KR102421719B1 - Apparatus and method for performing artificial intelligence encoding and artificial intelligence decoding of image by using low-complexity neural network - Google Patents

Apparatus and method for performing artificial intelligence encoding and artificial intelligence decoding of image by using low-complexity neural network Download PDF

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Abstract

AI 부호화 장치에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서는, 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상 및 원본 영상의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 축소 특징 맵을 다운스케일 DNN으로 입력하고, 원본 영상으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상을 다운스케일 DNN에서 획득하고, 제 1 영상을 제 1 부호화하여 영상 데이터를 생성하고, 영상 데이터를 출력하는, 일 실시예에 따른 AI 부호화 장치가 개시된다.The processor executing one or more instructions stored in the AI encoding device inputs a first reduced image downscaled from the original image and a reduced feature map having a resolution smaller than the resolution of the original image into the downscale DNN, and AI downloads from the original image. An AI encoding apparatus according to an embodiment is disclosed for acquiring a scaled first image in downscale DNN, generating image data by first encoding the first image, and outputting the image data.

Figure R1020200128878
Figure R1020200128878

Description

저복잡도 신경망을 이용한 영상의 AI 부호화 장치 및 방법, AI 복호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING ARTIFICIAL INTELLIGENCE ENCODING AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE DECODING OF IMAGE BY USING LOW-COMPLEXITY NEURAL NETWORK}Apparatus and method for AI encoding of images using low-complexity neural network, apparatus and method for AI decoding

본 개시는 영상 처리 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 영상을 AI 기반으로 부호화 및 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to the field of image processing. More specifically, the present disclosure relates to a method and apparatus for encoding and decoding an image based on AI.

영상은 소정의 데이터 압축 표준, 예를 들어 MPEG (Moving Picture Expert Group) 표준 등을 따르는 코덱(codec)에 의해 부호화된 후 비트스트림의 형태로 기록매체에 저장되거나 통신 채널을 통해 전송된다.The image is encoded by a codec conforming to a predetermined data compression standard, for example, a Moving Picture Expert Group (MPEG) standard, and then stored in a recording medium in the form of a bitstream or transmitted through a communication channel.

고해상도/고화질의 영상을 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도/고화질의 영상을 효과적으로 부호화 및 복호화할 수 있는 코덱의 필요성이 증대하고 있다.With the development and dissemination of hardware capable of reproducing and storing high-resolution/high-definition images, the need for a codec capable of effectively encoding and decoding high-resolution/high-definition images is increasing.

일 실시예에 따른 영상의 AI 부호화 장치 및 방법, AI 복호화 장치 및 방법은 낮은 비트레이트의 달성을 위해 AI 기반으로 영상을 부호화 및 복호화하는 것을 기술적 과제로 한다.An apparatus and method for AI encoding an image and an apparatus and method for decoding an AI according to an embodiment have a technical task of encoding and decoding an image based on AI to achieve a low bit rate.

일 실시예에 따른 AI 부호화 장치는, AI 부호화 장치에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상 및 상기 원본 영상의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 축소 특징 맵을 다운스케일 DNN으로 입력하고, 상기 원본 영상으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상을 상기 다운스케일 DNN에서 획득하고, 상기 제 1 영상을 제 1 부호화하여 영상 데이터를 생성하고, 상기 영상 데이터를 출력할 수 있다.An AI encoding apparatus according to an embodiment includes a processor executing one or more instructions stored in the AI encoding apparatus, wherein the processor provides a first reduced image downscaled from the original image and a resolution smaller than the resolution of the original image. inputting a reduced feature map having a reduced feature map into the downscale DNN, acquiring a first image downscaled by AI from the original image in the downscale DNN, first encoding the first image to generate image data, and the image data can be printed out.

예시적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 2 축소 영상과 상기 제 1 축소 영상 사이의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득할 수 있다.In an exemplary embodiment, the processor may obtain a residual image between the second reduced image downscaled from the original image and the first reduced image as the reduced feature map.

예시적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 원본 영상의 픽셀 그룹들 내에서 서로 다른 지점에 위치하는 픽셀들로 이루어진 복수의 제 1 축소 영상을 획득하고, 상기 복수의 제 1 축소 영상과 상기 제 2 축소 영상 사이의 복수의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득할 수 있다.In an exemplary embodiment, the processor acquires a plurality of first reduced images including pixels positioned at different points within the pixel groups of the original image, and the plurality of first reduced images and the second reduced image A plurality of residual images between the reduced images may be obtained as the reduced feature map.

예시적인 실시예에서, 상기 복수의 제 1 축소 영상의 개수와 상기 복수의 잔차 영상의 개수의 합은, 상기 다운스케일 DNN의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일할 수 있다.In an exemplary embodiment, the sum of the number of the plurality of first reduced images and the number of the plurality of residual images may be equal to the number of input channels of the first layer of the downscale DNN.

예시적인 실시예에서, 상기 제 2 축소 영상과 상기 다운스케일 DNN의 마지막 레이어의 출력 영상이 합해짐에 따라 상기 제 1 영상이 획득될 수 있다.In an exemplary embodiment, the first image may be obtained as the second reduced image and the output image of the last layer of the downscale DNN are summed.

예시적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 원본 영상에 대응하는 에지 맵을 상기 축소 특징 맵으로 획득할 수 있다.In an exemplary embodiment, the processor may obtain an edge map corresponding to the original image as the reduced feature map.

예시적인 실시예에서, 상기 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 3 축소 영상과 상기 다운스케일 DNN의 마지막 레이어의 출력 영상이 합해짐에 따라 상기 제 1 영상이 획득될 수 있다.In an exemplary embodiment, the first image may be obtained as the third reduced image downscaled from the original image and the output image of the last layer of the downscale DNN are summed.

