국내 연구진이 인공지능(AI) 기술을 이용해 8K 초고화질 영상 데이터 전송 대역폭을 절반으로 줄일 수 있는 새로운 데이터 전송기술을 개발했다. 초고화질 영상을 전송하는데 걸림돌이 돼 온 대역폭 부족 문제와 네트워크망 추가 확보를 위한 부담을 해소할 수 있을 것으로 기대된다.
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 김문철 전기 및 전자공학부 교수팀이 기존 영상 압축기술과 AI 기술을 결합, 초고화질 영상을 낮은 대역폭으로 전송하는 기술 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
핵심은 초당 60장 8K 영상을 30장 4K 영상으로 부호화·전송한 뒤, 수신단에서 AI 네트워크를 활용해 다시 복원하는 것이다. 이 경우 전송 대역폭 사용을 줄일 수 있다. 주로 쓰는 비디오 코딩 'HEVC' 활용 기준으로 60장 8K 영상 전송에는 80~100메가비피에스(Mbps) 대역폭이 필요한데, 30장 4K 영상 전송은 40Mbps로 충분하다.
관건은 영상 품질 회복이다. 기존 화질 회복이 어렵다면 이 방법론은 의미가 없다. 연구팀은 공간 해상도를 업스케일링 하는 초해상화, 영상 프레임 사이에 또 다른 프레임을 넣는 프레임 보간을 동시 처리하는 '초해상화·보간 동시기술'을 구현·활용했다. 이 기술은 업스케일링 뒤 순차적으로 프레임을 늘리는 기존 방법보다 더 좋은 결과물을 낸다.
영상을 여러 가지 해상도 크기로 변환·분석하는 '다중 스케일 구조 인공 신경망'을 설계하고 영상 신호 내 텍스처 정보와 시간 변화를 정교하게 반영하는 '시간적 텍스처 손실함수'를 사용, 인공 신경망 학습 정확도를 크게 높였다. 이 기술을 적용하면 부호화·복원을 거친 영상도 기존 영상과 비교할 때 품질 차이를 느끼기 어렵다.
연구팀은 이미 원천기술 개발을 마친 상태다. 실제 스트리밍 응용, 초고화질 TV 적용 연구를 진행하고 있다.
김문철 교수는 “영상 화질이 좋아지고 용량이 커지면 영상사업자는 부담을 느낄 수밖에 없다”며 “이를 해소할 원천기술 확보에 성공해 유력 학회인 전미인공지능학회(AAAI 2020)에서 관련 내용을 발표할 예정”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
