuk dapat membuka watermark yang disisipkan melalui encoder yang
berisi algoritma penyisipan watermark kedalam video digital.
Key K
Original
Video (I)
Watermarked
Embedding
Video (I(Ew)mb)
Watermark
sequence W
Gambar2.1 Penyisipan watermark[5]
Video ber-watermark yang dihasilkan dari proses watermarking tidak berbeda
jauh secara visual dengan aslinya. Hal ini disebabkan karena pengubahan dari video
digital asli ke video ber-watermark hanya berpengaruh sedikit terhadap perubahan
warna dan suara.Proses watermarking perlu didukung dengan proses ekstraksi
watermark. Proses ekstraksi/verifikasi ini bertujuan untuk mendapatkan kembali video
digital asli dan watermark yang disisipkan dalam video digital tersebut. Umumnya
proses ekstraksi/verifikasi melibatkan proses pembandingan video asli dengan video
ber-watermark untuk mendapatkan watermark yang disisipkan, seperti yang
digambarkan pada Gambar2.2.
Universitas Sumatera Utara
Key (K)
TestExtracted
Video (II)
Extraction
(Dtc)
Detection
Watermark (We)
Original
Watermark (W)
Original
VIDEO
Gambar2.2 Ekstraksi Watermark [5]
Pengkategorian
watermarking
berdasarkan
proses
ekstraksi/verifikasi
watermark terbagi 2 jenis, yaitu [2]:
a.
Blind Watermarking yaituverifikasi watermark tanpa membutuhkan citra yang
asli.
b.
Non-Blind Watermarking yaitu verifikasi watermark dengan membutuhkan citra
asli.
Sebuah teknik watermarking yang bagus harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Fidelity
Penyisipan suatu watermark pada media seharusnya tidak mempengaruhi nilai
media tersebut. Watermark pada media idealnya tidak dapat dipersepsi oleh indera
dan tidak dapat dibedakan dengan media yang asli.
2. Robustness
Watermark dalam media digital harus memiliki ketahanan yang cukup terhadap
pemrosesan digital yang umum.
3. Security
Watermarking memiliki daya tahan terhadap usaha sengaja untuk memindahkan
watermark dari suatu media ke media yang lain.
4. Imperceptibility
Keberadaan watermark tidak dapat dipersepsi secara langsung oleh penglihatan
manusia.
Universitas Sumatera Utara
5. Key Uniqueness
Kunci yang digunakan pada proses dan penyisipan dan ekstraksi adalah sama dan
tidak ada kunci lain yang bisa digunakan untuk membukanya. Perbedaan kunci
seharusnya menghasilkan watermark yang berbeda pula.
6. Non-Invertibility
Proses untuk mendeteksi apakah media tersebut ber-watermark atau tidak akan
sangat sulit jika hanya diketahui media ber-watermark saja.
7. Image Dependency
Watermark yang berada pada suatu media bergantung pada isi dari media tersebut.
2.2.2
Aplikasi Watermark
Watermark telah diterapkan secara luas untuk mengatasi berbagai tindak kejahatan
yang berkaitan dengan dokumen digital. Fungsi penggunaan watermark tersebut
antara lain adalah sebagai:
1. Identifikasi kepemilikan
Sebagai identitas dari pemilik dokumen digital, identitas ini disisipkan dalam
dokumen digital dalam bentuk watermark. Biasanya identitas kepemilikan seperti
ini diterapkan melalui visible watermarking. Contohnya url halaman web tempat
suatu gambar di-download.
2. Bukti kepemilikan
Watermark merupakan suatu bukti yang sah yang dapat dipergunakan di
pengadilan. Banyak kasus pemalsuan foto yang akhirnya terungkap karena
penggunaan watermark ini.
3. Memeriksa keaslian isi karya digital
Watermark juga dapat digunakan sebagai teknik untuk mendeteksi keaslian dari
suatu karya. Suatu image yang telah disisipi watermark dapat dideteksi perubahan
yang dilakukan terhadapnya dengan memeriksa apakah watermark yang disisipkan
dalam image tersebut rusak atau tidak.
4. User authentication atau fingerprinting
Seperti halnya bukti kepemilikan, watermark juga dapat digunakan sebagai
pemeriksaan hak akses atau penanda (sidik jari) dari suatu image.
Universitas Sumatera Utara
5. Transaction tracking
Fungsi transaction tracking ini dapat dilakukan pada image yang mengandung
watermark. Pengimplementasiannya dilakukan dengan memberikan watermark
yang berbeda pada sejumlah domain/kelompok pengguna. Sehingga bila image
tersebar diluar domain tersebut, dapat di ketahui domain mana yang
menyebarkannya.