예시적인 실시예에서, 상기 프로세서는, 상기 원본 영상으로부터 다운스케일 및 업스케일된 변형 영상을 획득하고, 상기 변형 영상으로부터 다운스케일된 제 4 축소 영상과 상기 제 1 축소 영상 사이의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득할 수 있다.In an exemplary embodiment, the processor obtains a downscaled and upscaled transformed image from the original image, and reduces the residual image between the downscaled fourth reduced image and the first reduced image from the transformed image. It can be obtained as a feature map.

예시적인 실시예에서, 상기 다운스케일 DNN의 레이어들 중 어느 하나의 레이어의 출력 데이터는, 상기 어느 하나의 레이어 이전의 레이어들의 출력 데이터와 합해져 다음 레이어로 입력될 수 있다.In an exemplary embodiment, output data of any one of the layers of the downscale DNN may be combined with output data of layers before the one of the layers and input to the next layer.

일 실시예에 따른 AI 부호화 방법은, 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상 및 상기 원본 영상의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 축소 특징 맵을 다운스케일 DNN으로 입력하는 단계; 상기 원본 영상으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상을 상기 다운스케일 DNN에서 획득하는 단계; 상기 제 1 영상을 제 1 부호화하여 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 영상 데이터를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.An AI encoding method according to an embodiment comprises: inputting a first reduced image downscaled from an original image and a reduced feature map having a resolution smaller than a resolution of the original image into a downscale DNN; acquiring an AI downscaled first image from the original image in the downscale DNN; generating image data by first encoding the first image; and outputting the image data.

일 실시예에 따른 AI 복호화 장치는, 상기 AI 복호화 장치에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제 1 영상의 제 1 부호화 결과 생성된 영상 데이터를 획득하고, 상기 영상 데이터를 제 1 복호화하여 제 2 영상을 획득하고, 상기 제 2 영상으로부터 업스케일된 제 1 확대 영상 및 상기 제 2 영상의 해상도보다 큰 해상도를 갖는 확대 특징 맵을 업스케일 DNN으로 입력하고, 상기 제 2 영상으로부터 AI 업스케일된 제 3 영상을 상기 업스케일 DNN에서 획득하고, 상기 제 3 영상을 디스플레이로 제공할 수 있다.An AI decoding apparatus according to an embodiment includes a processor executing one or more instructions stored in the AI decoding apparatus, wherein the processor acquires image data generated as a result of a first encoding of a first image, and the image data first decodes to obtain a second image, and inputs a first enlarged image upscaled from the second image and an enlarged feature map having a resolution greater than the resolution of the second image as an upscale DNN, and the second image The AI upscaled third image may be obtained from the image in the upscale DNN, and the third image may be provided as a display.

일 실시예에 따른 영상의 AI 부호화 장치 및 방법, AI 복호화 장치 및 방법은 AI 기반의 영상 부호화 및 복호화를 통해 영상을 낮은 비트레이트로 처리할 수 있다.The apparatus and method for AI encoding of an image and the apparatus and method for decoding an AI according to an embodiment may process an image at a low bit rate through AI-based image encoding and decoding.

다만, 일 실시예에 따른 영상의 AI 부호화 장치 및 방법, AI 복호화 장치 및 방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, effects that can be achieved by the apparatus and method for AI encoding of an image and the apparatus and method for decoding an AI according to an embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned above are disclosed from the description below. It will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which it belongs.

본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 AI 부호화 과정 및 AI 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 AI 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제 2 영상의 AI 업스케일을 위한 제 2 DNN을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4는 컨볼루션 레이어에 의한 컨볼루션 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 여러 영상 관련 정보들과 여러 DNN 설정 정보들 사이의 매핑 관계를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 6은 복수의 프레임으로 구성된 제 2 영상을 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 AI 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 원본 영상의 AI 다운스케일을 위한 제 1 DNN을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 AI 부호화 데이터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 AI 부호화 데이터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 1 DNN 및 제 2 DNN을 훈련시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 훈련 장치에 의한 제 1 DNN 및 제 2 DNN의 훈련 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 AI 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 제 1 DNN을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 제 1 DNN을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 제 1 DNN을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 제 1 DNN을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 AI 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 제 2 DNN을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 제 2 DNN을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 제 2 DNN을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 제 1 축소 영상(또는 제 1 확대 영상)과 제 2 축소 영상(제 2 확대 영상)을 이용하여 잔차 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 제 1 축소 영상(또는 제 1 확대 영상)과 제 2 축소 영상(제 2 확대 영상)을 이용하여 잔차 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 제 1 축소 영상(또는 제 1 확대 영상)과 제 2 축소 영상(제 2 확대 영상)을 이용하여 잔차 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 제 1 DNN 및 제 2 DNN을 훈련시키는 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
In order to more fully understand the drawings cited herein, a brief description of each drawing is provided.
1 is a diagram for explaining an AI encoding process and an AI decoding process according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an AI decoding apparatus according to an embodiment.
3 is an exemplary diagram illustrating a second DNN for AI upscaling of a second image.
4 is a diagram for explaining a convolution operation using a convolution layer.
5 is an exemplary diagram illustrating a mapping relationship between various pieces of image-related information and various pieces of DNN configuration information.
6 is a diagram illustrating a second image composed of a plurality of frames.
7 is a block diagram illustrating a configuration of an AI encoding apparatus according to an embodiment.
8 is an exemplary diagram illustrating a first DNN for AI downscaling of an original video.
9 is a diagram illustrating a structure of AI encoded data according to an embodiment.
10 is a diagram illustrating a structure of AI encoded data according to another embodiment.
11 is a diagram for explaining a method of training a first DNN and a second DNN.
12 is a diagram for explaining a training process of a first DNN and a second DNN by a training apparatus.
13 is a block diagram illustrating a configuration of an AI encoding apparatus according to another embodiment.
14 is a diagram for explaining an AI downscaling process using a first DNN according to an embodiment.
15 is a diagram for explaining an AI downscaling process using a first DNN according to another embodiment.
16 is a diagram for explaining an AI downscaling process using a first DNN according to another embodiment.
17 is an exemplary diagram illustrating a first DNN according to another embodiment.
18 is a block diagram illustrating a configuration of an AI decoding apparatus according to another embodiment.
19 is a diagram for explaining an AI upscaling process using a second DNN according to an embodiment.
20 is a diagram for explaining an AI upscaling process using a second DNN according to another embodiment.
21 is a diagram for explaining an AI upscaling process using a second DNN according to another embodiment.
22 is a diagram for describing a method of obtaining a residual image using a first reduced image (or a first enlarged image) and a second reduced image (a second enlarged image).
23 is a diagram for explaining a method of obtaining a residual image using a first reduced image (or a first enlarged image) and a second reduced image (a second enlarged image).
24 is a diagram for explaining a method of acquiring a residual image using a first reduced image (or a first enlarged image) and a second reduced image (a second enlarged image).
25 is a diagram for explaining another method of training a first DNN and a second DNN.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시의 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시는 여러 실시예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present disclosure can make various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through the detailed description. However, this is not intended to limit the embodiments of the present disclosure, and it should be understood that the present disclosure includes all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of various embodiments.

