화질, 사운드, 디자인 등 다방면에서 혁신적인 변화를 거쳐 출시 후 연이은 호평을 받은 삼성전자의 2020년형 QLED 8K TV는 영상 업스케일링 기술 측면에서도 놀라운 진화를 이룩했다. 특히 삼성이 독자적으로 구축한 AI 기반의 업스케일링 기술인 ‘AI 퀀텀 프로세서 8K’는 삼성 QLED 8K의 기술의 핵심이라 할 수 있다.

삼성전자 뉴스룸이 영상디스플레이사업부 화질솔루션랩의 개발자들을 만나 이 놀라운 기술의 비하인드 스토리를 들어봤다.

▲ 왼쪽부터 임형준, 박승호, 이천, 이현승 씨

‘레벨 업’ 딥러닝이 만들어낸 최적의 업스케일링

낮은 해상도의 영상을 고해상도 디스플레이에 곧바로 재생할 경우 화면 깨짐 현상이 발생한다. AI 업스케일링은 해상도가 낮은 영상을 분석해 더욱 선명하고 자연스러운 고해상도로 변환하는 기술이다.

삼성전자는 2018년 업계 최초로 머신러닝 기반의 AI 8K 업스케일링을 도입했다. 머신러닝 방식은 사람이 영상의 선, 빛, 컬러 등 다양한 특징을 분석해내는 알고리즘을 설계하면, 기계가 이를 학습해 화질을 개선하는 형태다.

딥러닝 방식은 기계가 영상 특징 분석과 처리를 모두 스스로 학습하며 해낸다. 사람의 뇌 기능을 모방한 인공신경망으로 이루어져 있어 더욱 정밀한 작업이 가능하다. 영상디스플레이사업부 화질솔루션랩은 사람의 개입 없이도 최적의 화질 상승을 끌어내는 딥러닝에 주목했다. AI 업스케일러의 텍스처 생성 기법 개발을 담당한 임형준 씨는 “딥러닝 방식은 사람이 분석한 영상보다 정확하고 효율적인 화질 개선이 가능하다”고 설명했다.

‘AI 퀀텀 프로세서’에 머신러닝과 딥러닝 방식을 결합한 AI 업스케일링 기술을 탑재한 것도 그런 이유. 에지 선명도 강화 개발을 담당했던 이현승 씨는 “기존 머신러닝 기반에서 선명한 에지를 강조했다면, 이제는 섬세한 텍스처로 차별화된 화질을 선사한다. 산, 풀처럼 복잡한 질감과 텍스처도 한층 자연스럽게 8K로 업스케일링이 가능해졌다”고 말했다.

삼성전자만의 차별화된 기술, 딥러닝 난제를 풀다

잠재력이 무한한 딥러닝이지만, 아직 더 보강할 과제들은 존재한다. 이들 역시 기술의 상용화를 위해 많은 시행착오를 겪어야 했다. AI 업스케일러의 네트워크 구조와 학습법 개발을 담당한 이천 씨는 “인공신경망으로 학습된 알고리즘을 사람이 정확히 이해하는 것이 힘들다. 또한 칩 구현 측면에서 인공신경망의 높은 소비전력도 극복해야 할 문제였다”고 돌아봤다.

결국 오랜 시간 끝에 개발한 삼성전자만의 차별화된 기술로 이런 난제들을 해결했다. 이천 씨는 “딥러닝과 머신러닝이 가지는 각각의 복잡도와 장단점을 선별적으로 융합하는 하이브리드 형태로 설계해 고효율 화질 성능을 확보했다”고 말했다.

“더 실감나는 화질로” AI로 꾸는 더 큰 꿈

얼마 전까지만 해도 낯설던 AI 기술은 빠른 발전을 거듭하며 여러 분야에서 인류의 삶을 풍요롭게 만들고 있다. 삼성전자의 AI 업스케일링 기술 또한 사용자들에게 전에 없던 영상 경험을 제공하고 있다.

AI 업스케일러 잡음 제거와 디테일의 명암비 향상 개발을 맡은 박승호 씨는 “다양한 품질 특성을 가진 영상들을 더 세분화하여 분류하고, 정밀하게 처리할 수 있는 AI 기술을 상용화 수준으로 지속 연구 개발하고 있다”며 “이런 기술은 더 월(The Wall)과 같은 차세대 대화면 디스플레이에서 어떠한 품질의 영상도 실감 나는 화질로 볼 수 있게 한다”고 말했다.

AI 혁신은 업스케일링 분야에 한정되지 않고 범주를 더욱 넓혀갈 전망이다. 영상의 품질 분류, 잡음 제거, 압축으로 인한 왜곡 복원, 공간적·시간적 해상도 복원 등 AI를 활용해 더 훌륭한 화질로 나아갈 길은 무궁무진하기 때문. 박승호 씨는 “품질, 해상도와 상관없이 실제와 같은 영상으로 복원하는 AI 기술과 차세대 디스플레이 장점을 잘 조합해 삼성 TV만의 차별화된 시청 경험을 제공하는 것이 목표”라고 밝혔다.

