6
antara 0-1 yang maksimum untuk setiap berkas audio di mana watermark yang disisipkan tidak sampai perceptible. Hasil tersebut akan didukung dengan penilaian dari responden dengan menggunakan metode survei. Survei dilakukan terhadap 30 responden yang berasal dari mahasiswa Departemen Ilmu Komputer IPB, pelaku musik, dan non-mahasiswa ilmu komputer juga non-pelaku musik. Hasil survei tersebut dapat digunakan untuk menunjukkan kualitas dan keamanan watermarked audio. • Analisis ketahanan Proses ini meliputi pengujian metode DSSS terhadap beberapa serangan yaitu resampling, cropping, penambahan derau, time stretching, dan penyisipan kembali dengan metode DSSS. Hasil pengujian ini berguna untuk mengetahui ketahanan watermark yang disisipkan terhadap serangan–serangan yang diberikan, sehingga nilai watermark tidak berubah atau rusak. Pada proses ini dilakukan perbandingan antara berkas audio asli dengan watermarked audio, dan antara watermark asli dengan watermark hasil deteksi setelah diujikan dengan serangan–serangan yang diberikan. Pada serangan resampling, sample rate yang digunakan adalah 22050 Hz dan 48000 Hz sedangkan sample rate berkas audio asal keseluruhan adalah 44100 Hz. Pengaplikasian serangan penambahan derau dilakukan di domain waktu dengan menambahkan watermarked signal dengan sinyal random carrier seukuran blok watermarked signal dengan amplitude yang kecil. Untuk serangan penambahan derau di domain frekuensi dilakukan dengan transformasi Fourier dan menambahkan sinyal Fourier dengan sinyal random carrier yang dimultiplikasi dengan amplitude yang kurang dari watermark amplitude yang digunakan untuk penyisipan. Pengujian ketahanan metode audio watermarking DSSS terhadap operasi cropping dilakukan dengan memotong 1/2 bagian dari watermarked audio baik dari 1/2 bagian awal, tengah maupun akhir dengan menggunakan tools Audacity. Serangan time stretching menggunakan metode phase vocoder. Dalam penelitian ini digunakan time stretching dengan metode phase vocoder untuk perlambatan sinyal. Metode ini menggunakan transformasi ke domain STFT untuk mengaplikasikan
duplikasi frame–frame sinyal dan memanipulasi fase pada blok STFT dengan menambahkan beberapa fase semu, kemudian ditambahkan dengan overlap. Serangan yang terakhir yaitu penambahan kembali watermark pada watermarked audio dengan metode yang sama yaitu DSSS dengan nilai watermark atau informasi hak cipta yang bervariasi. Penarikan kesimpulan Setelah mendapatkan hasil dari analisis pada tahap sebelumnya, maka penulis dapat menarik kesimpulan mengenai pengaruh penggunaan parameter alpha pada metode DSSS pada berkas audio dan juga mengenai ketahanan metode DSSS terhadap serangan – serangan yang ditentukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil yang diperoleh dari proses penyisipan watermark berupa watermarked audio. Berkas audio hasil proses tersebut kemudian dibandingkan dengan berkas audio aslinya sehingga dapat diketahui adanya distorsi yang disebabkan oleh proses penyisipan watermark tersebut dengan pengukuran peak signal to noise ratio (PSNR). Pengukuran nilai PSNR dilakukan untuk semua berkas audio dengan alpha bervariasi antara 0 sampai dengan 1. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan nilai alpha terhadap kualitas watermarked audio. Untuk penentuan alpha optimum sebagai tolak ukur kualitas watermarked audio, hasil kuesioner berupa persentase keberadaan derau pada watermarked audio dengan alpha yang telah ditentukan. Sementara itu untuk pengujian ketahanan dapat diketahui apakah metode DSSS untuk audio watermarking resisten terhadap serangan yang diberikan atau tidak. Analisis Penggunaan Parameter Alpha Proses penyisipan dan pendeteksian 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 pendeteksian. Hasil perhitungan PSNR dari masing-masing watermarked audio dan watermark hasil deteksinya dapat dilihat pada Tabel 3.
