BAB V. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN Pada bab lima laporan Tugas Akhir ini, akan dijelaskan mengenai proses implementasi perangkat lunak dari hasil perancangan yang telah dilakukan sebelumnya. Selain itu, terdapat hasil-hasil pengujian terhadap kinerja perangkat lunak yang telah dibuat. 5.1 IMPLEMENTASI Penjelasan implementasi perangkat lunak ini meliputi pembahasan mengenai lingkungan implementasi, implementasi kelas, serta implementasi antarmuka dari perangkat lunak. 5.1.1 LINGKUNGAN IMPLEMENTASI Perangkat lunak WatermarkingCo dikembangkan pada perangkat keras Macbook White dengan spesifikasi sebagai berikut: 1. Prosesor : Intel Pentium Core2Duo 2.2 GHz. 2. Memori : RAM 2.5 GB. 3. Harddisk : 120 GB. Spesifikasi perangkat lunak yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Sistem operasi : Mac OSX Leopard 10.5.7. 2. IDE : NetBeans 6.1. 5.1.2 IMPLEMENTASI KELAS Setiap kelas pada perangkat lunak diimplementasikan dalam bahasa pemrograman Java. Sebuah kelas akan diimplementasikan dalam sebuah file, dimana semua kelas tersebut sesuai dengan kelas perancangan yang telah diuraikan pada Subbab 4.2.2. V-1
V-2 Dalam implementasi kelas WatermarkEncoder, nilai alpha yang dipergunakan untuk menyisipkan berkas watermark bernilai 0.15. Pada kelas Engine, terdapat atribut MODIFIED_INDEX yang bernilai 3 untuk mengatur proses penyisipan dan ekstraksi watermark dilakukan pada komponen warna biru dalam RGB. Untuk kelas yang lain, implementasidilakukan sesuai dengan kelas perancangan yang terdapat pada Subbab 4.2.2. Setiap kelas perancangan diimplementasikan pada kelas-kelas tersendiri. Daftar lengkap kelas yang diimplementasikan dapat dilihat pada Tabel V-1. Tabel V-1. Daftar tabulasi kelas perancangan dan kelas implementasi Nama Kelas Perancangan WatermarkingCoView DCT ForwardDCT InverseDCT MonochromeImage MonochromeReader WatermarkEncoder WatermarkDecoder TableMax Engine BER Nama Kelas Implementasi WatermarkingCoView.java DCT.java ForwardDCT.java InverseDCT.java MonochromeImage.java MonochromeReader.java WatermarkEncoder.java WatermarkDecoder.java TableMax.java Engine.java BER.java 5.1.3 IMPLEMENTASI ANTARMUKA Gambar V-1 menunjukkan implementasi antarmuka WatermarkingCo saat memilih mode ENCODER untuk menyisipkan berkas watermark berupa logo biner ke dalam sebuah citra.
V-3 Gambar V-1. Implementasi antarmuka proses enkoding Selanjutnya, pada Gambar V-2, digambarkan implementasi antarmuka untuk tampilan citra hasil penyisipan watermark atau proses enkoding. Gambar V-2. Implementasi antarmuka untuk hasil proses enkoding
V-4 Sedangkan pada Gambar V-3, digambarkan implementasi antarmuka WatermarkingCo untuk mengekstraksi berkas watermark dari sebuah citra yang telah mengandung watermark pada mode DECODER. Gambar V-3. Implementasi antarmuka proses dekoding Pada Gambar V-4, ditunjukkan implementasi antarmuka untuk tampilan berkas watermark hasil ekstraksi atau proses dekoding. Gambar V-4. Implementasi antarmuka untuk hasil proses dekoding
V-5 Selanjutnya pada Gambar V-5, digambarkan implementasi antarmuka mode BER untuk menghitung bit error rate (BER) antara berkas watermark asal dan watermark ekstraksi. Gambar V-5. Implementasi antarmuka proses perhitungan BER 5.2 PENGUJIAN Pada Tugas Akhir ini, dilakukan pengujian kebenaran perangkat lunak, mencakup proses penyisipan berkas watermark dan juga ekstraksinya, serta pengujian kinerja perangkat lunak, yaitu melakukan perbandingan terhadap kualitas citra asal dan citra ber-watermarkserta kualitas watermark asal dan watermark hasil ekstraksi. Berikut ini dijelaskan mengenai lingkungan pengujian, kasus uji, hasil pengujian, evaluasi, dan kesimpulan hasil pengujian.
