Reversible Data Hiding pada Audio Digital Berbasis Difference Expansion
Aulia Arham 1 , Rahmawati 2 , Ozzy Secio Riza 3 123 Sistem Informasi, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Imam Bonjol Padang Kampus III Universitas Islam Negeri Imam Bonjol Padang, Sungai Bangek, Koto Tangah, Padang, West Sumatera, Indonesia auliaarham@uinib.ac.id 1 , adhea.rahma@uinib.ac.id 2 , ozzysecio@uinib.ac.id 3
Diterima: 27 Mar 2022 | Direvisi: 04 Apr 2022 Disetujui: 18 Apr 2022 | Dipublikasi: 20 Apr 2022

## Abstrak
Metode  penyisipan  data  pada  media  lain berkembang  dengan  pesat  beberapa  tahun  terakhir, skema  penyisipan  data  secara  konvensional  dapat menyebabkan kerusakan secara permanen ( irreversible )  setelah  preses  ekstraksi  pada  media penyisipannya.  Dalam  beberapa  aplikasi  seperti diagnosis  medis,  penegakan  hukum,  dan  militer, mengembalikan  media  penyisipannya  menjadi  media asli  setelah  proses  ekstraksi  data  merupakan  hal penting, skema penyisipan data yang dapat menangani kasus  seperti  ini  disebut reversible. Difference expansion adalah  salah  satu  skema reversible  data hiding yang  sederhana  dan  mudah  diimplementasikan. Dalam  penelitian  ini  kami  mengusulkan  penyisipan data pada media audio menggunakan skema reversible data  hiding berbasis difference  expansion yang berfokus  pada  peningkatan  kapasitas  penyisipan  dan kualitas media-carrier setelah  proses  penyisipan dengan  mereduksi  nilai  selisih  data  dengan  skema Improve Reduce Difference Expansion (IRDE) . Skema yang  diusulkan  telah  di  evaluasi  dengan  empat  file audio  WAV  dengan  jenis  yang  berbeda.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa, skema yang diusulkan memiliki kapasitas dan kualitas audio yang baik.
Kata  kunci: Penyidipan  data,  reversible  data  hiding, difference expansion, improve reversible data hiding, Audio WAV

## Abstract
The method of data hiding on other media has developed  rapidly  in  recent  years,  the  conventional data hiding schemes can cause a permanent distortion (irreversible) after the extraction process in the media
carrier.  In  some  applications  such  as  medical diagnosis,  law  enforcement,  and  the  military,  it  is important  to  return  the  media  carrier  to  the  original form  after  the  data  extraction  process,  the  data embedding  scheme  that  can  handle  cases  like  this  is called  reversible.  Difference  expansion  is  simple  and easy to implement in reversible data hiding scheme. In this study, we propose the embedding of data on audio media using a reversible data hiding scheme based on difference  expansion  which  focuses  on  increasing  the embedding  capacity  and  quality  of  the  media-carrier after  the  embedding  process  by  reducing  the  value  of the data difference with the Improve Reduce Difference Expansion  (IRDE)  scheme.  The  proposed  scheme  has been  evaluated  with  four  WAV  audio  files  of  different types. The results show that the proposed scheme has a good audio capacity and quality.
Keywords:  data  hiding,  reversible  data  hiding, difference  expansion,  improve  reversible  data  hiding WAV audio