7
Tabel 3 Nilai-nilai PSNR dari masing-masing watermarked audio Jenis Speech Instrumental Instrumentmix Full song
NILAI PSNR (dB) 0.1 55.8003
0.2 49.7797
0.3 46.2588
0.4 43.7598
0.5 41.8214
0.6 40.2377
0.7 38.8987
0.8 37.7392
0.9 36.7595
49.2991
43.2785
39.7575
37.2585
35.3202
33.7365
32.3975
31.2379
30.2192
59.1634
53.1428
49.6219
47.1229
45.1846
43.6009
42.264
41.1925
40.3362
59.1124
53.0918
49.5709
47.0719
45.1528
43.6231
42.3864
41.4551
40.7126
Analisis penggunaan parameter alpha selanjutnya dilakukan dengan survei. Survei dilakukan dengan pembagian kuesioner untuk penilaian kualitas audio terhadap 30 responden. Responden diberikan beberapa sample audio asli dan watermarked audio dengan penggunaan alpha tertentu untuk menentukan apakah watermarked audio mengalami perubahan jika dibandingkan dengan berkas audio aslinya. Responden terdiri atas 40% mahasiswa Ilkom, 40% pelaku musik, dan 10% sisanya adalah mahasiswa non-Ilkom dan 10% responden umum non-mahasiswa dan non-pelaku musik. Pemilihan nilai alpha ini disebabkan karena alpha adalah faktor trade-off antara ketahanan dan kualitas. Semakin tinggi nilai alpha maka semakin rendah pula kualitas audio yang dihasilkan namun, nilai alpha yang semakin tinggi akan memperkuat ketahanan watermarked audio terhadap serangan berbasis frekuensi. Hal tersebut cukup mewakili penilaian keberhasilan dari penelitian ini. Hasil dari survei dan kuesioner tersebut dapat digunakan untuk analisis keamanan metode DSSS, karena derau yang dihasilkan dari penyisipan watermark dapat digunakan untuk mendeteksi dan menghancurkan watermark tersebut di bagian audio yang diperkirakan memiliki derau. Penilaian pada kuesioner dibagi menjadi dua kriteria yaitu ada derau dan tidak ada derau. Kriteria ada derau dapat dipilih responden apabila responden dapat mendengar adanya derau pada watermarked audio yang dihasilkan. Kriteria tidak ada derau dapat dipilih responden apabila responden tidak mendengar derau sama sekali pada watermarked audio yang dihasilkan. Hasil kuesioner untuk analisis penggunaan parameter alpha dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel
4
Hasil kuesioner untuk analisis penggunaan alpha dan keamanan
Jenis
alpha
Speech Instrumental Instrumentalmix Full song
0.1 0.1 0.4 0.4
Jumlah Ada Tidak derau ada derau 2 28 5 25 1 29 3
27
Berdasarkan tabel 4, dapat dilihat bahwa 93,33% responden berpendapat bahwa watermarked audio untuk jenis audio speech dengan alpha 0.1 tidak mengalami perbedaan atau penambahan derau. Sebanyak 83,33% responden berpendapat bahwa tidak ada derau untuk watermarked audio jenis audio single instrument dengan alpha 0.1, 96,67% responden berpendapat bahwa tidak ada derau untuk watermarked audio jenis instrument-mix dengan alpha 0.4. Sebanyak 90% responden berpendapat bahwa tidak ada derau untuk watermarked audio jenis lagu pop dengan alpha 0.4. Grafik hasil kuesioner dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Grafik hasil kuesioner analisis penggunaan alpha terhadap kualitas watermarked audio.
8
Berdasarkan Gambar 7, dapat dilihat secara keseluruhan bahwa 91% dari responden berpendapat, tidak ada derau pada watermarked audio dengan alpha tertentu dan 9% responden berpendapat bahwa ada derau pada watermarked audio. Berdasarkan hasil kuesioner tersebut, watermarked audio yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik karena nilai PSNR yang dihasilkan rata-rata di atas 30 dB, dan tidak ada derau yang memungkinkan steganalisis dapat menghancurkan langsung frekuensi derau dengan hanya mendengar perbandingan antara berkas audio asli dan watermarked audio. Analisis kualitas watermarked audio dengan penggunaan alpha optimum selanjutnya dilakukan dengan membandingkan histogram antara berkas audio asli dan watermarked audio. Apabila tidak terdapat perbedaan yang nyata maka kualitas audio termasuk baik. Untuk segi keamanan maka kemungkinan kecil steganalis dapat menyadari adanya perbedaan yang nyata pada histogram kedua berkas audio tersebut. Histogram untuk berkas audio asli dan watermarked audio dapat dilihat pada Gambar 8 sampai dengan Gambar 11.
