TEKNIK VIDEO DIGITAL WATERMARKING SEBAGAI PROTEKSI HAK CIPTA PADA DISTRIBUSI KONTEN MULTIMEDIA
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh: FETTY FITRIYANTI LUBIS NIM : 23205302 Program Studi Teknik Elektro
Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2008
TEKNIK VIDEO DIGITAL WATERMARKING SEBAGAI PROTEKSI HAK CIPTA PADA DISTRIBUSI KONTEN MULTIMEDIA
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh: FETTY FITRIYANTI LUBIS NIM : 23205302 Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Bandung, Pembimbing,
( Dr. Ir. Suhono Harso Supangkat) NIP : 131803274
ABSTRAK TEKNIK VIDEO DIGITAL WATERMARKING SEBAGAI PROTEKSI HAK CIPTA PADA DISTRIBUSI KONTEN MULTIMEDIA Oleh Fetty Fitriyanti. L NIM: 23205302 Pesatnya perkembangan teknologi multimedia dan jaringan komputer secara langsung mempermudah pembuatan dan pendistribusian konten dijital, dalam waktu bersamaan timbul isu baru yaitu penyalahgunaan Hak Atas Kekayaan Intelektual (HAKI). Oleh karena itu watermark dijital diperkenalkan sebagai salah satu solusi dari masalah perlindungan hak cipta konten multimedia. Untuk aplikasi perlindungan hak cipta, sebuah watermark dijital harus memiliki kriteria dasar seperti transparency (ketidaknampakan), yaitu watermark yang disisipkan pada konten secara sistem penglihatan manusia (Human Visual System) tidak tampak. Serta robustness (kekokohan), yaitu watermark yang disisipkan pada konten dijital harus sulit dihilangkan kecuali terjadi perubahan drastis terhadap konten dijital yang dikenali dengan adanya perubahan secara sistem penglihatan manusia (Human Visual System). Dalam tesis ini watermark disisipkan pada domain frekuensi. Penyisipan pada domain ini bertujuan menjamin kekokohan dan transparansi dari watermark. Watermark disisipkan pada setiap koefisien DC (Direct Current) dari frame-frame video. Untuk menanamkan watermark pada koefisien DC (Direct Current), digunakan sebuah modifikasi blok yang menyisipkan watermark ke dalam koefisien DC (Direct Current) berdasarkan modifikasi biner dari Least Significant Bit (LSB) koefisien kuantisasi DC (Direct Current). Semua proses tersebut diimplementasikan menggunakan perangkat lunak MATLAB 7.0.1. Ekstrasi multi frame membuktikan bahwa sebuah dijital watermark dapat diungkap dengan tepat, dengan kondisi data video ter-watermark telah dimampatkan dengan kualitas 25% dari video tanpa watermark. Ketangguhan watermark tersebut didukung oleh penerapan algoritma Block Truncation Coding (BTC) pada watermark dan error correction pada proses pengungkapan watermark. Kata Kunci: perceptual watermarking, JPEG quantization, BTC
i
ABSTRACT VIDEO DIGITAL WATERMARKING TECHNIQUE AS COPYRIGHT PROTECTION FOR MULTIMEDIA CONTENT DISTRIBUTION By Fetty Fitriyanti. L NIM: 23205302 With the rapid growth of multimedia technology and computer networks give simply way to create and distribute the digital content, at the same time emerge illegal copyright protection as a new issue. Because of that reason watermark was introduced as a solution to solve copyright protection for multimedia content. For copyright protection, digital watermark should have these requirements: transparency, the watermark in video content should be invisible or imperceptible. And robust, the watermark should be difficult to remove without degrading the perceived quality of digital content. In this thesis, robustness and transparency can be achieved by embedded watermark in frequency domain. Watermarks are embedded in DC (Direct Current) components of frame. Block modification is performed to embed watermarks to DC (Direct Current) components, based on binary modification Least Significant Bit (LSB) of quantization coefficient DC (Direct Current). All that was implemented in MATLAB 7.0.1 . Multi frames extraction show that watermark could extract exactly with video watermark was compressed with quality 25% difference of video without watermark. Watermark robustness supported by implementation of Block Truncation Coding’s algorithm to watermark and error correction on watermarking extraction Key words: perceptual watermarking, JPEG quantization, BTC
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HAKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang atas rahmat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Shalawat dan salam tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarganya.
Selama melaksanakan tesis ini, penulis mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. bapak Dr. Ir. Suhono Harso Supangkat, selaku pembimbing, yang telah memberikan bimbingan dan semangat dalam menyelesaikan tesis ini; 2. papa, mama, dan adik-adik tercinta, beserta seluruh keluarga yang senantiasa memberikan semangat dan do’anya; 3. seluruh dosen pengajar Kelompok Keahlian Teknologi Informasi Sekolah Teknik Elektro dan Informatika, yang telah memberikan ilmunya kepada penulis; 4. karyawan TU Jurusan Teknik Elektro dan Laboratorium Sinyal dan Sistem, yang telah memberikan banyak sekali bantuannya; 5. Rekan-rekan di Multimedia and Cyberspace Engineering Research Group; 6. dan semua pihak yang membantu, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tesis ini bukanlah tanpa kelemahan, untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.
