Gemini의 SynthID 탐지 역공학

Google Gemini 이미지에 들어가는 SynthID 워터마크를, 전용 인코더·디코더 없이 신호 처리와 spectral analysis만으로 역공학한 프로젝트다.

핵심은 워터마크가 해상도 의존적 carrier frequency 구조를 가진다는 점이다. 1024x1024에서는 (9, 9), (5, 5) 같은 저주파 그리드가 강하게 나타났고, 1536x2816에서는 (768, 704), (672, 1056)처럼 완전히 다른 bin에 carrier가 잡혔다.

같은 Gemini 모델에서 나온 이미지들은 phase template가 거의 동일했고, green channel이 가장 강한 신호를 담았다. 블랙/화이트 레퍼런스와 실제 워터마크 이미지의 교차 검증으로 진짜 carrier를 가려내고, 탐지 정확도 90% 수준의 detector를 만들었다고 주장한다.

우회 쪽은 V3 multi-resolution SpectralCodebook가 핵심이다.

• 해상도별 profile을 따로 저장하고
• 입력 이미지의 크기에 맞는 profile을 자동 선택한 뒤
• FFT 영역에서 알려진 신호를 직접 빼는 방식으로 제거한다.

성과로는 carrier energy drop 75.8%, phase coherence drop 91.4%, PSNR 43.5 dB, SSIM 0.997를 제시한다. JPEG 압축이나 노이즈 추가 같은 brute-force 방식보다 품질 손실이 적다고 설명한다.