Pengimplementasian Metode DSSS

4
Resampling adalah proses digital untuk
mengkonversikan sample rate berkas audio.
Resampling bekerja dengan mentransformasikan
kembali berkas audio dari continuous time ke
discrete time (Rochesso 2007).
Cropping
Cropping adalah proses pemotongan untuk
menghilangkan beberapa bagian data. Cropping
untuk berkas audio biasanya diaplikasikan
dengan menggunakan perangkat lunak audio
processing (Rochesso 2007).
METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode
watermarking direct sequence spread
spectrum, untuk penyisipan label hak cipta
pada berkas audio. Tahapan yang akan
dilakukan pada penelitian ini secara garis
besar dapat dilihat pada Gambar 4.
Penambahan Derau
Derau merupakan suara–suara yang tidak
dinginkan. Penambahan derau dapat dilakukan
pada dua domain yaitu pada domain waktu dan
pada domain frekuensi. Penambahan derau pada
domain waktu dilakukan dengan menambahkan
sinyal data dengan frekuensi derau yang telah
dimultiplikasi dengan amplitude tertentu.
Sementara untuk penambahan derau di domain
frekuensi, dapat dilakukan dengan mengubah
sinyal ke domain frekuensi dengan transformasi
Fourier dan menambahkan sinyal hasil
transformasi tersebut dengan frekuensi derau
yang telah dimultiplikasi dengan amplitude
tertentu, lalu kemudian ditransformasi lagi
menjadi domain waktu dengan transformasi
Fourier (Vawter 2005).
Time stretching
Time stretching adalah operasi digital untuk
mengubah kecepatan atau tempo dari sebuah
sinyal. Salah satu metode time stretching yang
umum digunakan yaitu phase vocoder yang
bekerja
dengan
mengimplementasikan
resampling pada data, lalu memanipulasi fase
sinyal pada domain STFT (Short Time Fourier
Transform). Manipulasi fase sinyal tersebut
bersifat memecah sinyal menjadi beberapa
kumpulan fase–fase yang kemudian disisipkan
dengan fase semu untuk menghasilkan
perlambatan. Hasil pengubahan fase tersebut
kemudian
disintesis
kembali
dengan
menambahkan overlap pada data (Bernsee
1999).
Penyisipan kembali dengan metode DSSS
(Multiple watermark)
Serangan ini dimaksudkan untuk menguji
metode DSSS terhadap serangan multiple
watermark. Penyisipan tersebut dilakukan
dengan metode yang sama yaitu DSSS namun
dengan informasi yang bervariasi.
Gambar 4 Tahapan penelitian.
Pada tahap implementasi, dilakukan
persiapan perangkat lunak, perangkat keras,
berkas audio dan berkas teks yang akan
dibutuhkan dalam penelitian. Pada tahap ini
juga akan dilakukan implementasi metode
DSSS pada domain frekuensi, untuk
menyisipkan label hak cipta ke dalam berkas
audio.
Berkas audio yang digunakan pada
penelitian ini terdiri dari beberapa jenis.
Deskripsi lengkapnya dapat dilihat secara
lengkap pada Tabel 1.
Tabel 1 Daftar berkas audio
Jenis
Speech
Instrumental
Instrumentmix
Full song
Nama Berkas
‘speech.wav’
‘Instrumental.wav’
‘instrumenmix.wav’
‘pop.wav’
Ukuran
berkas
651 KB
387 KB
1.32 MB
1.29 MB
Berkas audio tersebut digunakan
berdasarkan asumsi bahwa untuk setiap jenis
berkas audio, mewakili jenis audio pada
umumnya. Deskripsi lengkap berkas yang
digunakan sebagai watermark dapat dilihat
pada Tabel 2.
5
Tabel 2 Daftar pesan/watermark
Nama Berkas
Isi pesan
‘message1.txt’
‘message2.txt’
‘sonyMusic’
‘Universal’
Deteksi watermark dengan metode DSSS
Ukuran
berkas
4,096 bytes
4,096 bytes
Tahapan untuk mendeteksi watermark
dari watermarked audio dapat dilihat pada
Gambar 6.
Lingkup pengembangan sistem
Perangkat keras yang digunakan dalam
penelitian ini adalah komputer mobile yang
memiliki spesifikasi:
• prosesor Intel Pentium Dual-core T2330 @
1.60GHz,
• memory DDR2 dengan kapasitas 1526MB,
• harddisk dengan kapasitas 80 GB, dan
• monitor 14” WIDE XGA.
Perangkat lunak yang digunakan adalah: sistem
operasi Windows XP Professional dan bahasa
pemrograman MATLAB 7.0.1.
Penyisipan dengan metode DSSS
Pengimplementasian
metode
DSSS
dilakukan pada tahapan penyisipan label hak
cipta atau watermark dan pada tahapan ekstraksi
label hak cipta. Tahapan penyisipan hak cipta
pada penelitian kali ini dapat dilihat pada
Gambar 5.
Berkas audio pertama kali dibagi menjadi
beberapa blok sepanjang 90 milisecond,
kemudian pada setiap blok tersebut dilakukan
operasi FFT. Watermark dengan bentuk teks
diubah menjadi rangkaian biner yang kemudian
dimodulasi menjadi carrier signal periodik
sepanjang blok FFT pada berkas audio. Proses
penyisipan dilakukan dengan menambahkan
blok sinyal hasil operasi FFT dengan carrier
signal periodik yang telah dimultiplikasi dengan
watermark amplitude atau alpha sebagai scaling
factor. Hasil penambahan tersebut kemudian
ditransformasi kembali menjadi domain waktu
dengan inverse dari FFT untuk menghasilkan
watermarked audio.
Gambar 5 Tahapan penyisipan hak cipta.
Gambar 6 Tahapan pendeteksian watermark.
Proses
pendeteksian
watermark
dilakukan dengan tahapan–tahapan yang
hampir sama dengan tahapan penyisipan,
namun setelah diubah ke domain frekuensi,
watermark amplitude bukan digunakan
sebagai faktor multiplikasi carrier signal
melainkan sebagi faktor pembagi untuk
mendapatkan nilai carrier signal yang berisi
watermark. Watermark diestimasi kemudian
dikonversi menjadi pesan sesungguhnya.
Analisis Hasil Implementasi
Hasil implementasi metode DSSS untuk
berkas audio kemudian diuji, dianalisis, dan
dievaluasi. Hal–hal yang dianalisis antara
lain :
• Analisis penggunaan parameter alpha
Proses analisis ini meliputi pengujian
proses watermarking dengan parameter
alpha yang berubah–ubah sesuai dengan
range yang ditentukan dan penganalisisan
pengaruh perubahan parameter alpha
tersebut terhadap kualitas watermarked
audio dengan membandingkan berkas
audio asli dengan watermarked audio
menggunakan PSNR, suatu berkas audio
dikatakan memiliki kualitas yang cukup
bagus jika nilai PSNR nya berada di atas
kisaran 30 dB (Pelton 1993).
Dari hasil tersebut akan ditentukan alpha
optimum dari masing–masing berkas uji.
Alpha optimum tersebut adalah nilai alpha
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.