Watermarking - Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Kerja

Watermarking adalah salah satu bentuk atau aplikasi dari ilmu steganografi, yaitu teknik menyembunyikan suatu data pada data yang lain. Watermarking merupakan proses penambahan kode secara permanen ke dalam citra digital yang ingin dilindungi hak ciptanya dengan tidak merusak citra aslinya dan tahan terhadap serangan. Perbedaan antara steganografi dan watermarking adalah jika pada steganografi media penampung yang disisipkan kode rahasia tidak berarti apa-apa, maka pada watermarking justru media penampung yang dilindungi kepemilikannya.

Watermarking merupakan suatu teknik penyembunyian data atau informasi rahasia ke dalam suatu data lainnya untuk ditumpangi, tetapi tidak disadari kehadirannya oleh indra manusia, yaitu indra penglihatan dan indra pendengaran. Selain itu, data yang sudah terwatermark harus tahan (robust) terhadap serangan-serangan, baik secara sengaja maupun tidak sengaja untuk menghilangkan data watermark yang terdapat di dalamnya.

Definisi lain dari watermarking adalah data tersembunyi yang ditambahkan pada sinyal pelindung (cover signal), sedemikian rupa sehingga penambahan tersebut tidak terlihat. Watermark bisa berupa kode yang membawa informasi mengenai pemilik hak cipta, pencipta, pembeli yang sah dan segala sesuatu yang diperlukan untuk menangani hak kepemilikan media digital. Watermark haruslah tidak mengubah isi media kecuali sedikit atau perubahan tersebut tidaklah tampak atau kurang begitu tampak bagi indera manusia.

Watermarking pada data digital dilakukan untuk dapat melindungi kepemilkian data digital yang dapat dengan mudah disebarkan melalui internet. Penggunaan watermarking sangat diperlukan untuk melindungi karya intelektual digital seperti gambar, teks, musik, video, dan termasuk perangkat lunak. Penggandaan atas produk digital yang dilakukan oleh pihak-pihak yang tidak bertanggung jawab semakin merajalela tanpa ada ikatan hukum yang pasti sehingga merugikan pemegang hak cipta akan produk digital tersebut.

Pengertian Watermarking 

Berikut definisi dan pengertian watermarking dari beberapa sumber buku dan referensi:

• Menurut Suhono, dkk (2000), watermarking adalah suatu bentuk dari steganografi, yaitu ilmu yang mempelajari bagaimana menyembunyikan suatu data pada data atau file digital lainnya. 
• Menurut Scheineider (1994), watermarking adalah suatu bentuk dari steganografi (ilmu yang mempelajari bagaimana menyembunyikan suatu data pada data yang lain), dalam mempelajari teknik-teknik bagaimana penyimpanan suatu data (digital) ke dalam data host digital yang lain (istilah host digunakan untuk data atau sinyal digital yang ditumpangi). 
• Menurut Munir (2006), watermarking adalah cara untuk menyisipkan watermark atau proses penambahan kode secara permanen ke dalam citra digital yang ingin dilindungi hak ciptanya dengan tidak merusak citra aslinya dan tahan terhadap serangan. 
• Menurut Piarsa (2010), aplikasi dari steganografi, namun ada perbedaan antara keduanya. Jika pada steganografi informasi rahasia disembunyikan di dalam media digital dimana media penampung tidak berarti apa-apa, maka pada watermarking justru media digital tersebut yang akan dilindungi kepemilikannya dengan pemberian label hak cipta atau watermark.

Tujuan dan Fungsi Watermarking 

Menurut Terzija (2006), tujuan watermarking adalah untuk menyisipkan data yang disebut dengan watermark ke dalam objek multimedia dengan sebuah cara sehingga watermark nantinya dapat dideteksi atau diekstraksi dengan tujuan penegasan kepemilkan. Adapun beberapa tujuan dari proses watermarking digital adalah: 

1. Tamper-proofing. Watermarking digunakan sebagai alat untuk mengidentifikasikan atau alat indikator yang menunjukkan data digital telah mengalami perubahan dari aslinya. 
2. Feature location. Menggunakan metode watermarking sebagai alat untuk identifikasikan isi dari data digital pada lokasi-lokasi tertentu, seperti contohnya penamaan objek tertentu dari beberapa objek yang lain pada suatu citra digital. 
3. Annotation/caption. Watermarking hanya digunakan sebagai keterangan tentang data digital itu sendiri. 
4. Copyright-Labeling. Watermarking dapat digunakan sebagai metode untuk penyembunyian label hak cipta pada data digital sebagai bukti otentik kepemilikan karya digital tersebut.