## I. PENDAHULUAN
Data hiding merupakan proses penyisipan data pada  media  lain,  penyisipan  data  berhubungan dengan  dua  set  data  yaitu  satu  set  data  yang disisipkan  dan  satu  set  data  sebagai  media penyisipan [1]. Penyisipan data secara konvensional  seperti Least Significant Bits (LSB) atau  penyisipan  data  pada  domain  frekuensi menggunakan Discrete  Wavelet  Transform (DWT), Discrete  Fourier  Transform (DFT)  atau Discrete  Cosine  Transform (DCT)  [2]  dapat menyebabkan  kerusakan  pada  media  penyisipan
secara  permanen  dan  tidak  dapat  dikembalikan lagi ke bentuk aslinya.
Beberapa tahun terakhir teknik penyisipan data berfokus pada penggunaan metode reversible data hiding (RDH)  dimana  metode  ini  memenuhi persyaratan  secara  bersamaan  yaitu  aman  dan dapat mengembalikan media penyisipan kebentuk asli ( reversible ) [3]–[5]. Metode RDH mendapatkan  perhatian  lebih  beberapa  tahun terakhir  ini,  dikarenakan  aplikasinya  yang meningkat  dibidang  diagnosa  medis,  penegakan hukum, dan militer.
Difference  Expansion  (DE)  adalah  salah  satu skema  reversible  data  hiding  yang  pertama  kali diperkenalkan  oleh  Tian  [6],  skema  ini  memiliki kompleksitas  yang  rendah  namun  mampu memberikan  kapasitas  penyisipan  yang  cukup besar.  Metode  ini  menyisipkan  bit  data  pada selisih pasangan data piksel gambar dengan tetap menjaga  nilai  rata-rata  dari  pasangan  piksel tersebut.  Kemudian  Alattar  [7]  mengembangkan skema  DE  dengan  menambahkan  jumlah  piksel gambar  dari  dua  menjadi  tiga,  kemudian  Alattar [8]  meningkatkan  jumlah  piksel  kembali  menjadi 4  yang  terbukti  dapat  meningkatkan  kapasitas penyisipan.  Kemudian  pada  tahun  2007  Liu  dkk [9]  mengusulkan  skema  baru  yang  bertujuan untuk  mereduksi  nilai  ekspansi  yang  disebabkan oleh  skema  DE  yang  disebut  dengan Reduce Difference  Expansion ,  skema  ini  terbukti  dapat meningkatkan  kapasitas  penyisipan  dan  kualitas visual.  Kemudian  pada  tahun  2009  Yi  dkk  [10] mengusulkan  skema  baru  dalam  mereduksi ekspansi  dari  skema  DE  yang  disebut  dengan Improve Reduce Difference Expansion ,  skema  ini memiliki kapasitas penyisipan dan kualitas visual yang  lebih  baik  dari  pada  skema  yang  diusulkan oleh Liu dkk [9].
Pada  tahun  2008  Yan  dan  Wang  [11] mengusulkan  sebuah  metode reversible  data hiding pada audio digital berbasis pada Prediction Error  Expansion, metode  ini  memberikan kapasitas  penyisipan  yang  tinggi  namun bergantung  paada  korelasi  sample  audio  aslinya. Pada  tahun  2016  Angreni  [12]  mengusulkan metode reversible data hiding pada  audio  digital berbasis Random  Reduce  Difference  Expansion , metode  yang  diusulkan  ini  memiliki  kapasitas penyisipan yang tinggi namun location map yang dihasilkan  cukup  tinggi  dan  memiliki  redudansi yang  rendah  sehingga  tidak  dapat  dilakukan kompresi.
Skema reversible  data  hiding yang  diusulkan sebelumnya telah memiliki kemampuan reversibel dengan  kapasitas  penyisipan  yang  tinggi  pada media  gambar,  namun  pada  file  audio  skema reversible  data  hiding masih  terdapat  dua  hal yang  dapat  ditingkatkan  yaitu: similarity (kesamaan  antara cover-media dengan stego - media )  dan  kapasitas  data  yang  dapat  disisipkan. Pada  penelitian  ini,  kami  bertujuan  untuk mendapatkan  skema  penyisipan  data  pada  file audio  yang  dapat  mencapai  kapasitas  penyisipan yang  besar  dengan  tetap  menjaga  kualitas  audio yang  baik.  Kami  mengusulkan  sebuah  skema reversible  data  hiding pada  file  audio  berbasis difference  expansion dengan  kompleksitas  yang rendah  namun  mampu  memberikan  kapasitas penyisipan  yang  cukup  besar  dengan  cara mereduksi  nilai  selisih  data  dengan  skema Improve Reduce Difference Expansion (IRDE).
Artikel  ini  disusun  sebagai  berikut.  Bagian  II menjelaskan  studi  yang  terkait  dengan  skema yang  diusulkan.  Algoritma  yang  diusulkan  dan karakteristiknya  dijelaskan  di  Bagian  III.  Hasil eksperimen  ditampilkan  di  Bagian  IV.  Terakhir, hasilnya dibahas dan disimpulkan di Bagian V.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Reversible Data Hiding
Data hiding adalah sebuah proses menyisipkan data pada media lain dapat berupa gambar, audio, dan  lain  sebagainya.  Proses  penyisipan  data berhubungan  dengan  dua  set  data  yaitu  satu  set data  sebagai  media  penyisipan  dan  satu  set  data yang  akan  disisipkan,  dalam  banyak  kasus, penyisipan data pada media lain akan menyebabkan kerusakan secara permanen ( irreversible ) dan tidak dapat dilakukan pemulihan menjadi  bentuk  aslinya.  Di  beberapa  aplikasi seperti diagnosa kesehatan, penegakan hukum, dan militer sangat penting untuk dapat mengembalikan kembali  media  penyisipan  ke  bentuk  aslinya setelah  proses  ekstraksi  [13]. Reversible  data hiding adalah  teknik  yang  dapat  mengembalikan media penyisipan ke bentuk aslinya setelah proses ekstraksi  dengan  tetap  menjaga  kedua  set  data tetap  utuh,  metode  ini  juga  disebut  dengan invertible, distortion-free, lossless, atau reversible data hiding
B. Reversible Data Hiding Berbasis Differece Expansion
Reversible  data  hiding berbasis difference expansion petama  kali  diperkenalkan  oleh  Tian [6],  metode  ini  diimplementasikan  pada  media
gambar  dengan  memanfaatkan  selisih  pasangan piksel  yang  bersebelahan  untuk  menyisipkan  data dengan  tetap  menjaga  nilai  rata-ratanya.  Nilai pasangan  piksel  yang  saling  bersebelahan  adalah ! ! dan ! ! yang merupakan 8 bit gambar grayscale dengan 0 ≤ ! ! , ! ! ≤ 255 , dengan  selisih  piksel ! dan  rata-rata ! dari  sepasang  piksel  yang didefenisikan dengan (1).
! = ! ! + ! ! 2 , ! = ! ! − ! ! ( 1 )
Ekspansi  dilakukan  pada  selisih  piksel ! dengan menambahkan bit data ! yang merupakan data  yang  disisipkan,  ekspansi  untuk  penyisipan data dilakukkan berdasarkan (2)
! = 2 × ! + ! ( 2 )
Ekspansi  yang  telah  dilakukan  pada  selisih piksel ! yang  telah  ditambahkan  data  selanjutnya digunakan  untuk  menghitung  piksel  baru  pada gambar.  Rata-rata  piksel  sebelumnya  yaitu ! digunakan  untuk  membentuk  piksel  baru  seperti pada (3).
! ! = ! + ! + 1 2 , ! ! = ! − ! 2 ( 3 )
Overflow (piksel baru lebih besar dari 255) dan underflow (piksel  baru  lebih  kecil  dari  0)  dapat terjadi pada piksel baru ! ! dan ! ! , untuk mengatasi hal tersebut, maka persyaratan pada persamaan (4) harus  di  penuhi  oleh  selisih  pasangan  piksel  baru yang sudah mengandung data.
! ≤ 2
× 255 − ! , !" 128 ≤ ! ≤ 255 ! ≤ 2 × ! + 1 , !" 0 ≤ ! ≤ 127 ( 4 )
Secara teoritis maksimum kapasitas penyisipan pada  skema Difference  Expansion adalah  0,5  bit per  data.  Kurangnya  kontrol  kapasitas  penyisipan disebabkan karena location map yang terkompresi memanfaatkan sebagian besar kapasitas penyisipan menjadi kelemahan utama skema ini.