6. Piracy protection/copy
Untuk dapat melakukan ini, perancang watermark harus bekerjasama tidak hanya
pada masalah software, tetapi juga dengan vendor yang membuat hardware.
Sehingga sebelum dilakukan peng-copy-an, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan
apakah image tersebut boleh di-copy atau tidak.
7. Broadcast monitoring
Dalam dunia broadcasting/television news channel, watermark biasanya disisipkan
sebagai logo dari perusahaan broadcasting yang bersangkutan. Hal ini dilakukan
untuk menandai berita yang mereka siarkan. Sehingga bila pihak lain merekam
berita tersebut, maka watermark-nya akan otomatis terbawa.
2.2.3
Klasifikasi Watermarking
Klasifikasi terhadap watermarking dapat dikelompokkan dalam beberapa kategori.
Kategori yang pertama berdasarkan kenampakan dari watermark [5].
1.
Visible Watermarking
Pada visible watermarking ini, watermark yang disisipkan pada suatu media
terlihat dengan jelas. Watermark
biasanya berbentuk logo atau teks baik
transparan atau tidak yang diletakkan tidak mengganggu atau menutupi media
asal. Jenis watermarking ini biasanya diterapkan pada media yang memang
dimaksudkan untuk disebar secara umum bersama dengan identitas pemilik asal
media tersebut.
2.
Invisible Watermarking
Sesuai namanya, watermark pada invisible watermarking yang disisipkan pada
media tidak lagi dapat dipersepsi dengan indera. Namun, keberadaannya tetap
Universitas Sumatera Utara
dapat dideteksi. Penerapan teknik invisible watermarking ini lebih sulit dari
pada teknik yang digunakan pada visible watermarking.
Selain itu, watermark juga dikategorikan berdasarkan kekuatan watermark yang ada
pada media. Berikut penjelasannya:
1.
Fragile Image Watermarking
Fragile image watermarking merupakan jenis watermark yang ditujukan untuk
menyisipkan label kepemilikan media digital. Pada fragile watermarking ini,
watermark mudah sekali berubah atau bahkan hilang jika dilakukan perubahan
terhadap media digital. Dengan begitu, media digital sudah tidak lagi memiliki
watermark yang asli. Fragile image watermarking ini biasanya digunakan agar
dapat diketahui apakah suatu image sudah berubah atau masih sesuai aslinya.
Jenis watermark inilah yang banyak diterapkan pada suatu media digital.
2.
Robust Image Watermarking
Robust image watermarking adalah teknik penggunaan watermark yang
ditujukan untuk menjaga integritas atau orisinalitas media digital. Watermark
yang disisipkan pada media akan sangat sulit sekali dihapuskan atau dibuang.
Dengan Robust Image, proses penggandaan media digital yang tidak memiliki
izin dapat dihalangi. Kebanyakan aplikasi dari robust watermarking ini bukan
pada sebuah media digital, melainkan pada sistem proteksi CD atau DVD.
2.2.4
Video Watermarking
Video pada dasarnya merupakan susunan dari beberapa frame, dan tiap frame ini
dipandang sebagai sebuah citra diam. Oleh karena itu sebagian besar metode pada
audio watermarking dapat digunakan pada video watermarking. Penyisipan
watermark pada video watermarking dapat dilakukan pada bagian frame audio dan
membutuhkan kata kunci (key) yang berupa nilai biner. Proses ekstraksi, input yang
dibutuhkan hanya sinyal asli saja apabila key sudah disisipkan dalam sinyal atau
sinyal asli beserta key yang harus diinputkan. Pada proses pengekstrakan ini, proses
yang dilakukan adalah kebalikan dari proses penyisipan, akan tetapi proses yang
Universitas Sumatera Utara
dilakukan tetap berdasarkan key yang diinputkan. Apabila key yang diinputkan salah,
maka data yang berhasil diekstrak akan tidak sama dengan data aslinya. Output dari
proses ekstraksi ini adalah kode unik yang telah disisipkan sebelumnya. Data hasil
ekstraksi ini nantinya masih berupa sekumpulan bilangan biner, sehingga harus diubah
terlebih dahulu agar dapat digunakan untuk proses selanjutnya, seperti pengecekan
validasi kode [5].
2.2.5
Parameter Watermarking
1. Recovery Rate (RR)
Perhitungan tingkat keberhasilan (recovery rate) dihitung berdasarkan jumlah
bit yang berhasil di-dekode dibagi denganjumlah bit yang telah di-enkode
sebelumnya, kemudian dikalikan dengan 100 [7]. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat
pada rumus berikut:
)
(
2. Mean Squared Error (MSE)
Mean Squared Error (MSE) digunakan untuk mengukur kinerja dari algoritma
watermarking pada video [7]. Video dibandingkan adalah nilai piksel frame video
yang berupa citra. Perbandingan yang dilakukan antara video asli dengan video
tersisip (stego video) dengan memeriksa selisih nilai piksel setiap frame. Perhitungan
nilai MSE dari frame citra video berukuran N x M piksel, dilakukan sesuai dengan
rumus pada persamaan (1).