V-6 5.2.1 LINGKUNGAN PENGUJIAN Lingkungan pengujian perangkat lunak WatermarkingCo memiliki spesifikasi yang sama dengan lingkungan implementasi perangkat lunak yang telah dijelaskan pada subbab 5.1.1. 5.2.2 TUJUAN UJI Terdapat beberapa hal yang merupakan tujuan dari pengujian perangkat lunak WatermarkingCo yang dikembangkan dalam Tugas Akhir ini, yaitu: 1. Menguji kebenaran proses penyisipan dan ekstraksi berkas watermark pada suatu citra. 2. Mengukur perubahan yang terjadi pada berkas watermark jika dilakukan pengolahan pada citra ber-watermark. 5.2.3 BATASAN PENGUJIAN Pada pengujian perangkat lunak yang dilakukan, berkas watermark yang digunakan harus memiliki resolusi atau dimensi yang lebih kecil dibandingkan resolusi atau dimensi citra yang akan disisipi watermark. Hal ini dilakukan untuk mencegah adanya penempatan bit watermark pada koefisien yang kosong atau tidak ada. Selain itu, tidak diperbolehkan bit watermark disisipkan pada komponen DC pada masing-masing blok citra. Selain itu, resolusi maksimal dari sebuah logo biner yang akan disisipkan adalah setengah dari resolusi citra asal. Pembatasan ini dimaksudkan agar tidak terlalu banyak koefisien citra yang akan disisipi. Jika bit watermark yang akan disisipkan terlalu banyak, maka kemungkinan bahwa koefisien bernilai rendah akan disisipi watermark menjadi cukup tinggi. Hal inilah yang nantinya dapat merusak visibilitas sebuah citra karena koefisien bernilai rendah atau yang dapat diasosiasikan dengan koefisien berfrekuensi maksimum sangat sensitif dan mudah sekali berubah pada pengolahan citra digital sehingga karakteristik watermarking, yaitu fidelity dan robustness, tidak dapat dipenuhi.
V-7 5.2.4 PERANCANGAN KASUS UJI Rancangan kasus uji dibuat agar pengujian dapat dilakukan secara terstruktur sehingga tujuan pengujian yang diharapkan dapat tercapai. 5.2.4.1 Kasus Uji Kebenaran Perangkat Lunak Kasus ini dibuat untuk membuktikan kebenaran dan kesesuaian antara perangkat lunak yang dibangun dengan spesifikasi kebutuhannya. Rancangan pengujian kebenaran perangkat lunak WatermarkingCo adalah sebagai berikut: 1. Penyisipan berkas watermark ke dalam sebuah citra berformat JPEG. 2. Ekstraksi berkas watermark dari sebuah citra yang telah mengandung watermark. 3. Perbandingan berkas watermark hasil ekstraksi dengan berkas watermark asal setelah dilakukan pengolahan pada citra dengan mempersepsi dan menghitung bit error rate. 5.2.4.2 Kasus Uji Kinerja Perangkat Lunak Pengujian kinerja perangkat lunak dilakukan dengan variasi dimensi ukuran, baik itu berkas watermark maupun citra asal sebagai penampung. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kualitas berkas citra yang telah disisipi watermark, kualitas watermark hasil ekstraksi, dan waktu penyisipan dan ekstraksi berkas watermark tersebut. 5.2.5 DATA PENGUJIAN Berkas citra digital yang digunakan dalam pengujian perangkat lunak WatermarkingCo sebagai citra penampung dapat dilihat pada Tabel V-2.
V-8 Tabel V-2. Citra digital yang akan dipakai untuk pengujian No Nama File Ukuran File Dimensi Preview 1 funny.jpg 16 KB 200 200 2 lena.jpg 56 KB 256 356 3 flower.jpg 16 KB 320 320 Tabel V-3 menunjukkan logo biner yang akan digunakan sebagai berkas watermark dalam pengujian perangkat lunak. Tabel V-3. Logo biner yang digunakan untuk pengujian No Nama File Ukuran File Dimensi Preview 1 cdc.jpg 8 KB 100 100
V-9 No Nama File Ukuran File Dimensi Preview 2 unesco.jpg 4 KB 50 50 3 optic.jpg 4 KB 82 82 5.2.6 PELAKSANAAN DAN HASIL PENGUJIAN Pada subbab ini, dijelaskan mengenai pelaksanaan pengujian dan hasil pengujian setiap kasus uji yang telah dijelaskan pada subbab 5.2.3. Data pengujian yang digunakan dapat dilihat pada subbab 5.2.4. 5.2.6.1 Pengujian Kebenaran Perangkat Lunak Pengujian kebenaran perangkat lunak dilakukan secara sekuensial, dimulai dengan menjalankan aplikasi WatermarkingCo. Pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Penyisipan berkas watermark ke dalam sebuah citra digital. Langkah pengujian adalah sebagai berikut: a. Masukkan berkas watermark b. Lihat tampilan berkas watermark dan citra digital tersebut. c. Masukkan berkas citra digital. d. Lihat tampilan citra digital tersebut. e. Lakukan proses penyisipan. f. Menyimpan citra ber-watermark. 2. Ekstraksi berkas watermark dari sebuah citra digital ber-watermark. Langkah pengujian adalah sebagai berikut: a. Masukkan berkas citra digital ber-watermark. b. Lihat tampilan citra digital ber-watermark tersebut.
