Perpustakaan Digital ITB

Penyisipan atau penyembunyian suatu data / informasi pada suatu konten merupakan salah satu teknik untuk meningkatkan keamanan data. Pada era saat ini dimana transaksi data begitu mudahnya bertebaran di dunia internet membuat peluang penyebaran konten secara ilegal semakin tinggi. Pada penelitian ini konten yang akan dikaji difokuskan pada konten audio. Konten audio berupa hasil karya cipta suatu produsen atau pencipta seringkali disalahgunakan dengan penyebaran ilegal konten tersebut agar mendapatkan keuntungan pribadi sehingga diperlukan suatu teknik penyembunyian tanda air digital yang berisi hak cipta dari pencipta atau produsen audio tersebut yang disebut dengan penandaan digital audio atau penandaan audio. Teknik penyembunyian watermark atau tanda air digital pada suatu audio haruslah memenuhi kriteria penyembunyian tanda air digital : imperseptibel, tahan terhadap kerusakan audio akibat banyak cara perusakan konten, dan kapasitas data tanda air digital yang relatif tinggi. Banyak metode yang telah digunakan untuk penyembunyian data tanda air digital pada audio. Semua metode penyembunyian data tersebut terbagi pada 4 jenis metode antara lain : domain waktu, domain frekuensi, domain lain, dan metode hybrid. Metode hybrid merupakan penggabungan metode penyisipan tanda air digital pada audio, misalnya dengan menggabungkan salah satu metode domain waktu dengan salah satu metode domain frekuensi. Pada penelitian ini ada beberapa teknik penyisipan yang dikembangkan untuk mencapai kriteria penandaan digital. Teknik penyisipan yang dikembangkan pada disertasi ini antara lain Multicarrier (MC), Spread Spectrum (SS) dengan penyisipan bit tunggal dan jamak, Quantization Index Modulation (QIM), dan modifikasi magnituda Fast Fourier Transform (FFT) dan Discrete Cosine Transform (DCT) dengan Fibonacci. Sebelum melakukan penyisipan dengan beberapa teknik tersebut, dilakukan pemrosesan pada audio host sedemikian sehingga diperoleh sampel kuat yang merepresentasikan satu segmen audio. iPenyisipan tanda air digital menggunakan metode SS dilakukan pada beberapa penelitian, antara lain penyisipan bit tunggal pada domain waktu dari audio dengan modifikasi modulasi SS, penyisipan bit tunggal pada domain frekuensi dari subband audio tertentu dengan Lifting Wavelet Transform (LWT) dan FFT serta penyisipan bit jamak pada subband audio tertentu dengan dekomposisi Stationary Wavelet Transform (SWT). Teknik penyisipan dengan bit jamak pada salah satu penelitian digabungkan dengan proses pemampatan data menggunakan teknik Compressive Sampling (CS) sehingga diperoleh sampel kode dari audio yang telah dimampatkan dan berisi tanda air digital yang disisipkan. Penelitian berikutnya adalah penyembunyian tanda air digital dengan modifikasi magnituda hasil FFT dan DCT memanfaatkan deret Fibonacci dan membandingkan kinerja penyisipan dengan FFT dan DCT. Selanjutnya, penelitian dengan penyisipan data menggunakan metode MC dilakukan pada domain waktu dari audio dengan melakukan modulasi MC pada bit yang disisipkan, penyaringan dengan filter psikoakustik, baru kemudian ditambahkan pada audio berbasiskan segmen setelah diatur dengan peredam. Penelitian terakhir dilakukan pada domain frekuensi dari subband audio terpilih yang didekomposisi dengan Singular Value Decomposition (SVD), selanjutnya Cartesian to Polar Transformation (CPT) mengkonversi 2 nilai singular teratas sebelum digunakan untuk menyisipkan data menggunakan teknik QIM. Kinerja penandaan audio ditentukan dengan beberapa parameter standar atau tolok ukur antara lain ketahanan (BER) dengan nilai maksimal 15%-25%, imperseptibilitas yang terdiri dari kualitas audio secara objektif (SNR/ODG) dengan nilai SNR minimal 20 dB atau ODG dengan nilai minimal -1, kualitas audio secara subjektif (MOS) dengan nilai rata-rata minimal 4, serta parameter kapasitas penyisipan (payload) yang tinggi dengan nilai minimal 20 bit per detik (bps). Selain itu ketahanan penandaan digital diuji dengan stirmark benchmark untuk mengetahui seberapa banyak serangan stirmark yang dapat diantisipasi oleh teknik yang dikembangkan. Dalam realisasi penandaan audio, parameter kinerja tersebut tidak saling menguatkan, namun terdapat trade-off antara beberapa parameter tersebut. Jika kapasitas suatu metode penyisipan ditingkatkan maka akan menurunkan kualitas dan ketahanan penandaan digital, demikian pula sebaliknya, sehingga diperlukan pengesetan parameter masukan pada setiap metode agar dapat menghasilkan kinerja penyisipan dengan kualitas audio yang baik dengan ketahanan yang kuat terhadap serangan standar penandaan digital dan kapasitas yang cukup. Penelitian dengan teknik modifikasi magnituda DCT menggunakan deret Fibonacci merupakan teknik baru yang menghasilkan kapasitas yang sangat tinggi jauh melebihi 20 bps sebagai standar kapasitas minimal pada audio watermarking. Penyembunyian data menggunakan deret Fibonacci pada domain frekuensi dari audio menggunakan DCT memberikan kapasitas penyisipan yang lebih tinggi dibandingkan FFT pada 500.27 bps, dengan kualitas audio yang sangat baik pada ODG -0.3. Teknik penandaan digital dengan MC pada audio merupakan teknik yang baru, memodulasi tanda air digital dengan sinyal pembawa jamak dengan kualitas audio yang dihasilkan memberikan ODG -2.26 dengan perseptual yang cukup baik, iikapasitas 40 bps, dan ketahanan yang baik pada serangan MP3 128 kbps dan resampling. Pada teknik QIM berbasiskan domain LWT-DST-SVD-CPT, kebaruan tekniknya terdapat pada penggunaan DST yang digabungkan dengan LWT, SVD dan CPT. Hasil simulasi dengan kapasitas tanda air digital mencapai 172.26 bps, diperoleh kualitas 27.44-29.3 dB dan ketahanan pada serangan MP3 128 kbps, LPF 9 kHz, resampling 22 kHz, dan AWGN 20 dB. Sementara pada teknik QIM berbasiskan domain SWT-DST-QR-CPT, kebaruan juga terdapat pada penggunaan DST yang digabungkan dengan SWT, QR, CPT. Kualitas audio yang dihasilkan sangat baik pada kisaran SNR 29.88-37.15 dB, kapasitas 21.43 bps, dengan ketahanan yang baik pada serangan MP3 64 kbps, LPF 9 kHz, resampling 22 kHz dan AWGN 20 dB. Teknik SS dengan domain LWT-FFT merupakan teknik SS yang baru karena dilakukan pada domain frekuensi dengan subband tertentu. Hasil simulasi menunjukkan kualitas audio sangat baik pada kisaran SNR 30.2-34.99 dB, kapasitas 172.26 bps, dengan ketahanan yang baik pada serangan MP3 64 kbps, LPF 9 kHz, resampling 16 kHz dan rekuantisasi 8 bit. Teknik SS bit jamak berbasiskan Compressive Sampling menggunakan metode penjarangan SVD merupakan teknik baru. Teknik ini memberikan keuntungan dengan penyisipan sekaligus mengkompresi sinyal audio, sehingga dapat digunakan pada proses pengambilan sinyal audio atau sinyal diskrit 1 dimensi yang penting namun perlu dikompresi karena banyaknya sampel yang diterima. Teknik ini menghasilkan rentang parameter kinerja yang baik dengan ODG -0.94 s.d. -0.74, kapasitas tanda air digital 729 - 5292 bps, rasio kompresi 1.47× s.d. 4.84× dan sangat tahan terhadap serangan derau, karena pada serangan AWGN 10 dB teknik ini memperoleh hasil deteksi tanda air digital yang masih dapat diterima secara persepsi. Kebaruan pada teknik bit jamak dengan SWT adalah penggunaan subband stasioner sebagai tempat penyisipan dengan tanda air digital yang dimodulasi SS bit jamak. Proses deteksi di penerima juga dapat dilakukan tanpa harus mengetahui dimana lokasi penyisipan tanda airnya pada pengirim. Hasil dari teknik ini adalah ketahanannya yang lebih baik dari teknik terkait sebelumnya. Dengan kualitas audio ODG rata-rata -0.68, kapasitas tanda air digital 84 bps, teknik ini tahan secara sempurna dengan BER=0 terhadap serangan MP3 mulai 64 kbps, LPF 8 kHz, rekuantisasi, AWGN dengan SNR mulai 0 dB, dan serangan penguatan 1.5× dan 2.2×.