실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description process of the specification are only identifiers for distinguishing one component from other components.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when a component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It should be understood that, unless there is a description to the contrary, it may be connected or connected through another element in the middle.

또한, 본 명세서에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In addition, in the present specification, components expressed as '~ part (unit)', 'module', etc. are two or more components combined into one component, or two or more components for each more subdivided function. may be differentiated into In addition, each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions they are responsible for, and some of the main functions of each component may be different It goes without saying that it may be performed exclusively by the component.

또한, 본 명세서에서, '영상(image)' 또는 '픽처'는 정지영상, 복수의 연속된 정지영상(또는 프레임)으로 구성된 동영상, 또는 비디오를 나타낼 수 있다.Also, in this specification, an 'image' or 'picture' may indicate a still image, a moving picture composed of a plurality of continuous still images (or frames), or a video.

또한, 본 명세서에서 'DNN(deep neural network)'은 뇌 신경을 모사한 인공신경망 모델의 대표적인 예시로서, 특정 알고리즘을 사용한 인공신경망 모델로 한정되지 않는다.In addition, in the present specification, a 'deep neural network (DNN)' is a representative example of an artificial neural network model simulating a brain nerve, and is not limited to an artificial neural network model using a specific algorithm.

또한, 본 명세서에서 '파라미터'는 뉴럴 네트워크를 이루는 각 레이어의 연산 과정에서 이용되는 값으로서 예를 들어, 입력 값을 소정 연산식에 적용할 때 이용되는 가중치를 포함할 수 있다. 파라미터는 매트릭스 형태로 표현될 수 있다. 파라미터는 훈련의 결과로 설정되는 값으로서, 필요에 따라 별도의 훈련 데이터(training data)를 통해 갱신될 수 있다.Also, in the present specification, a 'parameter' is a value used in a calculation process of each layer constituting a neural network, and may include, for example, a weight used when an input value is applied to a predetermined calculation expression. The parameter may be expressed in a matrix form. A parameter is a value set as a result of training, and may be updated through separate training data if necessary.

또한, 본 명세서에서 '제 1 DNN'은 영상의 AI 다운스케일을 위해 이용되는 DNN을 의미하고, '제 2 DNN'은 영상의 AI 업스케일을 위해 이용되는 DNN을 의미한다.In addition, in this specification, 'first DNN' means a DNN used for AI downscaling of an image, and 'second DNN' means a DNN used for AI upscaling of an image.

또한, 본 명세서에서 'DNN 설정 정보'는 DNN을 구성하는 요소와 관련된 정보로서 전술한 파라미터를 포함한다. DNN 설정 정보를 이용하여 제 1 DNN 또는 제 2 DNN이 설정될 수 있다.In addition, in the present specification, 'DNN configuration information' includes the aforementioned parameters as information related to elements constituting the DNN. The first DNN or the second DNN may be configured using the DNN configuration information.

또한, 본 명세서에서 '원본 영상'은 AI 부호화의 대상이 되는 영상을 의미하고, '제 1 영상'은 AI 부호화 과정에서 원본 영상의 AI 다운스케일 결과 획득된 영상을 의미한다. 또한, '제 2 영상'은 AI 복호화 과정에서 제 1 복호화를 통해 획득된 영상을 의미하고, '제 3 영상'은 AI 복호화 과정에서 제 2 영상을 AI 업스케일하여 획득된 영상을 의미한다.In addition, in this specification, the 'original image' refers to an image to be subjected to AI encoding, and the 'first image' refers to an image obtained as a result of AI downscaling of the original image in the AI encoding process. In addition, the 'second image' refers to an image obtained through the first decoding in the AI decoding process, and the 'third image' refers to an image obtained by AI upscaling the second image in the AI decoding process.

또한, 본 명세서에서 'AI 다운스케일'은 AI 기반으로 영상의 해상도를 감소시키는 처리를 의미하고, '제 1 부호화'는 주파수 변환 기반의 영상 압축 방법에 의한 부호화 처리를 의미한다. 또한, '제 1 복호화'는 주파수 변환 기반의 영상 복원 방법에 의한 복호화 처리를 의미하고, 'AI 업스케일'은 AI 기반으로 영상의 해상도를 증가시키는 처리를 의미한다.In addition, in this specification, 'AI downscaling' refers to a process of reducing the resolution of an image based on AI, and 'first encoding' refers to an encoding process by a frequency transform-based image compression method. In addition, 'first decoding' refers to a decoding process by a frequency transformation-based image restoration method, and 'AI upscaling' refers to a process of increasing the resolution of an image based on AI.

도 1은 일 실시예에 따른 AI(artificial intelligence) 부호화 과정 및 AI 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an artificial intelligence (AI) encoding process and an AI decoding process according to an embodiment.