미국 라스베이거스에서 CES 2018이 9일(현지 시간) 개막됐습니다. CES는 1967년 개최 이후 매년 3800여 업체가 참가하고 전 세계 150개국 18만 명 이상이 참여하는 세계 최대 전자 전시회인데요. 전 세계 가전 업계의 흐름을 한눈에 알 수 있는 이번 전시에서 삼성전자는 ‘삼성 시티 2020(Samsung City 2020)’라는 주제 아래 주거공간, 사무공간, 자동차, 모든 가전이 연결되는 AI·IoT 기술이 바꿀 우리의 라이프스타일과 불가능을 가능케 하는 삼성의 혁신 기술과 제품을 다양한 체험과 전시를 보여주고 있습니다.

완벽한 화질과 제로 베젤로 QLED의 미래를 보여주는 마이크로 LED, 회의 내용을 손쉽게 정리·공유할 수 있는 디지털 화이트보드 ‘플립’도 선보이며 스크린에 대한 고정관념을 깼는데요. 라스베이거스에 펼쳐진 삼성 시티 2020을 사진으로 생생하게 만나보세요.

두 왓 유 캔트(Do What You Can’t), 삼성 시티 2020

▲ 삼성 시티에 입장하자마자 보이는 대형 디스플레이. 가전제품의 탄생부터 빅스비와 미래 라이프스타일에 이르기까지 삼성 제품의 역사와 미래를 한눈에 볼 수 있다

집 안팎의 경계를 허물다! ‘해브 빅스비 에브리웨어(Have Bixby Everywhere)’ 

▲ 음성인식 인공지능 빅스비를 통해 TV, 냉장고, 세탁기 등 다양한 가전제품을 제어할 수 있다

▲ 음성으로 남은 식재료를 확인하고, 레시피까지 추천받을 수 있는 패밀리허브

▲누구나 쉽고 빠르게 설정을 세팅할 수 있는 삼성 TV. 밖에서 모바일 기기로 보던 유튜브 콘텐츠는 귀가 후 TV에서 이어서 볼 수 있다

▲ 빅스비를 사용한다면 거실에서 보던 영화를 침실에서도 쉽고 빠르게 이어서 볼 수 있다

▲ 외부에서 모바일로 찍은 사진과 영상을 집에 있는 TV 화면으로 전송하거나 실시간 스트리밍할 수 있다

▲ 홈 IoT의 다음 단계는 의자·화분 등 IT 제품이 아닌 사물이 음성 명령을 인식하게 하는 것이다

미래의 TV를 미리 엿보다! ‘밋 더 퓨처 오브 디스플레이(Meet the Future of Display)’ 

▲ ‘마이크로 LED 기술’을 적용한 146형 모듈러(Modular) 디스플레이 ‘더 월(The Wall)’

▲ ‘마이크로 LED’ 기술과 ‘자발광 디스플레이’를 적용한 146형 모듈러(Modular) 디스플레이 ‘더 월(The Wall)’은 소비자가 원하는 크기와 형태로 자유로운 변형이 가능하다

▲ 마이크로 LED가 다양한 크기의 스크린으로 만들어지는 모습을 보여주는 영상이 상영되고 있다

▲ 낮은 해상도의 콘텐츠를 8K 화질로 개선해주는 ‘AI 레졸루션 테크놀로지’

▲ 스마트싱스 클라우드를 보여주는 IoT 월(Wall)

미래의 자동차와 커넥티드 라이프, ‘익스플로어 뉴 로드(Explore New Roads)’ 

▲ 삼성 시티에 입장하자마자 보이는 대형 디스플레이. 가전제품의 탄생부터 빅스비와 미래 라이프스타일에 이르기까지 삼성 제품의 역사와 미래를 한눈에 볼 수 있다

▲ 관람객들이 VR 영상으로 디지털 콕핏을 체험하고 있다. VR 영상과 함께 나오는 하만의 AKG의 사운드는 영상을 더 실감나게 감상할 수 있도록 해준다

IoT로 당신의 라이프스타일이 진화하다! ‘쉐이프 유어 헬스(Shape your Health)’ 

▲ (왼쪽부터 시계 방향으로)모바일 기기로 음식의 칼로리를 체크하고, 미디어 테이블에서 하이킹·러닝·사이클링 등 운동을 선택한다. 패밀리허브를 통해 어떤 음식을 먹었고, 어떤 운동을 얼마나 했는지 확인 후 그에 따라 칼로리와 영양소에 맞는 요리 레시피를 추천받는다. 냉장고의 화면을 통해 오븐을 제어할 수 있어 조리까지 이어지게 한다.

▲ 가족, 연인, 친구 간에 마음을 전달할 수 있는 라이브 메시지. 먼 곳에 있는 가족에게 안부를 묻고 싶을 때나 업무 등의 이유로 집 밖에서 집에 있는 아이에게 생일 축하 메시지도 보낼 수 있다

협업에 필요한 최신 제품을 만나다! ‘워크 투게더(Work Together)’ 

▲ 회의 자료를 즉석에서 프린트하고 메일 전송, 자료 등을 쉽게 공유할 수 있는 디지털 화이트보드 ‘플립’. 협업이 필요한 공간에서 가장 쉽게 활용할 수 있는 제품이다

▲ 디스플레이·모바일·PC를 모두 연결해 사용하면서 업무효율을 높이는 미래의 사무실