Konsep Digital Watermarking

Back to IF4020 Kriptografi

Konsep Digital Watermarking

Questions/Cues

• Masalah apa pada citra digital yang membutuhkan watermarking?
• Apa itu image watermarking dan mengapa label copyright konvensional tidak cukup?
• Bagaimana sejarah dan klasifikasi watermarking?
• Apa beda steganografi dan watermarking?
• Apa beda visible dan invisible watermarking, serta fragile dan robust?

Reference Points

• IF4020 Kriptografi — Digital Watermarking (Slides 2-26)

Masalah: Citra Digital Tak Terlindungi

Jutaan citra beredar di internet (email, web, bluetooth). Siapa pun dapat mengunduh, menyalin, menyunting, dan menyebarkannya sehingga memungkinkan pelanggaran HAKI: mengklaim citra orang lain (kepemilikan), menyebarkan tanpa izin (copyright), dan mengubah konten sehingga keasliannya hilang. Slide memberi tiga kasus:

1. Kepemilikan: Alice dan Bob sama-sama mengklaim gambar yang sama; hakim harus memutuskan pemilik sebenarnya.
2. Penggandaan: Bob menggandakan dan menyebarkan foto UFO milik Alice tanpa izin.
3. Keaslian: Bob mengubah foto Alice dengan Photoshop; mana yang asli?

Penyebabnya adalah sifat citra digital yang sekaligus kelebihan dan kelemahan: tepat sama bila digandakan, mudah didistribusikan, mudah diedit. Solusinya: image watermarking.

Definisi

Image watermarking adalah teknik menyisipkan informasi yang mengacu pada pemilik gambar (watermark) untuk melindungi kepemilikan, copyright, atau menjaga keaslian konten. Watermark dapat berupa teks, logo, audio, data biner ($+1/-1$), atau barisan bilangan riil. Persyaratan: penyisipan tidak merusak kualitas citra; watermark melekat di dalam citra dan dapat dideteksi/diekstraksi kembali sebagai bukti kepemilikan atau modifikasi.

Cara konvensional menempelkan label copyright di atas gambar tidak efektif: label bisa dipotong (crop) atau dibuang dengan program pengolah citra. Dengan watermarking: (1) kualitas tidak rusak, (2) setiap salinan membawa watermark, (3) watermark tidak bisa dihapus atau dibuang begitu saja, dan (4) dapat diekstraksi sebagai bukti.

Sejarah

Pada abad 13, pabrik kertas di Fabriano, Italia, membuat kertas ber-watermark dengan menekan cetakan pada kertas setengah jadi; setelah kering terbentuk tanda-air yang menjadi identifikasi keaslian karya seni (seniman/sastrawan). Bangsa Cina melakukan hal serupa.

Klasifikasi

Jenis	Keterangan
Paper watermarking	impresi gambar/logo/teks pada kertas; cannot be photocopied or scanned effectively; tujuan otentikasi; dipakai pada uang, paspor, banknote
Digital watermarking	menyisipkan sinyal digital ke dokumen digital: citra, audio, video, teks

Berdasarkan media: image, video, audio, text, dan software watermarking.

Steganografi vs Watermarking

	Steganografi	Watermarking
Tujuan	mengirim pesan rahasia tanpa kecurigaan	perlindungan copyright, bukti kepemilikan, keaslian
Persyaratan	aman, sulit dideteksi, kapasitas besar	sulit dihapus (remove)
Komunikasi	point-to-point	one-to-many
Media	tak bermakna (hanya penampung)	media itulah yang dilindungi; kapasitas watermark tidak penting

Klasifikasi Image Watermarking

flowchart TD
    W["Image Watermarking"] --> V["Visible<br/>(terlihat, logo)"]
    W --> I["Invisible<br/>(tak terlihat)"]
    I --> F["Fragile<br/>tujuan: integritas/keaslian<br/>rusak bila dimanipulasi"]
    I --> R["Robust<br/>tujuan: copyright/kepemilikan<br/>tahan manipulasi"]

Summary

Citra digital mudah digandakan, disebar, dan diedit sehingga rentan pelanggaran kepemilikan, copyright, dan keaslian. Image watermarking menyisipkan watermark (teks, logo, audio, biner, bilangan riil) ke dalam citra tanpa merusak kualitas, sehingga melekat pada setiap salinan, sulit dihapus, dan dapat diekstraksi sebagai bukti, tidak seperti label copyright yang bisa dipotong. Akar sejarahnya adalah tanda-air kertas abad 13 (Fabriano). Dibedakan paper dan digital watermarking; steganografi menekankan kapasitas dan ketidakterdeteksian (point-to-point), watermarking menekankan ketahanan terhadap penghapusan (one-to-many). Citra ber-watermark dibagi visible/invisible, dan invisible dibagi fragile (integritas) dan robust (copyright).

Additional Information

Properti yang Saling Bertentangan

Watermarking digital selalu menyeimbangkan imperceptibility (kualitas), robustness, dan capacity; menaikkan satu menurunkan yang lain. Watermark yang lebih kuat ($\alpha$ besar) lebih tahan serangan tetapi lebih terlihat. Skema juga dibedakan blind (deteksi tanpa citra asli), semi-blind, dan non-blind.

Hukum dan Praktik

Watermark dipakai sebagai alat bukti HAKI, tetapi ketahanannya diuji dengan serangan (kompresi, crop, rotasi, noise, collusion). Serangan ambiguity/IBM attack (Craver 1998) memungkinkan pihak lawan membuat watermark palsu yang juga “terdeteksi” di citra asli, sehingga skema perlu dirancang non-invertible (mis. watermark diturunkan dari hash citra).

Proyek Eksplorasi Mandiri

1. Tempel watermark visible (logo semi transparan) dengan PIL, lalu coba hilangkan dengan crop dan inpainting; bandingkan dengan watermark invisible di Fragile dan Robust Watermarking.
2. Cari contoh watermark kertas pada uang rupiah dan daftar fitur keamanannya.

Bacaan Lanjutan

• Cox, Miller, Bloom, Fridrich, Kalker, Digital Watermarking and Steganography, 2nd ed.
• Katzenbeisser & Petitcolas (2000), Information Hiding Techniques for Steganography and Digital Watermarking.
• Craver et al. (1998), Resolving Rightful Ownerships with Invisible Watermarking Techniques.