전술한 바와 같이, 영상의 해상도가 급격히 커짐에 따라 부호화/복호화를 위한 정보 처리량이 많아지게 되고, 이에 따라 영상의 부호화 및 복호화 효율을 향상시키기 위한 방안이 필요하다. As described above, as the resolution of an image rapidly increases, the amount of information processing for encoding/decoding increases. Accordingly, a method for improving encoding and decoding efficiency of an image is required.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 해상도가 큰 원본 영상(105)을 AI 다운스케일(110)하여 제 1 영상(115)을 획득한다. 그리고, 상대적으로 작은 해상도의 제 1 영상(115)을 대상으로 하여 제 1 부호화(120) 및 제 1 복호화(130)를 수행하므로, 원본 영상(105)을 대상으로 하여 제 1 부호화(120) 및 제 1 복호화(130)를 수행하는 경우에 비해 비트레이트를 크게 감소시킬 수 있다. As shown in FIG. 1 , according to an embodiment of the present disclosure, a first image 115 is acquired by AI downscaling 110 of an original image 105 having a high resolution. In addition, since the first encoding 120 and the first decoding 130 are performed on the first image 115 of a relatively small resolution, the first encoding 120 and Compared to the case of performing the first decoding 130 , the bit rate may be greatly reduced.

도 1을 참조하여 상세히 설명하면, 일 실시예는 AI 부호화 과정에서, 원본 영상(105)을 AI 다운스케일(110)하여 제 1 영상(115)을 획득하고, 제 1 영상(115)을 제 1 부호화(120)한다. AI 복호화 과정에서는, AI 부호화 결과 획득된 AI 데이터와 영상 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터를 수신하고, 제 1 복호화(130)를 통해 제 2 영상(135)을 획득하고, 제 2 영상(135)을 AI 업스케일(140)하여 제 3 영상(145)을 획득한다.1 , in an embodiment, in the AI encoding process, the original image 105 is AI downscaled 110 to obtain a first image 115 , and the first image 115 is first Encoding (120). In the AI decoding process, AI encoding data including AI data and image data obtained as a result of AI encoding is received, a second image 135 is obtained through the first decoding 130, and the second image 135 is A third image 145 is obtained by AI upscaling 140 .

AI 부호화 과정을 좀 더 상세히 살펴보면, 원본 영상(105)을 입력받으면, 소정 해상도 및/또는 소정 화질의 제 1 영상(115)을 획득하기 위해 원본 영상(105)을 AI 다운스케일(110)한다. 이때, AI 다운스케일(110)은 AI 기반으로 수행되는데, AI 다운스케일(110)을 위한 AI는 제 2 영상(135)의 AI 업스케일(140)을 위한 AI와 연계되어 훈련되어야(joint trained) 한다. 왜냐하면, AI 다운스케일(110)을 위한 AI와 AI 업스케일(140)을 위한 AI가 분리되어 훈련되는 경우, AI 부호화 대상인 원본 영상(105)과 AI 복호화를 통해 복원된 제 3 영상(145) 사이의 차이가 커지게 되기 때문이다.Looking at the AI encoding process in more detail, when the original image 105 is input, the original image 105 is AI downscaled 110 to obtain the first image 115 of a predetermined resolution and/or a predetermined image quality. At this time, the AI downscaling 110 is performed based on AI, the AI for the AI downscaling 110 must be trained in connection with the AI for the AI upscaling 140 of the second image 135 (joint trained) do. Because, when the AI for the AI downscaling 110 and the AI for the AI upscaling 140 are separately trained, between the original image 105 that is the AI encoding target and the third image 145 restored through AI decoding because the difference between

본 개시의 실시예에서는, AI 부호화 과정과 AI 복호화 과정에서 이러한 연계 관계를 유지하기 위해, AI 데이터를 이용할 수 있다. 따라서, AI 부호화 과정을 통해 획득된 AI 데이터는 업스케일 타겟을 나타내는 정보를 포함하여야 하고, AI 복호화 과정에서는 AI 데이터에 기초하여 확인되는 업스케일 타겟에 따라 제 2 영상(135)을 AI 업스케일(140)하여야 한다.In an embodiment of the present disclosure, AI data may be used in order to maintain this linkage in the AI encoding process and the AI decoding process. Therefore, the AI data obtained through the AI encoding process should include information indicating the upscale target, and in the AI decoding process, the second image 135 is AI upscaled ( 140) should be done.

AI 다운스케일(110)을 위한 AI 및 AI 업스케일(140)을 위한 AI는 DNN(deep neural network)으로 구현될 수 있다. 도 11을 참조하여 후술하는 바와 같이, 제 1 DNN과 제 2 DNN은 소정 타겟 하에 손실 정보의 공유를 통해 연계 훈련되므로, AI 부호화 장치는 제 1 DNN과 2 DNN이 연계 훈련할 때 이용된 타겟 정보를 AI 복호화 장치로 제공하고, AI 복호화 장치는 제공받은 타겟 정보에 기초하여 제 2 영상(135)을 타겟하는 화질 및/또는 해상도로 AI 업스케일(140)할 수 있다.AI for AI downscaling 110 and AI for AI upscaling 140 may be implemented as a deep neural network (DNN). As will be described later with reference to FIG. 11 , since the first DNN and the second DNN are jointly trained through sharing of loss information under a predetermined target, the AI encoding apparatus uses target information used when the first DNN and the second DNN are jointly trained. is provided to the AI decoding apparatus, and the AI decoding apparatus may upscale the AI to the image quality and/or resolution targeting the second image 135 based on the received target information.