Gambar 10
Gambar
Histogram berkas audio dan watermarked audio untuk instrument-mix.
11 Histogram berkas audio dan watermarked audio untuk lagu pop.
Berdasarkan Gambar 8-11, histogram menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu nyata antara berkas audio asli dengan watermarked audio. Hal tersebut menunjukkan bahwa kualitas audio hasil penyisipan watermark dengan alpha optimum selama watermark imperceptible dengan menggunakan metode DSSS cukup baik. Analisis Ketahanan
Gambar 8
Histogram berkas audio dan watermarked audio untuk speech.
Gambar 9 Histogram berkas audio dan watermarked audio untuk instrumental.
Uji Ketahanan metode DSSS terhadap operasi resampling Untuk melihat perubahan pada watermark, watermarked audio hasil resampling dideteksi kembali dan dihitung nilai PSNR nya bila dibandingkan dengan berkas audio aslinya. Pesan yang digunakan berisi kata “sonyMusic” hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5. Berdasarkan Tabel 5, dapat dipastikan bahwa metode DSSS ini tahan terhadap operasi resampling karena nilai watermark hasil deteksi selalu sama. Operasi resampling hanya mengubah jumlah sample per detik dari watermarked audio sehingga tidak mempengaruhi nilai blok–blok FFT ataupun nilai carrier signal dari watermarked audio.
9
Tabel 5 Hasil uji ketahanan terhadap operasi resampling Jenis
44100 Hz 44100 Hz 44100 Hz
sonyMusic sonyMusic sonyMusic
Fs resampling 16000 Hz 48000 Hz Hasil pemutaran kembali Hasil deteksi Hasil pemutaran kembali berubah sonyMusic berubah berubah sonyMusic berubah berubah sonyMusic berubah
44100 Hz
sonyMusic
berubah
Fs asal Hasil deteksi
Speech Instrumental Instrumentmix Pop
sonyMusic
berubah
Tabel 6 Hasil uji ketahanan terhadap operasi penambahan derau Jenis
Speech Instrumental Instrument-mix Pop
Pesan asal
sonyMusic sonyMusic sonyMusic sonyMusic
Penambahan derau Domain waktu Domain frekuensi Hasil deteksi Hasil pemutaran kembali Hasil deteksi Hasil pemutaran kembali sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau sonyMusic Ada derau
Uji ketahanan metode DSSS terhadap operasi penambahan derau Untuk melihat perubahan pada watermark, watermarked audio hasil penambahan derau akan dideteksi kembali dan dan dibandingkan dengan berkas audio aslinya. Pesan yang digunakan berisi kata “SonyMusic” dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 6. Berdasarkan Tabel 6, dapat dipastikan bahwa metode DSSS ini tahan terhadap operasi penambahan derau dengan amplitude yang kecil. Operasi ini tidak mempengaruhi nilai blok-blok FFT karena amplitude untuk random noise signal yang digunakan kurang dari nilai watermark amplitude yang digunakan untuk meyisipkan pesan. Uji ketahanan metode DSSS terhadap operasi cropping Untuk melihat perubahan pada watermark, watermarked audio hasil cropping dideteksi kembali dan dan dibandingkan dengan berkas audio aslinya. Pesan yang digunakan berisi kata “SonyMusic” dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 7. Berdasarkan Tabel 7, dapat dipastikan bahwa metode DSSS ini tidak tahan terhadap operasi cropping. Operasi cropping memotong beberapa bagian dari watermarked audio, sehingga menghilangkan beberapa bagian dari carrier signal. Oleh karena itu, nilai watermark tidak dapat dikembalikan seperti semula. Uji ketahanan metode DSSS terhadap serangan Time stretching Metode time stretching yang digunakan adalah metode Phase vocoder. Hasil uji
ketahanan terhadap serangan ini dapat dilihat pada Tabel 8. Berdasarkan Tabel 8, dapat dipastikan bahwa metode DSSS ini tidak tahan terhadap operasi time stretching, karena operasi time stretching menggunakan metode phase vocoder yang menggunakan overlapping dan memanipulasi fase sinyal pada domain STFT. Dengan kata lain phase vocoder menciptakan sinyal yang hampir mirip dengan sinyal aslinya untuk melakukan pemecahan pada sinyal untuk mendapatkan perubahan speed. Sehingga ketika dideteksi kembali nilai blok FFT berubah begitu pula untuk nilai carrier signal watermark. Uji ketahanan watermark DSSS
terhadap
serangan
Serangan ini dimaksudkan untuk menguji ketahanan metode DSSS apabila disisipi informasi kembali. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 9 dan 10. Hasil deteksi menunjukkan bahwa untuk penyisipan dua kali dengan pesan yang sama, nilai watermark tidak berubah. Hal tersebut tersebut disebabkan penyisipan ulang dengan pesan yang sama menghasilkan carrier signal yang sama sehingga frekuensi watermark pada sinyal digantikan dengan frekuensi yang sama. Hasil deteksi untuk penyisipan kembali dengan pesan yang berbeda menghasilkan nilai watermark yang berubah. Hal tersebut tersebut disebabkan penyisipan ulang dengan pesan yang berbeda menghasilkan carrier signal yang berbeda, sehingga frekuensi watermark pada sinyal saling tumpang tindih dan menghasilkan nilai watermark yang baru. Dengan demikian metode DSSS ini tidak tahan terhadap serangan penyisipan informasi kembali.
