삼성전자, 뇌 신경망 닮은 AI 프로세서 개발.. "TV 화질 비약적으로 높인다"

뉴럴 퀀텀 프로세서 상표 출원
저화질 영상 고화질로 바꿔주는 AI 기술
삼성전자, NPU에 높은 관심
LG전자도 AI 프로세서 채용

삼성전자가 최근 ‘뉴럴 퀀텀 프로세서’라는 상표를 한국과 유럽(EU), 호주 특허청 등에 출원했다. TV 화질을 비약적으로 높여주는 시스템으로, 마치 사람 뇌의 신경망(뉴럴 네트워크)과 유사하다고 해 이런 이름이 붙었다. 현재 삼성전자 TV 제품군에 장착되는 ‘네오 퀀텀 프로세서’의 발전형으로 여겨진다.

13일 전자업계에 따르면 65인치 이상의 큰 화면 TV에서는 낮은 화질의 영상을 구동하면 화면이 깨지는 현상이 나타난다. 영상의 해상도가 TV 해상도를 따라가지 못하는 탓이다. 이 때문에 TV에는 저화질 영상을 고화질로 보정하는 기술(화질엔진)을 적용하는데, 최근 이 기술에 수백, 수천만개의 데이터를 분석해 내는 인공지능(AI) 딥러닝(심층학습)과 머신러닝(기계학습)이 더해지고 있다. TV 스스로 다양한 화질의 영상을 분석해 어떤 상황에서도 최적화된 고화질 영상을 내보내는 것이 화질엔진의 핵심이다.

화질엔진은 여러 기능의 반도체를 하나로 묶은 통합칩(SoC) 형태가 일반적이다. 보통은 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 디스플레이 구동칩(DDI)으로 구성되며, AI 연산을 위해 인간 뇌처럼 작용하는 신경망처리장치(NPU)를 추가하는 식으로 발전하고 있다.

삼성이 지난해 선보인 AI 프로세서 ‘네오 퀀텀 프로세서’는 16개의 신경망이 적용됐다. 회사 관계자는 “한 명의 요리사가 모든 요리를 하다가, 16명의 요리사가 분업을 하는 것처럼 높은 효율과 학습 능력을 보유하고 있다”라고 설명했다. 삼성전자가 새롭게 출원한 상표인 뉴럴 퀀텀 프로세서는 이런 신경망 처리 능력을 몇 단계 더 높인 기술로 여겨진다.

삼성전자는 TV뿐 아니라 반도체 전반에 걸쳐 신경망 기술을 도입하고 있다. 2030년까지 시스템 반도체 세계 1위를 달성하겠다는 목표인 ‘비전 2030′ 한 축으로 독자 NPU 기술을 지목하고 있다. 지난 2019년 NPU 분야 인력을 10배 이상 확대한다고도 발표했다. 삼성전자 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 엑시노스, 자동차용 통합칩 엑스노스 오토에도 NPU를 적극적으로 사용하고 있다.

LG전자 역시 TV 제품군에 AI 프로세서를 장착한다. 유기발광다이오드(OLED) TV 제품군인 올레드 TV 전 제품에 알파9(나인)이라는 프로세서를 지난 2018년부터 채택해 오고 있다. 장착 초기 알파9은 초당 최대 120장의 화면 수를 막힘없이 처리하고, 시속 140~180㎞로 움직이는 테니스공의 궤적을 뭉개짐 없이 선명하게 표현해 주목받았다. 올해 출시될 올레드 TV용 알파9 5세대는 화면 잡음을 더 줄이고, 해상도는 더욱 높여 깨끗한 화질을 구현한다. 또 전체 화면을 수천개의 작은 구역으로 나눠 구역별 색 표현과 화질을 내는 성능을 갖췄다.

업계 관계자는 “현재 (국내 기준) 방송국 송출 영상의 해상도가 HD, 또는 FHD에 불과한 만큼 저화질 영상을 고화질로 바꿔주는 AI 프로세서의 역할이 커지고 있다”라며 “온라인 동영상 서비스(OTT)의 보편화로, TV가 처리해야 할 데이터양이 많아지고, 화질 역시 중요해지면서 NPU를 활용한 AI 프로세서를 적용하는 TV도 늘어날 것이다”라고 했다.

☞ 해상도

디스플레이의 화질을 의미한다. 해상도는 가로×세로 픽셀(화소) 숫자로 표시하는데, 현재 방송국 등에서 가장 많이 쓰이는 영상 해상도는 1280×720개인 HD 화질이다. 이보다 고화질인 풀HD는 가로 1920개, 세로 1080개의 픽셀로 구성된다. 한 단계 높은 울트라HD(UHD)는 3820×2160개 픽셀 구성이다. 픽셀 숫자가 가로 4000개에 육박한다고 해서 4K라고도 불린다. 이보다 더 화질이 좋은 8K는 가로 7680, 세로 4320개의 화소수를 가진다. 높은 해상도를 가진 TV에서 낮은 해상도의 영상을 구동하면 부족한 픽셀의 숫자만큼 영상이 깨져 보이는 현상이 나타난다. TV는 이런 부족한 픽셀을 AI 프로세서를 통해 채워주는 방식으로 화질을 높인다.

조선비즈

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삼성전자, 뇌 신경망 닮은 AI 프로세서 개발.. "TV 화질 비약적으로 높인다"