도 1에 도시된 제 1 부호화(120) 및 제 1 복호화(130)에 대해 상세히 설명하면, 원본 영상(105)으로부터 AI 다운스케일(110)된 제 1 영상(115)은 제 1 부호화(120)를 통해 정보량이 감축될 수 있다. 제 1 부호화(120)는, 제 1 영상(115)을 예측하여 예측 데이터를 생성하는 과정, 제 1 영상(115)과 예측 데이터 사이의 차이에 해당하는 잔차 데이터를 생성하는 과정, 공간 영역 성분인 잔차 데이터를 주파수 영역 성분으로 변환(transformation)하는 과정, 주파수 영역 성분으로 변환된 잔차 데이터를 양자화(quantization)하는 과정 및 양자화된 잔차 데이터를 엔트로피 부호화하는 과정 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 제 1 부호화 과정(120)은 MPEG-2, H.264 AVC(Advanced Video Coding), MPEG-4, HEVC(High Efficiency Video Coding), VC-1, VP8, VP9 및 AV1(AOMedia Video 1) 등 주파수 변환을 이용한 영상 압축 방법들 중의 하나를 통해 구현될 수 있다.When the first encoding 120 and the first decoding 130 shown in FIG. 1 are described in detail, the first image 115 AI downscaled 110 from the original image 105 is the first encoding 120 . can reduce the amount of information. The first encoding 120 includes a process of predicting the first image 115 to generate prediction data, a process of generating residual data corresponding to a difference between the first image 115 and the prediction data, and a spatial domain component. It may include a process of transforming the residual data into a frequency domain component, a process of quantizing the residual data transformed into a frequency domain component, and a process of entropy encoding the quantized residual data. Such a first encoding process 120 is MPEG-2, H.264 Advanced Video Coding (AVC), MPEG-4, High Efficiency Video Coding (HEVC), VC-1, VP8, VP9 and AV1 (AOMedia Video 1). It can be implemented through one of the image compression methods using frequency transformation, etc.

제 1 영상(115)에 대응하는 제 2 영상(135)은 영상 데이터의 제 1 복호화(130)를 통해 복원될 수 있다. 제 1 복호화(130)는, 영상 데이터를 엔트로피 복호화하여 양자화된 잔차 데이터를 생성하는 과정, 양자화된 잔차 데이터를 역양자화하는 과정, 주파수 영역 성분의 잔차 데이터를 공간 영역 성분으로 변환하는 과정, 예측 데이터를 생성하는 과정 및 예측 데이터와 잔차 데이터를 이용하여 제 2 영상(135)을 복원하는 과정 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 제 1 복호화(130) 과정은 제 1 부호화(120) 과정에서 사용된 MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 및 AV1 등 주파수 변환을 이용한 영상 압축 방법들 중의 하나에 대응되는 영상 복원 방법을 통해 구현될 수 있다.The second image 135 corresponding to the first image 115 may be restored through the first decoding 130 of image data. The first decoding 130 includes a process of generating quantized residual data by entropy-decoding image data, a process of inverse quantizing the quantized residual data, a process of converting the residual data of a frequency domain component into a spatial domain component, a process of predicting data It may include a process of generating , and a process of reconstructing the second image 135 using prediction data and residual data. The first decoding 130 process as described above is an image compression using frequency conversion such as MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 and AV1 used in the first encoding 120 process. It may be implemented through an image restoration method corresponding to one of the methods.

AI 부호화 과정을 통해 획득된 AI 부호화 데이터는, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화(120) 결과 획득된 영상 데이터 및 원본 영상(105)의 AI 다운스케일(110)과 관련된 AI 데이터를 포함할 수 있다. 영상 데이터는 제 1 복호화(130) 과정에서 이용될 수 있으며, AI 데이터는 AI 업스케일(140) 과정에서 이용될 수 있다.The AI encoded data obtained through the AI encoding process may include image data obtained as a result of the first encoding 120 of the first image 115 and AI data related to the AI downscale 110 of the original image 105. can The image data may be used in the first decoding 130 process, and the AI data may be used in the AI upscaling 140 process.

영상 데이터는 비트스트림 형태로 전송될 수 있다. 영상 데이터는 제 1 영상(115) 내 픽셀 값들에 기초하여 획득되는 데이터, 예를 들어, 제 1 영상(115)과 제 1 영상(115)의 예측 데이터 사이의 차이인 잔차 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 영상 데이터는 제 1 영상(115)의 제 1 부호화(120) 과정에서 이용된 정보들을 포함한다. 예를 들어, 영상 데이터는 제 1 영상(115)을 제 1 부호화(120)하는데 이용된 예측 모드(mode) 정보, 움직임 정보, 및 제 1 부호화(120)에서 이용된 양자화 파라미터 관련 정보 등을 포함할 수 있다. 영상 데이터는 MPEG-2, H.264 AVC, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 및 AV1 등 주파수 변환을 이용하는 영상 압축 방법들 중 제 1 부호화(120) 과정에서 이용된 영상 압축 방법의 규칙, 예를 들어, 신택스(syntax)에 따라 생성될 수 있다.The image data may be transmitted in the form of a bitstream. The image data may include data obtained based on pixel values in the first image 115 , for example, residual data that is a difference between the first image 115 and prediction data of the first image 115 . . Also, the image data includes information used in the process of the first encoding 120 of the first image 115 . For example, the image data includes prediction mode information used for the first encoding 120 of the first image 115 , motion information, and quantization parameter related information used in the first encoding 120 , etc. can do. The image data is an image compression method used in the first encoding 120 process among image compression methods using frequency conversion, such as MPEG-2, H.264 AVC, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9, and AV1. It may be generated according to a rule of, for example, a syntax.

AI 데이터는 제 2 DNN에 기반한 AI 업스케일(140)에 이용된다. 전술한 바와 같이, 제 1 DNN과 제 2 DNN은 연계 훈련되기 때문에, AI 데이터는 제 2 DNN을 통한 제 2 영상(135)의 정확한 AI 업스케일(140)이 수행될 수 있게 하는 정보를 포함한다. AI 복호화 과정에서는 AI 데이터에 기반하여 제 2 영상(135)을 타겟하는 해상도 및/또는 화질로 AI 업스케일(140)할 수 있다.AI data is used for AI upscaling 140 based on the second DNN. As described above, since the first DNN and the second DNN are jointly trained, the AI data includes information enabling the accurate AI upscaling 140 of the second image 135 through the second DNN to be performed. . In the AI decoding process, the AI upscaling 140 may be performed to a resolution and/or image quality targeting the second image 135 based on the AI data.