## C. Difference Expansion of Quad
Skema Reversible Data Hiding yang diusulkan oleh  Alattar  [8]  berbasis  pada  blok  2x2  yang terdiri  dari  4  piksel,  masing-masing  piksel diperoleh  dari  piksel  yang  bersebelahan  sehingga menghasilkan  sebuah  blok ! = ( ! ! , ! ! , ! ! , ! ! ) , kemudian menghitung selisih nilai vektor tersebut menggunakan  pesamaan  (5)  yang  menghasilkan vektor ! = ( ! ! , ! ! , ! ! , ! ! ) .
! ! = ! ! + ! ! + ! ! + ! ! 4 ! ! = ! ! − ! ! ! ! = ! ! − ! ! ! ! = ! ! − ! !
5
Persamaan  (6)  digunakan  untuk  membentuk kembali media-carrier menjadi bentuk aslinya.
! ! = ! ! − 3 ! ! + 2 ! ! + ! ! 4 ! ! = ! ! + ! !
! ! = ! ! + ! ! ! ! = ! ! + ! !
6
Penyisipan  bit  data ! ! dilakukan  dengan persamaan (7) dan (8), persamaan (7) di gunakan untuk  penyisipan  data  pada  blok  yang diklasifikasikan  sebagai  expandable,  kemudian persamaan  (8)  digunakan  apabila  pada  proses penyisipan  dengan  persamaan  (7)  mengalami overflow atau underflow dan  diklasifikasikan sebagai  blok changeable. Blok  yang  tidak  dapat melakukan  penyisipan  dengan  persamaan  (7)  dan (8) diklasifikasikan sebagai blok unchangeable.
! ! = 2 × ! ! + ! !
! ! = 2 × ! ! + ! ! ! ! = 2 × ! ! + ! ! ( 7 ) ! ! = 2 × ! ! 2 + ! ! ! ! = 2 × ! ! 2 + ! ! ! ! = 2 × ! ! 2 + ! ! ( 8 )
Untuk  menghindari  terjadinya overflow dan underflow, selisih  piksel  yang  telah  disisipi  oleh bit  data ! ! harus  memenuhi  syarat  sesuai  pada persamaan (9)
0 ≤ ! ! − ! ! + ! ! + ! ! 4 ≤ 255 0 ≤ ! ! + ! ! ≤ 255 0 ≤ ! ! + ! ! ≤ 255 0 ≤ ! ! + ! ! ≤ 255 ( 9 )
Persamaan  (10)  digunakan  untuk  membentuk piksel baru ! ′ ! yang telah disisipkan bit data ! !
! ! = ! ! ! ! = ! ! + ! ! ! ! = ! ! + ! !
! ! = ! ! + ! ! 10

