ETRI 연구진이 기존 영상 압축 기본 신경망 설계도를 설명하고 있는 모습
(왼쪽부터 최진수 사업책임자, 이태진 미디어부호화연구실장)

국내 연구진이 인공지능(AI)을 이용한 영상 압축 분야 국제 경진대회에서 1, 2위를 모두 석권하는 쾌거를 올렸다.

한국전자통신연구원(ETRIㆍ원장 김명준)은 국제 컴퓨터 비전 학회인 'CVPR'이 지난 14일 온라인으로 개최한 'AI 영상 압축 기술 경진 대회(CLIC 2020)'에 'ETRI EIC-PQE'와 'ETRI EIC-E2E-P' 두 팀이 참가해 각각 1, 2위 상을 수상했다고 18일 밝혔다.

ETRI는 이번 수상으로 몰입감ㆍ현장감을 높일 수 있는 초실감 미디어 서비스와 차세대 비디오 압축 국제 표준화 선도를 위한 원천 기술을 확보했다고 덧붙였다.

올해로 3회째를 맞이하는 CLIC 2020은 구글과 페이스북, 넷플릭스 등 세계 기관들이 주관하고 후원하는 AI 영상 압축 기술 대회다.

최근 가상현실ㆍ증강현실(VRㆍAR)과 홀로그램 등으로 미디어 콘텐츠 용량이 커지고 복잡하게 변화해 AI를 이용한 압축률 및 복원 영상 화질 최적화 기술 수요가 늘며 대회 중요성이 높아지는 추세다.

대회 심사 부문은 ▲저비트율 영상 압축 ▲비디오 압축 2개 분야다. ETRI는 저비트율 영상 압축 부문에 두 팀이 참가했다.

기존 압축 기술과 ETRI-E2E-P 기술 간 화질 비교(왼쪽부터 기존 기술 사진, ETRI 기술 사진)
기존 압축 기술과 ETRI-E2E-P 기술 간 화질 비교(왼쪽부터 기존 기술 사진, ETRI 기술 사진)

저비트율 영상 압축 분야는 HD부터 4K 해상도까지 다양한 자연 영상 428개를 화소당 0.15 비트율(bpp) 이하로 압축한 뒤, 다시 이를 복원해 결과물의 화질 수준으로 순위를 결정한다. 원본 영상은 평균 24비트율을 지녀 기존보다 최대 1/160의 크기로 용량을 줄이면서 화질을 떨어트리지 않는 것이 관건이다.

화질은 원본 영상을 압축한 뒤 복원한 영상의 '인지 화질'을 기준으로 평가한다. 인지 화질은 거리와 밝기 등 정해진 프로토콜 환경 기준을 두고 사람이 직접 점수를 매겨 순위를 매기는 평가 방식이다.

주어진 사진에 기존 압축 기술 VVC(Versatile Video Coding)를 적용한 뒤, ETRI-PQE을 적용해 화질을 개선한 사진
기존 압축 기술 VVC(Versatile Video Coding) 적용 후, ETRI-PQE을 적용해 화질을 개선한 사진

EIC-PQE 팀은 화질 개선을 위해 기존 영상 압축에 AI를 적용한 후처리 기술을 사용했고, EIC-E2E-P 팀은 영상 압축 전 과정에 AI를 도입한 방식으로 출전했다.

ETRI는 지난해 발표한 '엔트로피 최소화 기반 영상 압축'과 같은 원천 기술을 바탕으로 자체 기술력을 보유했기 때문에 차별화 한 전략을 가져갈 수 있었다고 설명했다.

이번 대회에 총 55개 팀이 참가했으며, 영상 화질 비교 평점 방법은 '엘로 방식'을 사용했다. 엘로 방식은 명제 게임에서 실력 측정 및 평가 산출법으로 CLIC에서 지난해부터 활용하고 있는 주관적 화질 성능 비교 방법이다.

ETRI는 CLIC 2019에서 복원 속도 부문 우승한 바 있어 2년 연속 입상을 이어갔다.

ETRI는 이번 두 팀의 기술은 상호 보완을 이루며 차세대 영상 압축 기술 진보를 이룰 것이라고 전망했다.

연구진은 해당 기술들을 차세대 비디오 부호화 국제표준 원천 기술로 제정할 수 있도록 할 방침이다. 또 최신 비디오 부호화 표준인 HEVC 대비 4배 압축 성능과 화질 개선, 속도를 높이는 연구를 지속 연구해 관련 분야 기술 우위를 점하는 데 힘쓸 계획이다.

김흥묵 ETRI 미디어연구본부장은 "기존 방식으로 한계가 있던 분야에서 AI를 활용해 차세대 미디어 콘텐츠 확산을 이루는 기반 기술을 적극 연구해 나가겠다"고 말했다.

 

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