10
Tabel 7 Hasil uji ketahanan terhadap operasi cropping. Jenis
Pesan
Speech Instrumental Instrument-mix Pop
SonyMusic SonyMusic SonyMusic SonyMusic
Cropping 1/2 bagian awal 1/2 bagian akhir Hasil deteksi Hasil pemutaran Hasil deteksi Hasil kembali pemutaran kembali Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong Tidak ada terpotong
Tabel 8 Hasil uji ketahanan terhadap operasi time stretching Jenis
Pesan
Speech Instrumental
SonyMusic SonyMusic
Hasil deteksi OMcZ 'j {A9D o.7
Instrument-mix Pop
SonyMusic SonyMusic
l6-ftz@?O ~? W=Oa
Time stretching Hasil pemutaran kembali Berubah pitch dan tempo Berubah pitch dan tempo Berubah pitch dan tempo Berubah pitch dan tempo
Tabel 9 Hasil uji ketahanan terhadap serangan watermark DSSS dengan pesan yang sama Jenis
Pesan pertama
Speech Instrumental Instrument-mix Pop
SonyMusic SonyMusic SonyMusic SonyMusic
Pesan Kedua SonyMusic SonyMusic SonyMusic SonyMusic
Multiple watermark Hasil deteksi Hasil pemutaran kembali SonyMusic Ada derau SonyMusic Ada derau SonyMusic Ada derau SonyMusic Ada derau
Tabel 10 Hasil uji ketahanan terhadap serangan watermark DSSS dengan pesan berbeda Jenis
Pesan pertama
Speech Instrumental Instrument-mix Pop
SonyMusic SonyMusic SonyMusic SonyMusic
Pesan Kedua Universal Universal Universal Universal
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil percobaan yang dilakukan pada penelitian ini diperoleh beberapa kesimpulan: 1 Metode DSSS dapat digunakan untuk menyisipkan watermark berformat teks ke dalam berkas audio yang berformat WAV. 2 Penggunaan alpha atau watermark amplitude memiliki pengaruh pada kualitas watermarked audio di mana semakin tinggi nilai alpha yang digunakan maka kualitas audio akan semakin rendah atau terdengar derau. Penggunaan alpha yang tinggi juga dapat meningkatkan ketahanan watermarked audio terhadap serangan berbasis frekuensi. 3 Penggunaan alpha optimum memberikan hasil yang baik untuk kualitas dan keamanan watermarked audio berdasarkan hasil survei dengan pembandingan secara HAS (Human Auditory System) maupun pembandingan dengan histogram.
Multiple watermark Hasil deteksi Hasil pemutaran kembali woo mwsio Ada derau woo mwsio Ada derau woo mwsio Ada derau woo mwsio Ada derau
4 Metode DSSS memiliki ketahanan terhadap serangan resampling, penambahan derau di domain frekuensi dan domain waktu dengan amplitude yang lebih kecil dari watermark amplitude dan juga untuk serangan multiple watermarks dengan metode dan pesan yang sama. 5 Metode DSSS tidak tahan terhadap operasi time stretching, cropping, dan multiple watermark dengan metode yang sama namun dengan pesan yang berbeda. Saran Saran yang dapat diberikan penelitian selanjutnya antara lain : 1 2
untuk
Metode DSSS ini masih dapat diuji ketahanannya terhadap serangan berbasis audio lainnya. Melakukan Pembandingan antara metode DSSS dengan metode audio watermarking lainnya.