AI 데이터는 비트스트림의 형태로 영상 데이터와 함께 전송될 수 있다. 구현예에 따라, AI 데이터는 프레임이나 패킷 형태로 영상 데이터와 구분되어 전송될 수도 있다. 또는 구현예에 따라, AI 데이터는 영상 데이터에 포함되어 전송될 수도 있다. 영상 데이터와 AI 데이터는 동일한 네트워크 또는 서로 상이한 네트워크를 통해 전송될 수 있다.AI data may be transmitted together with image data in the form of a bitstream. According to an embodiment, AI data may be transmitted separately from image data in the form of frames or packets. Alternatively, according to an embodiment, AI data may be transmitted while being included in image data. The image data and AI data may be transmitted through the same network or different networks.

도 2는 일 실시예에 따른 AI 복호화 장치(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of an AI decoding apparatus 200 according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 AI 복호화 장치(200)는 수신부(210) 및 AI 복호화부(230)를 포함한다. AI 복호화부(230)는 파싱부(232), 제 1 복호화부(234), AI 업스케일부(236) 및 AI 설정부(238)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the AI decoding apparatus 200 according to an embodiment includes a receiving unit 210 and an AI decoding unit 230 . The AI decoding unit 230 may include a parsing unit 232 , a first decoding unit 234 , an AI upscaling unit 236 , and an AI setting unit 238 .

도 2에는 수신부(210) 및 AI 복호화부(230)가 개별적인 장치로 도시되어 있으나, 수신부(210) 및 AI 복호화부(230)는 하나의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 이 경우, 수신부(210) 및 AI 복호화부(230)는 전용 프로세서로 구현될 수도 있고, AP(application processor) 또는 CPU(central processing unit), GPU(graphic processing unit)와 같은 범용 프로세서와 S/W의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 또한, 전용 프로세서의 경우, 본 개시의 실시예를 구현하기 위한 메모리를 포함하거나, 외부 메모리를 이용하기 위한 메모리 처리부를 포함할 수 있다. Although the receiver 210 and the AI decoder 230 are illustrated as separate devices in FIG. 2 , the receiver 210 and the AI decoder 230 may be implemented through one processor. In this case, the receiving unit 210 and the AI decoding unit 230 may be implemented as a dedicated processor, and a general-purpose processor such as an application processor (AP), a central processing unit (CPU), or a graphic processing unit (GPU) and S/W It may be implemented through a combination of In addition, the dedicated processor may include a memory for implementing an embodiment of the present disclosure or a memory processing unit for using an external memory.

수신부(210) 및 AI 복호화부(230)는 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다. 이 경우, 전용 프로세서들의 조합으로 구현될 수도 있고, AP 또는 CPU, GPU와 같은 다수의 범용 프로세서들과 S/W의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, 수신부(210)는 제 1 프로세서로 구현되고, 제 1 복호화부(234)는 제 1 프로세서와 상이한 제 2 프로세서로 구현되고, 파싱부(232), AI 업스케일부(236) 및 AI 설정부(238)는 제 1 프로세서 및 제 2 프로세서와 상이한 제 3 프로세서로 구현될 수 있다.The receiver 210 and the AI decoder 230 may include a plurality of processors. In this case, it may be implemented as a combination of dedicated processors, or may be implemented through a combination of S/W with a plurality of general-purpose processors such as an AP, CPU, or GPU. In one embodiment, the receiving unit 210 is implemented as a first processor, the first decoding unit 234 is implemented as a second processor different from the first processor, the parsing unit 232, the AI upscaling unit 236 and the AI setting unit 238 may be implemented as a third processor different from the first processor and the second processor.

수신부(210)는 AI 부호화 결과 획득된 AI 부호화 데이터를 수신한다. 일 예로, AI 부호화 데이터는 mp4, mov 등의 파일 형식을 갖는 비디오 파일일 수 있다. The receiving unit 210 receives AI encoded data obtained as a result of AI encoding. As an example, the AI-encoded data may be a video file having a file format such as mp4 or mov.

수신부(210)는 네트워크를 통해 전달되는 AI 부호화 데이터를 수신할 수 있다. 수신부(210)는 AI 부호화 데이터를 AI 복호화부(230)로 출력한다. The receiver 210 may receive AI-encoded data transmitted through a network. The receiving unit 210 outputs the AI encoded data to the AI decoding unit 230 .

일 실시예에서, AI 부호화 데이터는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium) 등을 포함하는 데이터 저장 매체로부터 획득된 것일 수도 있다.In one embodiment, the AI-encoded data is a hard disk, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floppy disks. It may be obtained from a data storage medium including an optical medium).

파싱부(232)는 AI 부호화 데이터를 파싱하여 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과로 생성된 영상 데이터를 제 1 복호화부(234)로 전달하고, AI 데이터를 AI 설정부(238)로 전달한다. The parsing unit 232 parses the AI encoded data and transmits image data generated as a result of the first encoding of the first image 115 to the first decoder 234 , and transmits the AI data to the AI setting unit 238 . transmit

일 실시예에서, 파싱부(232)는 AI 부호화 데이터 내에 서로 분리되어 포함된 영상 데이터와 AI 데이터를 파싱할 수 있다. 파싱부(232)는 AI 부호화 데이터 내의 헤더를 읽어 AI 부호화 데이터 내에 포함되어 있는 AI 데이터와 영상 데이터를 구분할 수 있다. 일 예에서, AI 데이터는 HDMI 스트림 내의 VSIF(Vendor Specific InfoFrame)에 포함될 수 있다. 서로 분리된 AI 데이터와 영상 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터의 구조는 도 9를 참조하여 후술한다.In an embodiment, the parsing unit 232 may parse the image data and the AI data separately included in the AI encoded data. The parsing unit 232 may read the header in the AI-encoded data to distinguish the AI data and the image data included in the AI-encoded data. In one example, AI data may be included in a Vendor Specific InfoFrame (VSIF) in the HDMI stream. The structure of AI encoded data including AI data and image data separated from each other will be described later with reference to FIG. 9 .