## E-ISSN: 2775-4669

## D. Improved Reduced Difference Expansion (IRDE)
Pada  tahun  2009  Yi  dkk  [10]  mengusulkan sebuah  skema  baru  untuk  mereduksi  nilai ekspansi  dari  skema Difference  Expansion yang diusulkan  oleh  Tian  [6]  yang  disebut  dengan Improve  Reduce  Difference  Expansion (IRDE). Proses  reduksi  dilakukan  pada  selisih  padangan piksel  dari  skema  DE  sebelum  penyisipan  data dilakukan.  Reduksi  selisih  nilai  piksel  tersebut dilakukan sesuai dengan (11)
! ! = ! ! − 2 !"# ! ! ! ! , !" 2 × 2 ! ! ! ≤ ! ! ≤ 3 × 2 ! ! !
− 1 ! ! − 2 !"# ! ! , !" 3 × 2 ! ! ! ≤ ! ! ≤ 4 × 2 ! ! ! − 1 11 ! = 2 !"# ! ! ! ! ( 12 )
Proses  reduksi  nilai  selisih  dari  pasangan  piksel tersebut  akan  menghasilkan location map berdasarkan persamaan  (13),  dimana location  map ini  nantinya akan  digunakan  untuk  proses  ekstraksi  dan mengembalikan media-carrier menjadi bentuk aslinya.
!" = 0 , !" 2 × 2 ! ! ! ≤ ! ! ≤ 3 × 2 ! ! ! − 1 1 , !" 3 × 2 ! ! ! ≤ ! ! ≤ 4 × 2 ! ! ! − 1 13
Mengembalikan  nilai  selisih  pasangan  piksel dilakukan dengan persamaan (14) berdasarkan location map .
! = ! + 2 !"# ! ! ! ! , !" !" = 1 ! + 2 !"# ! ! , !" !" = 0 ( 14 )
Hasil  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Yi  dkk  [10] membuktikan bahwa kapasitas penyisipan dan kualitasi visual yang dihasilkan dari skema IRDE lebih baik dari pada RDE yang diusulkan oleh Liu dkk [9]