Selain itu, fungsi dari watermarking adalah sebagai berikut: 

1. Proteksi hak cipta. Tujuan watermark dalam perlindungan hak cipta adalah sebagai bukti otentik atas hak kepemilikan pencipta atas kontek yang dibuat atau diproduksinya. 
2. Fingerprinting. Fungsi watermark pada fingerprinting mirip dengan serial number (S/N). Tujuan watermark adalah mengindentifikasi setiap penggunaan dan distribusi suatu konten.
3. Proteksi terhadap penggandaan (copy protection). Watermark berfungsi melindungi konten dari duplikasi dan pembajakan. 
4. Autentikasi citra. Watermark berfungsi dalam proses autentikasi, sehingga modifikasi dari suatu citra dapat terdeteksi

Jenis-jenis Watermarking 

Menurut Singh (2011), watermarking dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

a. Berdasarkan media penyimpan 

Mengacu kepada jenis media penyimpanan, watermarking dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: 

1. Teks merupakan naskah atau karangan dalam bentuk digital yang dapat memberikan informasi atau petunjuk. 
2. Gambar/citra merupakan kombinasi warna yang dapat di olah oleh komputer 
3. Audio adalah file digital yang berbentuk suara yang dapat disimpan dalam format tertentu. 
4. Video merupakan gabungan dari citra dan audio sehingga menghasilkan suara dan gambar bergerak.

b. Berdasarkan kenampakan dari watermark 

Berdasarkan visibilitas atau kenampakan dari proses watermark yang dilakukan, watermarking dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu: 

1. Invisible watermarking. Objek watermark yang dilekatkan pada citra digital secara visual tidak dapat terlihat tetapi dapat diekstrak oleh program atau komputer. 
2. Visible watermarking. Visible watermarking merupakan salah satu jenis watermarking, dimana objek watermak yang dilekatkan pada citra digital secara visual dapat terlihat jelas oleh mata. 
3. Dual watermark. Dual watermark adalah kombinasi dari invisible dan visible watermarking dalam sebuah media penampung. Invisible watermark pada dual watermark digunakan sebagai watermark cadangan. Sehingga secara penglihatan manusia hanya terlihat satu watermark saja.

c. Berdasarkan Metode Cara Kerja 

Berdasarkan cara kerjanya, watermarking dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu: 

1. Domain spasial. Teknik watermarking dalam domain spasial bekerja dengan cara menanamkan watermark secara langsung kedalam piksel dari suatu citra. Istilah domain spasial sendiri mengacu pada piksel-piksel penyusun sebuah citra. Beberapa contoh teknik yang bekerja pada domain spasial adalah teknik penyisipan pada least significant bit (LSB), patchwork, masking-filtering. 
2. Domain frekuensi. Teknik watermarking dalam domain frekuensi bekerja dengan cara menanamkan watermark pada koefisien frekuensi hasil transformasi citra asalnya. Terdapat beberapa transformasi untuk menghasilkan koefisien frekuensi, antara lain : Discrete fourier transform (DFT), Discrate Cosine Transform (DCT), Discrete Wafalet Transform (DWT), Spreas Spectrum, domain kompresi dan hybrid.

d. Berdasarkan Tingkat Kekokohan (Robustness) 

Berasarkan tingkat kekokohannya, watermark dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu: 

1. Secure watermarking. Secure watermarking artinya watermarking harus tahan terhadap non- malicious attack dan malicious attack. Non-malicious attack merupakan serangan berupa manipulasi yang normal terjadi terhadap sebuah citra ber-watermark, misalnya kompresi, penskalaan, penyuntingan, operasi geometri (translasi dan rotasi), dan cropping. Sedangkan malicious attack merupakan serangan yang bertujuan menghilangkan atau merubah watermark pada citra sehingga watermark tidak dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. 
2. Robustness watermarking. Watermark jenis ini harus mampu bertahan terhadap non-malicious attack. Watermark masih bisa diekstraksi setelah terjadi modifikasi pada citra. 
3. Fragile watermarking. Pada fragile watermarking, watermark sengaja dibuat agar mudah berubah, rusak, atau bahkan hilang ketika dilakukan modifikasi pada citra ber-watermark. Fragile watermarking digunakan pada aplikasi yang bertujuan untuk memverifikasi isi (content) citra, misalnya untuk image authentication atau tamper detection (deteksi manipulasi). Watermark yang telah rusak atau hilang adalah pertanda bahwa citra sudah mengalami manipulasi dan tidak otentik lagi.

Karakteristik Watermarking 

Terdapat beberapa karakteristik atau sifat khusus tertentu yang harus dimiliki oleh sebuah watermark. Sifat-sifat tersebut sangat bergantung kepada aplikasi watermarking yang akan dibuat, atau dengan kata lain tidak ada sekelompok sifat tertentu yang harus dipenuhi oleh semua teknik watermarking. Meskipun demikian ada beberapa sifat yang secara umum dipunyai aplikasi watermarking. Adapun beberapa persyaratan yang ada pada aplikasi watermarking adalah sebagai berikut: 

1. Fidelity. Penyisipan suatu watermark pada media seharusnya tidak mempengaruhi nilai media tersebut. Watermark pada media idealnya tidak dapat dipersepsi oleh indra dan tidak dapat dibedakan dengan media yang asli. 
2. Robustness. Watermark dalam media digital harus memiliki ketahanan yang cukup terhadap pemrosesan digital yang umum. 
3. Security. Watermarking memiliki daya tahan terhadap usaha sengaja untuk memindahkan watermark dari suatu media ke media yang lain.
4. Imperceptibility. Keberadaan watermark tidak dapat dipersepsi secara langsung oleh penglihatan manusia. 
5. Key Uniqueness. Kunci yang digunakan pada proses dan penyisipan dan ekstraksi adalah sama dan tidak ada kunci lain yang bisa digunakan untuk membukanya. Perbedaan kunci seharusnya menghasilkan watermark yang berbeda pula. 
6. Non-Invertibility. Proses untuk mendeteksi apakah media tersebut ber-watermark atau tidak akan sangat sulit jika hanya diketahui media ber-watermark saja. 
7. Image Dependency. Watermark yang berada pada suatu media bergantung pada isi dari media tersebut.