다른 실시예에서, 파싱부(232)는 AI 부호화 데이터에서 영상 데이터를 파싱하고, 영상 데이터로부터 AI 데이터를 추출한 후, AI 데이터를 AI 설정부(238)로 전달하고, 나머지 영상 데이터를 제 1 복호화부(234)로 전달할 수 있다. 즉, AI 데이터는 영상 데이터에 포함될 수 있는데, 예를 들어, AI 데이터는 영상 데이터에 해당하는 비트스트림의 부가 정보 영역인 SEI(Supplemental enhancement information)에 포함될 수 있다. AI 데이터가 포함된 영상 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터의 구조는 도 10을 참조하여 후술한다.In another embodiment, the parsing unit 232 parses the image data from the AI encoded data, extracts the AI data from the image data, transmits the AI data to the AI setting unit 238, and first decodes the remaining image data. may be transmitted to the unit 234 . That is, AI data may be included in image data. For example, AI data may be included in supplemental enhancement information (SEI), which is an additional information area of a bitstream corresponding to image data. The structure of AI-encoded data including image data including AI data will be described later with reference to FIG. 10 .

다른 실시예에서, 파싱부(232)는 영상 데이터에 해당하는 비트스트림을 제 1 복호화부(234)에서 처리될 비트스트림과 AI 데이터에 해당하는 비트스트림으로 분할하고, 분할된 각각의 비트스트림을 제 1 복호화부(234)와 AI 설정부(238)로 출력할 수 있다.In another embodiment, the parsing unit 232 divides the bitstream corresponding to the image data into a bitstream to be processed by the first decoding unit 234 and a bitstream corresponding to AI data, and divides each divided bitstream It may output to the first decoding unit 234 and the AI setting unit 238 .

파싱부(232)는 AI 부호화 데이터에 포함된 영상 데이터가 소정의 코덱(예를 들어, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 또는 AV1)을 통해 획득된 영상 데이터인 것으로 확인할 수도 있다. 이 경우, 영상 데이터가 상기 확인된 코덱으로 처리될 수 있도록, 해당 정보를 제 1 복호화부(234)로 전달할 수 있다.The parsing unit 232 obtains image data included in the AI encoded data through a predetermined codec (eg, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9, or AV1). It can also be confirmed that it is the image data that has been processed. In this case, the corresponding information may be transmitted to the first decoder 234 so that the image data can be processed by the identified codec.

제 1 복호화부(234)는 파싱부(232)로부터 수신된 영상 데이터에 기초하여 제 1 영상(115)에 대응하는 제 2 영상(135)을 복원한다. 제 1 복호화부(234)에 의해 획득된 제 2 영상(135)은 AI 업스케일부(236)로 제공된다. The first decoder 234 reconstructs the second image 135 corresponding to the first image 115 based on the image data received from the parser 232 . The second image 135 obtained by the first decoder 234 is provided to the AI upscaler 236 .

구현예에 따라, 예측 모드 정보, 움직임 정보, 양자화 파라미터 정보 등의 제 1 복호화 관련 정보가 제 1 복호화부(234)로부터 AI 설정부(238)로 제공될 수 있다. 제 1 복호화 관련 정보는 DNN 설정 정보를 획득하는데 이용될 수 있다.According to an embodiment, first decoding-related information such as prediction mode information, motion information, and quantization parameter information may be provided from the first decoding unit 234 to the AI setting unit 238 . The first decoding related information may be used to obtain DNN configuration information.

AI 설정부(238)로 제공되는 AI 데이터는, 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있게 하는 정보들을 포함한다. 이때, 제 2 영상(135)의 업스케일 타겟은 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하여야 한다. 따라서, AI 데이터는 제 1 DNN의 다운스케일 타겟을 확인할 수 있는 정보가 포함되어야 한다.The AI data provided to the AI setting unit 238 includes information enabling AI upscaling of the second image 135 . In this case, the upscale target of the second image 135 should correspond to the downscale target of the first DNN. Therefore, the AI data should include information that can confirm the downscale target of the first DNN.

AI 데이터에 포함된 정보를 구체적으로 예시하면, 원본 영상(105)의 해상도와 제 1 영상(115)의 해상도의 차이 정보, 제 1 영상(115) 관련 정보가 있다. Specifically exemplifying the information included in the AI data, there are information about a difference between the resolution of the original image 105 and the resolution of the first image 115 , and information related to the first image 115 .

차이 정보는, 원본 영상(105) 대비 제 1 영상(115)의 해상도 변환 정도에 대한 정보(예를 들어, 해상도 변환율 정보)로 표현될 수 있다. 그리고, 복원된 제 2 영상(135)의 해상도를 통해 제 1 영상(115)의 해상도를 알게 되고 이를 통해 해상도 변환 정도를 확인할 수 있기 때문에, 차이 정보는 원본 영상(105)의 해상도 정보만으로 표현될 수도 있다. 여기서 해상도 정보는 가로/세로의 화면 사이즈로 표현될 수도 있고, 비율(16:9, 4:3 등)과 한 축의 사이즈로 표현될 수도 있다. 또한, 기 설정된 해상도 정보가 있는 경우는 인덱스 또는 플래그의 형태로 표현될 수도 있다.The difference information may be expressed as information about a resolution conversion degree of the first image 115 compared to the original image 105 (eg, resolution conversion rate information). And, since the resolution of the first image 115 is known through the resolution of the restored second image 135 and the degree of resolution conversion can be confirmed through this, the difference information can be expressed only with the resolution information of the original image 105 . may be Here, the resolution information may be expressed as a horizontal/vertical screen size, or it may be expressed as a ratio (16:9, 4:3, etc.) and a size of one axis. In addition, when there is preset resolution information, it may be expressed in the form of an index or a flag.