Bandung, Juni 2008 Fetty Fitriyanti Lubis
iv
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ...................................................................................................................... i ABSTRACT ...................................................................................................................ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ......................................................................... iii DAFTAR ISI.................................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................vii DAFTAR TABEL ...................................................................................................... viii BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 I.1
Latar Belakang.................................................................................................. 1
I.2
Rumusan Masalah............................................................................................. 1
I.3
Tujuan ............................................................................................................... 2
I.4
Batasan Masalah ............................................................................................... 2
I.5
Metodologi Penelitian....................................................................................... 2
I.6
Sistematika Penulisan ....................................................................................... 3
BAB II. LANDASAN TEORI ....................................................................................... 4 II.1
Multimedia........................................................................................................ 4
II.2
Perlindungan Hak Cipta.................................................................................... 4
II.3
Teknik Video Watermarking ............................................................................ 5
BAB III. IMPLEMENTASI WATERMARKING PADA VIDEO................................ 21 III.1
Peyisipan pada Komponen DC ................................................................... 21
III.2
Penyisipan Watermark ................................................................................ 22
BAB IV. PENGUJIAN SISTEM ................................................................................. 29 IV.1
Pengujian dan Analisis carphone.avi .......................................................... 32
IV.2
Pengujian dan Analisis miss_am.avi ........................................................... 34
IV.3
Pengujian dan Analisis suzie.avi ................................................................. 37
IV.4
Pengujian dan Analisis foreman.avi ............................................................ 40
IV.5
Pengujian dan Analisis akiyo.avi ................................................................ 42
BAB V. PENUTUP ..................................................................................................... 46 V.1
Kesimpulan ..................................................................................................... 46
V.2
Saran ............................................................................................................... 47 v
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................xii
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1
Gambar II.2 Gambar II.3 Gambar II.4 Gambar II.5 Gambar III.1 Gambar III.2 Gambar III.3 Gambar III.4 Gambar III.5 Gambar III.6 Gambar IV.1 Gambar IV.2 Gambar IV.3 Gambar IV.4 Gambar IV.5 Gambar IV.6 Gambar IV.7 Gambar IV.8 Gambar IV.9 Gambar IV.10 Gambar IV.11 Gambar IV.12 Gambar IV.13 Gambar IV.14 Gambar IV.15 Gambar IV.16
Halaman Dekomposisi citra RGB ke dalam komponen luminance dan chrominance-nya. Searah jarum jam dari kiri atas adalah citra RGB, komponen luminance(Y), komponen Chrominance Blue(Cb) dan komponen Chrominance Red(Cr) ..................................................... 7 (a) Luminance Quantization (b) Chrominance Quantization ......... 10 Definisi komponen DC/AC untuk blok DCT 8x8 .......................... 10 Contoh penerapan BTC ( μ , σ , B ) (a) asli (b) Bidang bit ( B ) (c) Rekonstruksi.................................................................................... 19 Pengurutan secara zig-zag ............................................................... 20 Lokasi-lokasi yang mungkin untuk menyisipkan watermark ..... 13 Pemilihan blok-blok untuk disisipkan watermark .......................... 17 Diagram alir prosedur penyisipan watermark ................................. 23 Diagram alir prosedur pembangkitan watermark biner .................. 25 Diagram alir prosedur pengungkapan watermark ........................... 27 Diagram alir prosedur perbaikan kesalahan watermark yang diungkap .......................................................................................... 28 Tampilan muka perangkat lunak video watermarking.................... 31 Watermark (a) gambar asli (b) gambar biner .................................. 31 Perbandingan frame ke-1 carphone.avi sebelum dan setelah diberi watermark ....................................................................................... 32 Grafik persen kesalahan deteksi bit watermark pada file carphone.avi .................................................................................... 33 PSNR carphone.avi pada kualitas kompresi (Q=100, 75, 50 & 25) ......................................................................................................... 34 Perbandingan frame ke-1 miss_am.avi sebelum dan setelah diberi watermark ....................................................................................... 35 Grafik persen kesalahan deteksi bit watermark pada file miss_am.avi..................................................................................... 36 PSNR miss_am.avi pada kualitas kompresi (Q=100, 75, 50 &25) . 37 Perbandingan frame ke-1 suzie.avi sebelum dan setelah diberi watermark ....................................................................................... 38 Grafik persen kesalahan deteksi bit watermark pada file suzie.avi 39 PSNR suzie.avi pada kualitas kompresi (Q=100, 75, 50 &25) .... 39 Perbandingan frame ke-1 foreman.avi sebelum dan setelah diberi watermark ....................................................................................... 40 Grafik persen kesalahan deteksi bit watermark pada file foreman.avi ......................................................................................................... 41 PSNR foreman.avi pada kualitas kompresi (Q=100, 75, 50 & 25) . 42 Perbandingan frame ke-1 akiyo.avi sebelum dan setelah diberi watermark ....................................................................................... 43 PSNR akiyo.avi pada kualitas kompresi (Q=100) .......................... 44
vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel III.1 Kemungkinan posisi penyisipan watermark .............................................. 14 Tabel III.2 ‘1’,’0’ dan pola yang tidak valid(invalid pattern) ..................................... 14 Tabel III.3 kuantisasi standard JPEG ........................................................................... 16 Tabel IV.1 Informasi video carphone.avi .................................................................... 32 Tabel IV.2 Informasi video miss_am.avi ..................................................................... 34 Tabel IV.3 Informasi video suzie.avi ........................................................................... 37 Tabel IV.4 Informasi video foreman.avi...................................................................... 40 Tabel IV.5 Informasi video akiyo.avi .......................................................................... 42
viii