## E. File Audio WAV
Waveform  Audio  Format yang  disingkat dengan  WAV  merupakan  file  audio  dengan kualitas tinggi seperti CD ( Compact Disc ), aplikasi audio yang membutuhkan tingkat kejernihan tinggi menggunakan  file audio ini. File WAV memiliki ukuran  file  yang  relatif  lebih  besar  dibandingkan file audio lainnya dengan durasi yang sama karena file  WAV  tidak  terkompresi,  dengan  tingkat kedetilan  yang  paling  tinggi  dibandingkan  file audio  lainnya.  Sebagai  perbandingan,  untuk  1 menit  rekaman  suara  file  MP3  membutuhkan sekitar  1MB  data,  sedangkan  file  WAV membutuhkan  sekitar  10MB  untuk  setiap menitnya.  Format  data  di  file  WAV  dapat  dilihat pada gambar 1.
Header file WAV (RIFF) memiliki panjang 44 byte data dimana byte 1 sampai 4 dengan sample value “RIFF” merupakan penanda file sebagai file
RIFF,  karakter  masing-masing  memiliki  panjang 1  byte.  Byte  5  sampai  8  merupakan  ukuran  file keseluruhan,  byte  9  sampai  12  dengan sample value  “ WAVE ” merupakan  jenis  file  untuk  file WAV,  byte  13  sampai  16  dengan sample  value “ fmt ” merupakan format penanda chunk , byte 17 sampai 20 dengan sample value “ 16 ” merupakan panjang  format  data,  byte  21  sampai  22  dengan sample  value “1”  merupakan  jenis  format  (1 adalah  OCM),  byte  23  sampai  24  dengan sample value “2”  merupakan  jumlah channel ,  byte  25 sampai  28  dengan sample  value  “ 44100 ” merupakan sample rate (jumlah sampel per detik) atau  Hertz,  byte  29  sampai  32  dengan sample value
“ 176400 ”
merupakan jumlah (BitsPerSample  *  BitsPerSample  *  Channels)/8. Byte  33  sampai  34  merupakan  (BitsPerSample  * Channels) / 8.1 - 8 bit mono2 - 8 bit stereo/16 bit mono4  -  16  bit  stereo,  byte  35  sampai  36 merupakan  Bits  Per  Sample,  byte  37  sampai  40 dengan sample value “ Data ” merupakan penanda awal  bagian  data,  byte  41  sampai  44  merupakan ukuran dari bagian data.

## Gambar 1.  Format Data WAV
Bitrate,  samplerate dan  jumlah channel merupakan  penentu  dari  kualitas  file  WAV. Bitrate adalah  jumlah  bit  pada  setiap  samplenya, yaitu 8-bits, 16-bits, 24 bits atau 23 bits. Untuk 8- bits, file WAV membutuhkan 1 byted data dengan rentang  nilai  antara  -128  sampai  127,  sedangkan 16-bits membutuhkan 2 byte, dengan rentang nilai antara  -32768  sampai  32767.  File  WAV  16-bit menghasilkan suara yang lebih baik dari pada file WAV  8-bit. Samplerate adalah  jumlah  sampel yang  dimainkan  dalam  setiap  detik.  Ukuran samplerate yang  dipakai  adalah  8000Hz, 11025Hz,  22050Hz,  dan  44100Hz. Channel adalah jumlah channel dari file WAV yaitu mono

## E-ISSN: 2775-4669
untuk  1 channel dan  stereo  untuk  2 channel . Jumlah  data  yang  dibutuhkan  oleh  file  WAV stereo  dua  kali  lebih  banyak  dari  pada  file  WAV mono.

## III. METODE YANG DIUSULKAN
Metode yang diusulkan adalah penyisipan data pada  file  audio  WAV  dengan  skema reversible data hiding berbasis difference expansion . Metode ini  akan  menyisipkan  data  pada  blok  data  audio pada  file  WAV  yang  berdekatan  menggunakan skema  yang  diusulkan  oleh  Tian  [6].  Skema Improve  Reduce  Difference  Expansion digunakan untuk  mereduksi  nilai  ekspansi  dari  skema Difference  Expansion yang  diusulkan  Tian  [6]. Blok  data  audio  untuk  penyisipan  seperti  pada gambar 2.
Penyisipan  pada  file  audio  WAV  dapat dilakukan pada byte ke-45, hal itu dikarenakan 44 byte  pertama  merupakan header dari  file  audio WAV  sehingga  tidak  dapat  dilakukan  penyisipan data. Prosedur penyisipan dan ekstraksi data dapat di lihat pada gambar 3.
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! = ( ! ! , ! ! , ! ! , ! ! )
Gambar 2. Blok data penyisipan
Gambar 3. Prosedur penyisipan dan ekstraksi
A. Proses Penyisipan dan Pembentukan Audio
1. Membaca  file  audio  kemudian  membentuk blok 2 x 2
2. Setiap blok dirubah menjadi vektor ! = ! ! , ! ! , ! ! , ! ! , dan  dihitung  selisih  nilai dari  vektor  berdasarkan  persamaan  (5)  yang menghasilkan vektor ! = ( ! ! , ! ! , ! ! , ! ! ) .
3. Selanjutnya  dilakukan  reduksi  dengan  skema IRDE  pada  setiap  nilai  selisih  pada  vektor ! menggunakan persamaan (11).
4. Kemudian  mengklasifikasikan  blok  kedalam tiga  kategori  yaitu expandable , changeable atau non - changeable 5. Membentuk location  map yang  dihasilakan dari  langkah  3  dan  4,  pembentukan location map seperti pada gambar 4
6. Melakukan  penyisipan  data  pada  blok  yang dikategorikan expandable atau changeable .
7. Membentuk  kembali  data  baru  sesuai  dengan persamaan (10)
8. Membuat file audio baru
B. Proses Ekstraksi dan Pemulihan Audio
1. Membaca  file  audio  kemudian  membentuk blok 2 x 2
2. Setiap blok dirubah menjadi vektor ! = ! ! , ! ! , ! ! , ! ! , dan  dihitung  selisih  nilai dari  vektor  berdasarkan  persamaan  (5)  yang menghasilkan vektor ! = ( ! ! , ! ! , ! ! , ! ! ) .
3. Gunakan location  map yang  dihasilkan  pada proses embedding untuk menentukan kategori blok  yaitu expandable , changeable atau non - changeable
4. Kemudian  mengekstrak  bit  data  yang disisipkan
5. Gunakan  kembali location map untuk mengembalikan  blok  data  menjadi  bentuk aslinya
6. Menghitung difference value asli
7. Membentuk file audio asli
Gambar 4. Pembentukan Location Map

