В последнее время качество изображения на экранах телевизоров уже превосходит стандарт высокой четкости (high definition, HD) – появились модели сверхвысокого разрешения (ultra-high definition, UHD), видео можно производить не только в формате 4K, но и в 8K. Однако возможность снимать профессиональный контент в качестве 8К появилась относительно недавно, а пользовательский контент 8К только начинает появляться с выпуском смартфонов, позволяющих создавать записи в таком разрешении. Отображать видео в современном качестве со сверхвысокой четкостью позволяет существующая у Samsung технология масштабирования.
Телевизоры Samsung 2020 QLED 8K TV постоянно получают высокие оценки за инновационное качество изображения, передовой звук, современный дизайн и многое другое. В числе прочего, на примере этой линейки можно увидеть впечатляющую трансформацию технологий масштабирования видео, которые реализованы на базе интеллектуального процессора Quantum 8K, использующего алгоритмы искусственного интеллекта.
Команда разработчиков из лаборатории Picture Quality Solution Lab при подразделении Visual Display Business корпорации Samsung Electronics рассказала подробности об этой революционной технологии.
Хёнджун Лим / Hyungjun Lim, Хёнсунг Ли / Hyunseung Lee, Чон Ли / Cheon Lee и Сунгхо Парк / Seungho Park из лаборатории Picture Quality Solution Lab, подразделение Visual Display Business, Samsung Electronics.
Улучшение алгоритмов глубинного обучения для оптимизации апскейлинга
При воспроизведении видео, записанного в низком разрешении, на дисплеях, работающих с высоким разрешением, качество изображения может оказаться ниже зрительских ожиданий. Технология масштабирования на базе искусственного интеллекта позволяет преобразовать видеоконтент с низким разрешением в видео с более живым и естественным разрешением, анализируя видеоданные и интеллектуально адаптируя их.
В 2018 году компания Samsung Electronics впервые внедрила технологию масштабирования на базе искусственного интеллекта для преобразования видеоконтента в формат 8K. Эта технология использует методы машинного обучения. При этом разработанный алгоритм анализирует различные параметры видео, в том числе количество линий, яркость и цвет, и улучшает изображение по каждому из этих аспектов, что позволяет повысить его разрешение. Подобные возможности глубинного обучения позволяют телевизору анализировать и обрабатывать детали видео, и одновременно с этим обучаться с помощью искусственной нейронной сети, принцип действия которой напоминает работу человеческого мозга.
Сотрудники Samsung Picture Quality Solution Lab сосредоточились на разработке алгоритмов глубинного обучения, благодаря которым телевизоры смогут всегда обеспечивать оптимальное качество видео без вмешательства человека. «Глубинное обучение позволяет добиться более точного и эффективного улучшения качества изображения, чем это возможно в ручном режиме», – отметил Хёнджун Лим (Hyungjun Lim), занимавшийся разработкой методов генерации текстур в технологии апскейлинга.
Именно это преимущество и привело команду к разработке технологии масштабирования на базе искусственного интеллекта, которая сочетает в себе машинное обучение с глубинным обучением. В основе этой технологии лежит процессор Samsung AI Quantum Processor 8K. «Если прежняя технология на базе машинного обучения обеспечивала повышенную четкость изображения, то теперь созданная нами технология еще и может предложить более точную проработку текстур, – отметил Хёнсунг Ли (Hyunseung Lee), который занимался разработкой алгоритмов для повышения резкости контуров объектов в AI Quantum Processor 8K. – Теперь процессор позволяет увеличить качество изображений со сложными текстурами, такими как горные пейзажи или изображения травы, до формата 8К, и сделать картинку еще более естественной».
Решение проблем, связанных с глубинным обучением
Хотя технологии глубинного обучения имеют практически безграничный потенциал, тем не менее, существует целый ряд сложностей, которые необходимо преодолеть. В частности, команде лаборатории Picture Quality Solution Lab пришлось проиграть множество сценариев и провести огромное число экспериментов, прежде чем их технология была готова к выпуску на рынок. «Сначала нам было трудно четко отследить и понять принцип работы алгоритма, разрабатываемого искусственной нейронной сетью процессора, – говорит Чон Ли (Cheon Lee), разработчик структуры нейронной сети и метода обучения AI Quantum Processor 8K. – Кроме того, нам нужно было решить проблему высокого энергопотребления процессора, на котором была запущена нейронная сеть».
После длительного процесса разработки инженерам Samsung удалось решить возникшие проблемы, для чего им пришлось адаптировать свои технологии. «Мы смогли добиться улучшения качества отображения в нашем процессоре благодаря внедрению функционально сложной гибридной технологии, которая сочетает в себе различные аспекты глубинного обучения и машинного обучения», – пояснил Чон Ли.
Мыслить шире, ярче и реалистичнее с помощью технологий искусственного интеллекта
Еще совсем недавно повседневное применение технологий на базе искусственного интеллекта было несбыточной мечтой. Сегодня технологии быстро совершенствуются, что приводит к улучшению качества жизни людей во многих областях жизни.
«Теперь мы можем более детально классифицировать видео с различными уровнями качества, более того, мы можем вывести эти технологии категоризации на базе искусственного интеллекта на коммерческий рынок, – отметил Сунгхо Парк (Seungho Park), который работал над устранением шумов и улучшением диапазона контрастности в AI Quantum Processor 8K. – Благодаря подобным технологиям дисплеи нового поколения, такие как The Wall, способны отображать любой видеоконтент с максимальной реалистичностью и качеством, которые доступны сегодня».
Возможности этих инноваций, в основе которых лежит искусственный интеллект, не ограничиваются одними лишь технологиями масштабирования. Существует множество способов использования искусственного интеллекта для повышения качества изображения на дисплеях. К их числу относятся категоризация качества видео, устранение шумов, устранение искажений, обусловленных сжатием данных, восстановление пространственного или временного разрешения, – и это лишь только некоторые из них. «Наша цель заключается в том, чтобы сохранить наследие Samsung и продолжить обеспечивать пользователям передовые впечатления от просмотра за счет объединения преимуществ наших дисплеев следующего поколения и технологий искусственного интеллекта, которые позволяют получить реалистичное и высококачественное изображение независимо от качества и разрешения исходного контента», – подытожил Пак. Будущее технологий QLED 8K выглядит весьма привлекательно.