V-10 c. Masukkan berkas citra digital asal d. Lihat tampilan citra digital asal tersebut. e. Masukkan berkas watermark asal. f. Lihat tampilan berkas watermark asal tersebut. g. Lakukan proses ekstraksi. h. Menyimpan watermark ekstraksi. 3. Perhitungan bit error rate (BER) dari watermark ekstraksi. Langkah pengujian adalah sebagai berikut: a. Masukkan berkas watermark asal. b. Masukkan berkas watermark hasil ekstraksi. c. Lakukan proses perhitungan BER. Hasil pengujian kebenaran perangkat lunak dapat dilihat pada lampiran A. Keberhasilan proses penyisipan watermark dilihat dari hasil tampilan citra berwatermark yang tidak rusak dan tidak dapat dipersepsi perubahannya. Keberhasilan ekstraksi dilihat dari kualitas berkas watermark hasil ekstraksi dibandingkan watermark asal. 5.2.6.2 Pengujian Kinerja Perangkat Lunak Pengujian kinerja perangkat lunak menggunakan data pengujian yang telah disebutkan pada subbab 5.2.4. Pengujian kinerja perangkat lunak diukur dari: 1. Waktu penyisipan berkas watermark. 2. Waktu ekstraksi berkas watermark. 3. Kualitas berkas watermark hasil ekstraksi. Dalam mengetahui kualitas berkas watermark hasil ekstraksi, selain langsung dilakukan proses ekstraksi dari sebuah citra ber-watermark, dilakukan juga pengolahan pada citra ber-watermark, yang meliputi: a. Scaling Pengolahan ini meliputi pengubahan dimensi citra menjadi lebih kecil (down scaling) atau lebih besar (up scaling). b. Distortion
V-11 Penurunan kualitas citra ber-watermark dengan menurunkan nilai piksel per cm. c. Dithering Pemberian noise pada sebuah citra yang terlebih dahulu diubah menjadi citra grayscale. d. Cropping Pengambilan bagian tertentu pada sebuah citra e. Watermarking watermarked image Proses watermarking dilakukan sebanyak tiga kali pada sebuah citra yang sama secara sekuensial. Penilaian kualitas watermark ekstraksi dilakukan melalui dua hal, yaitu: a. Penilaian subjektif dengan cara melihat tampilan watermark ekstraksi. b. Perhitungan bit error rate yang menandakan jumlah bit watermark yang berubah. Perhitungan ini didasarkan pada persamaan : BER(W,W ') = " p i N. dengan w adalah watermark asli dan w adalah watermark yang diekstraksi. N adalah banyaknya bit dan p i bernilai 1 jika w dan w memiliki nilai yang berbeda dan bernilai 0 jika w dan w memiliki nilai yang sama. Hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran A. Pengolahan citra dilakukan dengan memanfaatkan perangkat lunak yang berbeda. Kinerja perangkat lunak diukur dari bagaimana hasil berkas watermark ekstraksi ketika dilakukan pengolahan pada sebuah citra ber-watermark. 5.2.7 ANALISIS HASIL PENGUJIAN Pada subbab ini, akan dijelaskan mengenai analisis dari hasil uji seluruh pengujian yang telah dilakukan.
V-12 5.2.7.1 Analisis Hasil Uji Kebenaran Perangkat Lunak Perangkat lunak yang diimplementasikan dapat memfasilitasi spesifikasi kebutuhan perangkat lunak yang telah dijelaskan sebelumnya. Hal ini didasarkan kepada penyisipan berkas watermark yang berhasil dengan baik. Citra berwatermark yang dihasilkan tidak berbeda dengan citra asal jika dipersepsi dengan indera mata. Pada proses ekstraksi, berkas watermark yang dihasilkan tidak persis sama dengan berkas watermark asal. Namun, berkas watermark ekstraksi tetap dapat dipersepsi mirip dengan watermark asal karena masih memiliki bentuk dasar dari logo yang disisipkan. Setelah melalui proses analisis, hal ini disebabkan adanya perbedaan nilainilai antara matriks koefisien citra setelah mengalami penyisipan berkas watermark dan matriks koefisien citra ber-watermark sebelum mengalami proses ekstraksi. Ada beberapa kemungkinan yang menyebabkan hal ini terjadi, antara lain sifat kompresi JPEG yang tidak lossless sehingga memungkinkan terjadi kehilangan beberapa informasi saat proses transformasi dari matriks koefisien modifikasi setelah penyisipan menjadi gambar dan dari gambar menjadi matriks koefisien modifikasi untuk ekstraksi. Gambar V-6. Ilustrasi lokasi terjadinya kehilangan informasi Kehilangan informasi tersebut bisa terjadi pada tahap-tahap tertentu. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Gambar V-6. Pada ilustrasi Gambar V-6 di atas, seharusnya matriks koefisien citra setelah penyisipan watermark dan matriks koefisien sebelum pengekstraksian watermark memiliki nilai yang sama. Namun, pada kenyataannya, nilai-nilai tersebut memiliki selisih yang jumlahnya tidak dapat diprediksi. Setiap komponen piksel memiliki selisih masing-masing. Jika mengacu pada Gambar V-6, kehilangan informasi tersebut bisa saja terjadi pada proses nomor 1, 2, 3 atau 4.