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses  pengujian  skema  yang  diusulkan dilakukan  dengan  menyisipkan  data  secara random pada empat file audio WAV yang berbeda
Cover Audio Cover Audio Audio Featur Audio Featur Embedding Process Extraction Process Cover Audio Message Message
Blok Data Audio Expandable LM1=1
Changeable LM1=1 Non-Changeable LM1=1 Expandable IRDE LM2=1 Expandable Non-IRDE
LM2=0
seperti  pada  gambar  5,  detail  informasi  tentang ke-empat  file  audio  WAV  yang  digunakan  dapat dilihat  pada  tabel  I.  Pengujian  dilakukan  untuk melihat dan membandingkan kapasitas penyisipan dan kualitas audio yang dihasilkan setelah proses penyisipan.  Evaluasi  kualitas  audio  dilakukan dengan menyisipkan data secara random dengan 8 skema yang penyisipan yaitu mulai dari 0.1 bit per sample(bps)  sampai  dengan  0.7  bit  per  sample (bps) dan penyisipan secara maksimal.
Peak  Signal  to  Noise  Ratio (PSNR)  dengan persamaan  (15)  digunakan  untuk  menghitung similarity dari stego-audio dan cover-audio yang digunakan.  Tingkat similarity yang  baik ditunjukkan  dengan  nilai  PSNR  yang  tinggi  atau mendekati  aslinya,  sedangkan  nilai  MSE  yang tinggi  menunjukkan  tingkat similarity yang rendah.
(a.1). Sebelum Penyisipan (a.2). Setelah Penyisipan (a). Audio 8-bit 8000Hz
(b.1).
Sebelum Penyisipan (b.2). Setelah Penyisipan
(b). Audio 8-bit 16000Hz
(c.1). Sebelum Penyisipan (c.2). Setelah Penyisipan
(c). Audio 8-bit 22050Hz
(d.1).
Sebelum Penyisipan (d.2). Setelah Penyisipan

## (d). Audio 8-bit 32000Hz
Gambar 5. File Audio yang digunakan sebelum dan setelah penyisipan
!"#$ ! , ! ! = 20 log !" 255 !"# ! , ! !
15
!"# ! , ! ! = 1 ! × ! ! ! , ! − ! ! ! , ! ! ! ! !
! ! ! ! ! 16
Dimana ! adalah  data  asli, ! ! adalah stego- audio, ! ! dan ! ! ! adalah  rata-rata  dari ! dan ! ! , ! ! ! dan ! ! ! ! adalah varian dari ! dan ! ! .
Hasil  percobaan  yang  dilakukan  menunjukan bahwa  kapasitas  penyisipan  pada  skema  yang diusulkan sangat tinggi dimana rata-rata kapasitas penyisipan  dari  ke-empat  data  audio  yang digunakan  adalah  0.74  bit  per  sample(bps) kapasitas penyisipan tertinggi terdapat pada audio 8-bit  16000hz  dan  8-bit  22050Hz  yaitu  0.75  bit per  sample  (bps)  dapat  dilihat  pada  tabel  II. Secara teoritis kapasitas penyisipan maksimal dari algoritma  yang  diusulkan  adalah  0.75  bit  per sample  (bps).  Berdasarkan  hasil  percobaan  yang diperoleh,  terlihat  bahwa  dengan  melakukan reduksi  terhadap  skema Difference  Expansion (DE)  yang  diusulkan  Tian  [6]  dengan menggunakan  skema Improve  Reduce  Difference Expansion (IRDE)  yang  diusulkan  Yi  dkk  [10] pada  file  audio  WAV  dapat  meningkatkan kapasitas  penyisipan  hingga  mencapai  kapasitas penyisipan  maksimal  secara  teoritis  pada penggabungan kedua skema tersebut.