........... (1)
f(i,j)
: menyatakan nilai piksel frame video yang asli.
f’(i,j) : merupakan nilai piksel frame video hasil ter-watermark.
N.M
: dimensi frame (piksel)
Universitas Sumatera Utara
Nilai MSE yang besar, menyatakan bahwa penyimpangan atau selisih antara frame
video hasil penyisipan dengan frame video aslinya cukup besar.
3. Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) merupakan nilai (rasio) yang menunjukan
tingkat toleransi noise tertentu terhadap banyaknya noise pada suatu sinyal frame
video. Noise adalah kerusakan sinyal pada bagian tertentu dalam sebuah frame video
sehingga mengurangi kualitas sinyal tersebut. Dengan kata lain PSNR merupakan
suatu nilai yang menunjukkan kualitas suatu video. [7]
Untuk menentukan nilai PSNRdigunakan pesamaan (2):
........................... (2)
2.3 Metode Echo Data Hiding (EDH )
Pada
metode
echo
data
hiding,
penyembunyian
datadilakukan
dengan
menyembunyikan data tersebut kedalam suatu file video dalam representasi echo
(gema).Echo dibuat dalam parameter yang berbeda-beda.Parameter yang divariasikan
dalam metode ini adalahamplitudo, delay rate, dan offset [6].
Metode ini menggunakan echo yang ada di dalam file video sebagai tempat
menyembunyikan pesan. Pesan disembunyikan dengan memvariasikan tiga parameter
dalam echo yaitu besar amplitudo awal, tingkat penurunan atenuasi (peredaman), dan
offset. Ketiga parameter tersebut diatur sedemikian rupa di bawah pendengaran
manusia sehingga tidak mudah untuk dideteksi. Sebagai tambahan, offset divariasikan
untuk merepresentasikan binary pesan yang disembunyikan. Nilai offset pertama
merepresentasikan nilai binary 1 dan nilai offset kedua merepresentasikan binary 0.
Echo Data Hiding menempatkan informasi sisipan pada sinyal asli (cover audio)
dengan menggunakan sebuah “echo.” Pada hal telinga manusia tidak dapat mendengar
sinyal asli dan echo secara bersamaan, melainkan hanya berupa sinyal distorsi
Universitas Sumatera Utara
tunggal. Hal ini sulit ditentukan secara tepat, ini tergantung pada kualitas rekaman
sinyal asli, tipe suara yang di-echo dan pendengar. Fungsi sistem yang digunakan pada
domain waktu adalah discrete time exponential yang cara membedakannya hanya
pada delay antar impuls. Untuk membentuk echo hanya menggunakan dua buah
impuls yang disebut kernel.Kernel “satu” dibuat dengan delay δ1 detik sedangkan
kernel “nol” dibuat dengan delay δ0 detik.
Gambar 2.3Kernel dan Proses Pembentukan Echo [6]
Jika hanya 1 echo yang dihasilkan dari sinyal asli, hanya 1 bit informasi yang dapat di
encoding. Karena itu, sinyal awal dibagi-bagi ke dalam beberapa blok sebelum proses
encoding dimulai. Ketika proses encoding telah selesai, blok-blok tersebut
digabungkan kembali membentuk sinyal baru.
