8K QLED-телевизоры 2020 года, использующие передовую операционную систему TIZEN, постоянно получают высокие оценки за инновационное качество изображения, отличный 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.
Улучшение алгоритмов глубокого 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 более высокого качества, анализируя видеоданные и интеллектуально адаптируя их.
В 2018 году Samsung Electronics впервые внедрил 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 глубокого обучения, благодаря которым телевизоры смогут всегда обеспечивать оптимальное качество видео без вмешательства человека. «Глубокое 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 глубоким обучением. В основе этой технологии лежит Samsung AI Quantum Processor 8K. «Если прежняя технология на базе машинного обучения обеспечивала повышенную чёткость изображения, то теперь созданная нами технология способна 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 ещё более естественной».
Решение проблем, связанных с глубинным обучением
Хотя технологии глубокого 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 детально 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 определённым образом адаптировать свои технологии. «Мы смогли добиться улучшения качества отображения в нашем процессоре благодаря внедрению функционально сложной гибридной технологии, которая сочетает в себе различные аспекты глубокого обучения и машинного обучения», – пояснил Чон Ли.
Мыслить шире, ярче и реалистичнее с помощью технологий искусственного интеллекта
Ещё 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 наилучшие впечатления от просмотра за счёт 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.
QLED 8K: Where AI Upscaling Meets Deep Learning
In recent times, screen picture quality has transcended high definition – these days, it’s all about ultra-high definition. Although today’s hardware has been developed to support not just 4K content but 8K content as well, only recently has content begun to actually be produced to 8K quality standards. Therefore, in order to improve the video display quality of content made before 8K existed, upscaling technology exists to keep up with today’s ultra-high definition standard.
Samsung Electronics’ TIZEN-powered 2020 QLED 8K TV lineup continuously receives praise for its devices’ innovative display quality, sound, design and many other areas. In particular, the range showcases an impressive evolution with regards to its video upscaling technology, at the core of which is Samsung’s AI Quantum Processor 8K.
Samsung Newsroom interviewed the team from the Picture Quality Solution Lab of Samsung Electronics’ Visual Display Business to learn more about this revolutionary technology.
Leveling Up Deep Learning for Optimized Upscaling
When a low-resolution video plays on a high-resolution display, the resulting image quality can be below a viewer’s expectations. AI (artificial intelligence) upscaling is a technology that converts low-resolution videos into ones of more vivid and natural resolutions by analyzing the video data and adapting it intelligently.
In 2018, Samsung Electronics implemented its machine learning-based AI 8K upscaling technology for the first time. This technology harnesses machine learning wherein a human-designed algorithm intelligently analyzes the various video qualities, including line, light and color, and improves each of these for an improved display resolution. Such deep learning capabilities permit a TV to analyze and process video features whilst simultaneously learning thanks to an artificial neural network that acts in the same way as the human brain.
The members of Samsung’s Picture Quality Solution Lab focused on developing deep learning algorithms that enable displays to always showcase optimum video qualities without human intervention. “Deep learning enables more precise and efficient image quality improvements than can be achieved by humans alone,” noted Hyungjun Lim, who developed the AI upscaling technology’s texture generation method.
This operational advantage is what led the team to develop an AI upscaling technology that combines machine learning with deep learning – Samsung’s AI Quantum Processor 8K. “Previous machine learning technology brought about enhanced sharpness to display picture quality, but now our technology can also offer more delicate texturing,” noted Hyunseung Lee, who developed enhanced edge sharpness for the AI Quantum Processor 8K. “Images with complicated textures, like mountain or grass landscapes, can now be upscaled into 8K quality more naturally.”
Solving the Conundrum of Deep Learning
Although deep learning has limitless potential, there are still obstacles to be overcome. The Picture Quality Solution Lab team had to go through countless trial-and-error scenarios in order to make their technology market-ready. “It was difficult for us, at first, to clearly follow and comprehend the algorithm being developed by the artificial neural network of the processor,” highlighted Cheon Lee, the developer of the AI Quantum Processor 8K’s network structure and learning method. “The artificial neural network’s high hardware chip power consumption was an issue we had to solve, too.”
After a lengthy development process, Samsung was eventually able to solve the problems that had arisen thanks to its range of differentiated technologies. “We achieved the highly efficient display quality performance of our processor by making it a hybrid technology that combines complexity along with different aspects of deep learning and machine learning,” explained Lee.
Dreaming Bigger, Better and More Realistic with AI
It wasn’t that long ago that the day-to-day application of AI-powered technologies was but a distant dream to us. Nowadays, technology has improved rapidly to the end of improving the lives of people across many different areas of everyday life.
“We are now able to categorize videos of differing quality levels in a more detailed way while also bringing these AI categorization technologies to the commercial market,” noted Seungho Park, who worked the AI Quantum Processor 8K’s noise elimination and improving the detail contrast range. “Such technologies permit next-generation displays, such as The Wall, to be able to showcase all kinds of videos at the most realistic qualities possible today.”
This AI-powered innovation is not just limited to upscaling technologies. There exist a variety of ways to harness AI to improve the screen qualities of displays, including video quality categorization, noise elimination, data-compression-caused distortion restoration and spatial or time-based resolution restoration, to name just a few. “Our goal is to continue Samsung’s legacy of providing leading TV viewing experiences by combining the advantages of our next-generation displays with AI technologies that can restore videos to realistic-level qualities, regardless of their original qualities and resolutions,” affirmed Park. The future of QLED 8K is looking bright.