## TABEL I. D ETAIL F ILE A UDIO Y ANG D IGUNAKAN
Audio File NumChannels SampleRate TotalSample 8-bit 8000Hz 1 8000 349786 8-bit 16000Hz 1 16000 166817 8-bit 22050Hz 1 22050 197632 8-bit 32000Hz 1 32000 868984

## TABEL II. P ERBANDINGAN A NTARA K APASITAS P ENYISIPAN DAN W AKTU K OMPUTASI (T = 30)
Audio File Kapasitas Penyisipan TotalSample (Second) Bits Bit Per Sample 8-bit 8000Hz 255153 0.7295 72.5315 8-bit 16000Hz 125112 0.7500 34.4375 8-bit 22050Hz 148224 0.7500 42.2813 8-bit 32000Hz 640266 0.7368 179.9375

## TABEL III. P ERBANDINGAN A NTARA K APASITAS P
ENYISIPAN DAN K UALITAS A UDIO (T = 30)
Audio File PSNR (dB) @0.1bps  @0.2bps  @0.3bps  @0.4bps  @0.5bps  @0.6bps  @0.7bps @Max 8-bit 8000Hz 86.83 83.85 82.61 79.79 78.81 77.87 77.20 77.02 8-bit 16000Hz 98.48 94.21 91.71 90.34 89.78 89.26 88.62 88.40 8-bit 22050Hz 97.69 94.25 92.59 91.66 90.23 88.82 87.91 87.71 8-bit 32000Hz 88.02 83.74 81.98 80.64 79.76 78.89 78.26 78.09

## Gambar 6. Perbandingan Kapasitas Penyisipan dan Kualitas Audio
Secara  visual,  gelombang  suara  yang dihasilkan  setelah  proses  penyisipan  juga  tidak berubah secara signifikan atau bisa dikatakan jika gelombang  suara  yang  dihasilkan  setelah  proses penyisipan hampir sama dengan gelombang suara sebelum  proses  penyisipan  dapat  dilihat  pada gambar 5. Berdasarkan nilai PSNR, kualitas audio setelah proses penyisipan juga terlihat sangat baik hal  ini  dapat  dilihat  pada  tabel  III  dan  gambar  6, nilai  rata-rata  PSNR  yang  dihasilkan  dari  ke- empat  data  audio  adalah  82.81  dB,  ini
membuktikan bahwa kualitas audio setelah proses penyisipan sangat baik.

## V. KESIMPULAN
Beberapa  tahun  terakhir  metode  penyisipan data  pada  media  lain  berkembang  dengan  pesat, penyisipan  data  secara  konvensional  seperti Least Significant Bits (LSB)  atau  penyisipan  data  pada domain  frekuensi  menggunakan Discrete Wavelet Transform (DWT), Discrete  Fourier  Transform (DFT) atau Discrete Cosine Transform (DCT) [2]
dapat  menyebabkan  media  penyisipan  data mengalami  kerusakan  secara  permanen  setelah proses  penyisipan,  beberapa  apikasi  seperti diagnosa  medis,  penegakan  hukum,  dan  militer, mengembalikan media  penyisipannya  menjadi media  asli  setelah  proses  ekstraksi  data merupakan hal penting.
Pada  penelitian  ini  kami  mengusulkan  skema penyisipan  data  pada  file  audio  menggunakan skema revesible  data  hiding berbasis difference expansion. skema ini memiliki kompleksitas yang rendah  namun  mampu  memberikan  kapasitas penyisipan  yang  besar  dan  kualitas  audio  yang baik  setelah  proses  penyisipan,  untuk  mencapai tujuan  tersebut  kami  mereduksi  nilai  selisih  data dengan  skema Improve  Reduce  Difference Expansion (IRDE).  Skema  yang  diusulkan sederhana  dan  mudah  di  implementasikan.  Hasil pengujian  menunjukkan  bahwa  metode  yang diusulkan  mempu  menyisipkan  data  pada  file audio dengan kapasitas yang besar. Kualitas audio yang  dihasilkan  setelah  proses  penyisipan  sangat baik,  hal  itu  ditujukan  dengan  gelombang  suara yang  dihasilkan  setelah  proses  penyisipan  tidak berubah secara signifikan atau bisa dikatakan jika gelombang  suara  yang  dihasilkan  setelah  proses penyisipan hampir sama dengan gelombang suara sebelum proses penyisipan, kemudian nilai PSNR yang dihasilkan juga tinggi.
Pada penelitian selanjutnya, untuk meningkatkan  kapasitas  penyisipan  pada  file audio,  pada  skema reversible  data  hiding dapat dilakukan  penyisipan  secara  berlapis  (penyisipan dilakukan  berkali-kali)  atau  disebut  juga  dengan Multiple Layer Data Hiding .