Awalnya, sinyal dibagi ke dalam blok-blok dan setiap blok diisi dengan 1 atau
0 berdasarkan pesan yang disimpan. Sebagai contoh, pesan yang akan disisipkan ke
dalam file audio ialah “HEY”. Pesan tersebut kemudian direpresentasikan dalam nilai
Universitas Sumatera Utara
biner 01001000 01000101 01011001. Adapun cara memperoleh nilai biner dari pesan
“HEY” tersebut adalah sebagai berikut:
H ( ASCII 72 )
72:2
= 36 sisa 0
36:2
= 18 sisa 0
18:2
= 9 sisa 0
9:2
= 4 sisa 1
4:2
= 2 sisa 0
2:2
= 1 sisa 0
1:2
= 0 sisa 1
Biner 72 = 01001000
E ( ASCII 69 )
69:2
= 34 sisa 1
34:2
= 17 sisa 0
17:2
= 8 sisa 1
8: 2
=4 sisa 0
4:2
=2 sisa 0
2:2
=1 sisa 0
1:2
=0 sisa 1
Biner 69 = 01000101
Y ( ASCII 89 )
89:2
= 44 sisa 1
44:2
= 22 sisa 0
22:2
= 11 sisa 0
11:2
= 5 sisa 1
5:2
= 2 sisa 1
2:2
=1 sisa 0
1:2
=0 sisa 1
Biner 89 = 01011001
Jadi, nilai biner dari “HEY” adalah
01001000 01000101 01011001 yang
selanjutnya dibentuk menjadi blok sinyal seperti pada Gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1
Gambar 2.4 Nilai Biner Sinyal [6]
Gambar 2.5 Contoh Blok Sinyal [6]
Blok-blok tersebut dikombinasikan untuk menghasilkan sinyal baru menjadi seperti
pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Dua Buah Sinyal Gabungan [6]
Sinyal echo “1” kemudian dikali dengan sinyal mixer “1” dan sinyal echo “0” dikali
dengan sinyal mixer “0”. Kemudian kedua hasil tersebut dijumlahkan untuk
mendapatkan sinyal akhir. Dengan adanya offset dari echo dan sinyal asli maka echo
akan tercampur dengan sinyal aslinya. Kelebihan dari metode ini dibandingkan
dengan metode lain ialah sistem pendengaran manusia tidak dapat memisahkan antara
echo dan sinyal asli.
Universitas Sumatera Utara
Start
Input File Video, Key
Baca Data Video +Label
+Key
Baca bit Label
Dan Hitung Panjang Sinyal
Buat Kernel (0 dan 1)
Ya
Tidak
Mixer Sinyal “0”
Kernel 1?
Mixer Sinyal “1”
Gabung Sinyal
Representasi Video Watermarking
Stop
Gambar 2.7 Penyisipan Pesan pada Echo Data Hiding
Universitas Sumatera Utara
Start
Input File Video Watermarking, Key
Hitung Panjang Sinyal
Bagi Sinyal menjadi Kernel
1 dan Kernel 0
Cari autocorrelation dari
cepstrum tiap kernel
Penyusunan Data
Label
Stop
Gambar 2.8 Ekstraksi Pesan pada Echo Data Hiding
Pada sinyal audio, gema muncul beberapa saat setelah bunyi asli keluar. Jika
delay waktu antara bunyi aslidengan gema diperkecil, maka suara gema akan
lebihsulit dipersepsikan oleh telinga manusia. Selain itu,gema juga dapat dibuat
menjadi inaudible (tak terdengar)dengan memanfaatkan variasi dari parameterparameterechotadi [9]. Prinsip-prinsip inilah yang digunakan dalamproses penyisipan
pesan dengan caraechodatahiding.
2.4
Flowchart
Flowchart adalah bagan alir yang menggambarkan arus data dari program. Fungsi dari
bagan alir ini adalah untuk memudahkan programmer di dalam perancangan program
Universitas Sumatera Utara
aplikasi (Jogianto, 2006). Simbol-simbol yang digunakan pada bagan flowchart ini
antara lain seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Simbol-simbol Flowchart Program
Simbol
Fungsi
Terminator
Menunjukkan awal dan akhir suatu proses.
Data
Digunakan untuk mewakili data input/output.
Process
Digunakan untuk mewakili proses.
Decision
Digunakan untuk suatu seleksi kondisi didalam program.
Predefined Process
Menunjukkan suatu operasi yang rinciannya ditunjukkan di
tempat lain.
Preparation
Digunakan untuk memberi nilai awal variabel.
Flow Lines Symbol
Menunjukkan arah dari proses.
Connector
Menunjukkan penghubung ke halaman yang sama.
Menunjukkan penghubung ke halaman yang baru.
2.5 Unified Modeling Language (UML)
Unified Modeling Language adalah sebuah model bahasa yang distandarkan di bidang
software engineering. UML ini termasuk sebuah set teknik grafis untuk membuat
model visual dari sistem softwarre berorientasi objek.
UML menggabungkan teknik dari data modeling, business modeling, object modeling
dan component modeling. UML dapat digunakan dengan semua proses pada siklus
pengembangan software, dan seluruh teknologi implementasi yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
UML menawarkan sebuah cara standar untuk memvisualisasikan blueprint arsitektual
dari sebuah sistem, termasuk:
Aktivitas
Proses bisnis
Komponen-komponen logical
Aktor
Skema database
Statement-statement dalam bahasa pemrograman
Komponen software yang bisa digunakan kembali
UML menjadi sebuah bahasa pemodelan yang dasar dan dapat digunakan secara luas.
UML juga telah menjadi sebuah bahasa pemodelan standar yang mana dapat
memodelkan sistem terdistribusi.
Universitas Sumatera Utara