V-13 5.2.7.2 Analisis Hasil Uji Kinerja Perangkat Lunak Hasil pengujian kinerja perangkat lunak menunjukkan hasil yang cukup baik. Kecepatan penyisipan berkas dan ekstraksi watermark tergantung kepada dimensi citra digital yang digunakan. Semakin besar dimensi citra digital, maka semakin lama proses penyisipan maupun ekstraksi berkas. Hal ini disebabkan banyaknya piksel yang harus ditelusuri nilainya untuk ditransformasikan menjadi nilai-nilai koefisien maktriks frekuensi untuk selanjutnya mendapatkan nilai-nilai maksimum dalam sebuah matriks frekuensi citra. Waktu proses ekstraksi tidak jauh berbeda dengan waktu yang dibutuhkan untuk menyisipkan berkas watermark. Namun, sama seperti proses penyisipan, waktu proses ekstraksi tergantung juga kepada dimensi citra digital yang dibandingkan karena jumlah piksel memang berpengaruh sekali pada waktu pemrosesan. Secara umum, waktu pemrosesan bisa dikatakan cukup cepat jika citra digital yang dipakai berukuran kecil. Namun, jika citra digital berukuran besar, maka waktu yang dibutuhkan pun cukup lama. Ukuran berkas watermark tidak berpengaruh pada waktu pemrosesan. Akan tetapi, disarankan untuk menggunakan berkas watermark berupa logo yang tidak terlalu kecil. Hal ini dikarenakan kemungkinan visualisasi watermark ekstraksi yang kurang baik akan meningkat. Jumlah piksel yang cukup sedikit membuat kesalahan pada beberapa piksel saja menjadikan watermark ekstraksi sulit dipersepsi sama dengan watermark asal. Semakin kecil berkas logo watermark yang digunakan, semakin besar kemungkinan terjadinya kesalahan penempatan piksel. Untuk pengujian kekokohan watermark pada citra ber-watermark yang telah dimodifikasi, watermark hasil ekstraksi terbukti masih dapat dipersepsi dengan baik walaupun terdapat beberapa noise pada visualisasi. Menurut Cox, memang hampir mustahil untuk mendapatkan berkas watermark ekstraksi yang persis sama dengan aslinya. Pada pengujian kinerja perangkat lunak ini, hipotesis penyebab terjadinya noise telah dijelaskan pada subbab 5.2.6.1.
V-14 Pengubahan skala (scaling) pada citra ber-watermark membuat waktu ekstraksi bertambah. Pada pengolahan citra dengan pengurangan skala (down scaling) atau penambahan skala (up scaling), waktu ekstraksi bertambah walaupun jumlah pikselnya berkurang. Hal ini dikarenakan pada proses ekstraksi citra ber-watermark yang dikurangi maupun ditambah resolusi atau ukurannya, perlu dilakukan terlebih dahulu penyekalaan ulang citra sesuai dengan resolusi atau ukuran citra asal. Setelah itu, baru dapat dilakukan ekstraksi bit-bit watermark-nya. Kondisi ini berbeda jika pengolahan yang dilakukan tidak melibatkan perubahan skala karena komponen-komponen bernilai maksimum hanya mengacu pada satu matriks citra saja, yaitu matriks citra asal. Untuk proses ekstraksi pada citra yang diolah dengan mengambil suatu bagian tertentu saja (cropping), bagian yang hilang pada citra tersebut digantikan oleh bagian citra yang belum disisipi watermark. Oleh karena dibutuhkan proses tambahan, waktu yang dibutuhkan untuk proses ekstraksi pada pengolahan ini juga relatif bertambah. Selain itu, karena ada beberapa persen bagian citra yang hilang, noise yang dihasilkan juga lebih banyak sehingga bit error rate-nya pun lebih besar. Pada pengolahan citra yang lain, seperti JPEG distortion, dithering, dan watermarking watermarked image, waktu pemrosesan yang dibutuhkan untuk ekstraksi tidak jauh berbeda dengan ekstraksi dari citra ber-watermark tanpa modifikasi karena piksel yang ditelusuri berjumlah sama dan tidak perlu dilakukan proses penyekalaan ulang.