## REFERENSI
[1] Z. Ni, Y.-Q. Shi, N. Ansari, and W. Su, “Reversible data  hiding,” IEEE  Trans.  circuits  Syst.  video Technol. , vol. 16, no. 3, pp. 354–362, 2006.
[2] A.  Arham,  H.  A.  Nugroho,  and  T.  B.  Adji, “Combination  schemes  Reversible  Data  Hiding  for medical  images,”  in Science  and  Technology-
Computer  (ICST),  International  Conference  on ,
2016, pp. 44–49.
[3] T.-C. Lu and T. N. Vo, “Introduction of Reversible Data Hiding Schemes,” in International Conference on Security with Intelligent Computing and Big-data Services , 2019, pp. 170–183.
[4] G. Gao, S. Tong, Z. Xia, B. Wu, L. Xu, and Z. Zhao, “Reversible  data  hiding  with  automatic  contrast enhancement for medical images,” Signal Processing , vol. 178, p. 107817, 2021.
[5] S. Weng, W. Tan, B. Ou, and J.-S. Pan, “Reversible data  hiding  method  for  multi-histogram  point selection based on improved crisscross optimization
algorithm,” Inf. Sci. (Ny). , vol. 549, pp. 13–33, 2021.
[6] J.  Tian,  “Reversible  data  embedding  using  a difference  expansion,” IEEE  Trans.  Circuits  Syst. Video Technol. , vol. 13, no. 8, pp. 890–896, 2003.
[7] A.  M.  Alattar,  “Reversible  watermark  using difference  expansion  of  triplets,”  in IEEE International  Conference  on  Image  Processing, ICIP’2003’ ,  2003,  vol.  1,  pp.  I-501–4  vol.1,  doi: 10.1109/ICIP.2003.1247008.
[8] A.  M.  Alattar,  “Reversible  watermark  using difference  expansion  of  quads,”  in IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing , 2004, vol. 3, pp. iii-377–80 vol.3, doi: 10.1109/ICASSP.2004.1326560.
[9] C.-L.  Liu,  D.-C.  Lou,  and  C.-C.  Lee,  “Reversible Data  Embedding  Using  Reduced  Difference Expansion,”  in Third  International  Conference  on Intelligent  Information  Hiding  and  Multimedia Signal  Processing ,  2007,  vol.  1,  pp.  433–436,  doi:
10.1109/IIH-MSP.2007.267.
[10] H.  Yi,  S.  Wei,  and  H.  Jianjun,  “Improved  reduced difference  expansion  based  reversible  data  hiding scheme  for  digital  images,”  in International Conference  on  Electronic  Measurement  & Instruments , 2009,
pp. 4–318, doi:
10.1109/ICEMI.2009.5274054.
[11] D.  Yan  and  R.  Wang,  “Reversible  data  hiding  for audio based on prediction error expansion,” in 2008 International  Conference  on  Intelligent  Information Hiding and Multimedia Signal Processing , 2008, pp.
249–252.
[12] D. S. Angreni, “Pengembangan Metode Data Hiding Pada  Audio  Berbasis  Random  Reduce  Difference Expansion.”  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember, 2016.
[13] A. Arham, H. A. Nugroho, and T. B. Adji, “Multiple Layer  Data  Hiding  Scheme  Based  on  Difference Expansion  of  Quad,” Signal  Processing ,  vol.  137, pp. 52–62, 2017, doi: 10.1016/j.sigpro.2017.02.001.