Aplikasi Watermarking 

Watermarking telah diterapkan secara luas untuk mengatasi berbagai tindak kejahatan yang berkaitan dengan dokumen digital dan hak cipta. Beberapa aplikasi atau penerapan dari watermarking adalah sebagai berikut: 

1. Identifikasi kepemilikan. Sebagai identitas dari pemilik dokumen digital, identitas ini disisipkan dalam dokumen digital dalam bentuk watermark. Biasanya identitas kepemilikan seperti ini diterapkan melalui visible watermarking. Contohnya url halaman web tempat suatu gambar didownload. 
2. Bukti kepemilikan. Watermark merupakan suatu bukti yang sah yang dapat dipergunakan di pengadilan. Banyak kasus pemalsuan foto yang akhirnya terungkap karena penggunaan watermark ini. 
3. Memeriksa keaslian isi karya digital. Watermark juga dapat digunakan sebagai teknik untuk mendeteksi keaslian dari suatu karya. Suatu image yang telah disisipi watermark dapat dideteksi perubahan yang dilakukan terhadapnya dengan memeriksa apakah watermark yang disisipkan dalam image tersebut rusak atau tidak. 
4. User authentication atau fingerprinting. Seperti halnya bukti kepemilikan, watermark juga dapat digunakan sebagai pemeriksaan hak akses atau penanda (sidik jari) dari suatu media digital. 
5. Transaction tracking. Fungsi transaction tracking ini dapat dilakukan pada image yang mengandung watermark. Pengimplementasiannya dilakukan dengan memberikan watermark yang berbeda pada sejumlah domain/kelompok pengguna. Sehingga bila image tersebar diluar domain tersebut, dapat diketahui domain mana yang menyebarkannya. 
6. Piracy protection/copy. Untuk dapat melakukan ini, perancang watermark harus bekerjasama tidak hanya pada masalah software, tetapi juga dengan vendor yang membuat hardware. Sehingga sebelum dilakukan pengcopyan, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan apakah image tersebut boleh dicopy atau tidak. 
7. Broadcast monitoring. Dalam dunia broadcasting/television news channel, watermark biasanya disisipkan sebagai logo dari perusahaan broadcasting yang bersangkutan. Hal ini dilakukan untuk menandai berita yang mereka siarkan. Sehingga bila pihak lain merekam berita tersebut, maka watermarknya akan otomatis terbawa.

Cara Kerja Watermarking 

Proses penyisipan watermark ke dalam citra disebut encoding/embedding. Encoding dapat disertai dengan pemasukan kunci atau tidak memerlukan kunci. Kunci diperlukan agar hanya dapat diekstraksi oleh pihak yang sah. Kunci juga bermanfaat untuk mencegah watermark dihapus oleh pihak yang tidak berhak atau bertanggung jawab. Sedangkan ketahanan terhadap proses-proses pengolahan lainnya, itu tergantung pada metode watermarking yang digunakan. Menurut Suhono, dkk (2000), proses kerja dari watermark dapat dilihat pada ilustrasi gambar di bawah ini:

Verifikasi watermark dilakukan untuk membuktikan status kepemilikan citra digital. Pada sub-proses ekstraksi disebut juga decoding/extraction, yang bertujuan untuk mengungkap data watermark yang disisipkan dalam citra digital. Pada proses decoding dapat mengikutsertakan citra asli (non blind watermarking) atau tidak sama sekali (blind watermarking), karena beberapa skema watermarking memang menggunakan citra asli dalam proses decoding.

Daftar Pustaka

• Supangkat, S.H., dan Juanda, R.L. 2000. Proteksi Citra Digital dengan Informasi yang Tidak Kelihatan. Bandung: ITB.
• Schneider, C. 2014. Information Systems Today: Managing in the Digital World. New Jersey: Prentice Hall.
• Munir, Rinaldi. 2006. Kriptografi. Bandung: Informatika.
• Piarsa, I Nyoman dan Ady, I Made. 2010. Implementasi Watermarking pada Suara Digital dengan Metode Data Echo Hiding. Bali: Universitas Udayana.
• Terzija, Natasa. 2006. Robust Digital Image Watermarking Algorithms for Copyright  Protection. Essen: Universität Duisburg.
• Singh, Vipula. 2011. Digital Watermarking: A Tutorial. Cyber Journals: Multidisciplinary Journals in Science and Technology, Journal of Selected Areas in Telecommunications (JSAT).