제 1 영상(115) 관련 정보는, 제 1 영상(115)의 해상도, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트 및 제 1 영상(115)의 제 1 부호화시 이용된 코덱 타입 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.The information related to the first image 115 is used for the resolution of the first image 115 , the bit rate of image data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 , and the first encoding of the first image 115 . information on at least one of the specified codec types may be included.

AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 차이 정보 및 제 1 영상(115) 관련 정보 중 적어도 하나에 기초하여 제 2 영상(135)의 업스케일 타겟을 결정할 수 있다. 업스케일 타겟은 예를 들어, 제 2 영상(135)을 어느 정도의 해상도로 업스케일하여야 하는지를 나타낼 수 있다. The AI setting unit 238 may determine an upscale target of the second image 135 based on at least one of difference information included in the AI data and information related to the first image 115 . The upscaling target may indicate, for example, to which resolution the second image 135 should be upscaled.

AI 업스케일부(236)는 업스케일 타겟이 결정되면, 업스케일 타겟에 대응하는 제 3 영상(145)을 획득하기 위해 제 2 DNN을 통해 제 2 영상(135)을 AI 업스케일한다.When the upscaling target is determined, the AI upscaling unit 236 AI upscales the second image 135 through the second DNN to obtain a third image 145 corresponding to the upscaling target.

AI 설정부(238)가 AI 데이터에 기초하여 업스케일 타겟을 결정하는 방법을 설명하기에 앞서, 제 2 DNN을 통한 AI 업스케일 과정에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Prior to explaining a method for the AI setting unit 238 to determine an upscaling target based on AI data, an AI upscaling process through the second DNN will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 제 2 영상(135)의 AI 업스케일을 위한 제 2 DNN(300)을 나타내는 예시적인 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 제 1 컨볼루션 레이어(310)에서의 컨볼루션 연산을 도시하고 있다. 3 is an exemplary diagram illustrating a second DNN 300 for AI upscaling of a second image 135, and FIG. 4 is a convolution operation in the first convolution layer 310 shown in FIG. is showing

도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 영상(135)은 제 1 컨볼루션 레이어(310)로 입력된다. 도 3에 도시된 제 1 컨볼루션 레이어(310)에 표시된 3X3X4는 3 x 3의 크기의 4개의 필터 커널을 이용하여 1개의 입력 영상에 대해 컨볼루션 처리를 하는 것을 예시한다. 컨볼루션 처리 결과 4개의 필터 커널에 의해 4개의 특징 맵이 생성된다. 각 특징 맵은 제 2 영상(135)의 고유한 특성들을 나타낸다. 예를 들어, 각 특징 맵은 제 2 영상(135)의 수직 방향 특성, 수평 방향 특성 또는 에지 특성 등을 나타낼 수 있다.3 , the second image 135 is input to the first convolutional layer 310 . 3X3X4 displayed in the first convolution layer 310 shown in FIG. 3 exemplifies convolution processing on one input image using four filter kernels having a size of 3×3. As a result of the convolution process, four feature maps are generated by four filter kernels. Each feature map represents unique characteristics of the second image 135 . For example, each feature map may represent a vertical direction characteristic, a horizontal direction characteristic, or an edge characteristic of the second image 135 .

도 4를 참조하여, 제 1 컨볼루션 레이어(310)에서의 컨볼루션 연산에 대해 상세히 설명한다.A convolution operation in the first convolution layer 310 will be described in detail with reference to FIG. 4 .

제 1 컨볼루션 레이어(310)에서 이용되는 3 X 3의 크기를 갖는 필터 커널(430)의 파라미터들과 그에 대응하는 제 2 영상(135) 내 픽셀 값들 사이의 곱 연산 및 덧셈 연산을 통해 하나의 특징 맵(450)이 생성될 수 있다. 제 1 컨볼루션 레이어(310)에서는 4개의 필터 커널이 이용되므로, 4개의 필터 커널을 이용한 컨볼루션 연산 과정을 통해 4개의 특징 맵이 생성될 수 있다.Through the multiplication operation and addition operation between the parameters of the filter kernel 430 having a size of 3 X 3 used in the first convolution layer 310 and the pixel values in the second image 135 corresponding thereto, one A feature map 450 may be generated. Since four filter kernels are used in the first convolution layer 310 , four feature maps may be generated through a convolution operation process using the four filter kernels.

도 4에서 제 2 영상(135)에 표시된 I1 내지 I49는 제 2 영상(135)의 픽셀들을 나타내고, 필터 커널(430)에 표시된 F1 내지 F9는 필터 커널(430)의 파라미터들을 나타낸다. 또한, 특징 맵(450)에 표시된 M1 내지 M9는 특징 맵(450)의 샘플들을 나타낸다. In FIG. 4 , I1 to I49 displayed on the second image 135 indicate pixels of the second image 135 , and F1 to F9 displayed on the filter kernel 430 indicate parameters of the filter kernel 430 . Also, M1 to M9 displayed in the feature map 450 indicate samples of the feature map 450 .

도 4는 제 2 영상(135)이 49개의 픽셀을 포함하는 것으로 예시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 제 2 영상(135)이 4K의 해상도를 갖는 경우, 예를 들어, 3840 X 2160개의 픽셀을 포함할 수 있다.4 illustrates that the second image 135 includes 49 pixels, but this is only an example, and when the second image 135 has a resolution of 4K, for example, 3840 X 2160 pixels It may contain pixels.

컨볼루션 연산 과정에서, 제 2 영상(135)의 I1, I2, I3, I8, I9, I10, I15, I16, I17의 픽셀 값들 각각과 필터 커널(430)의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9 각각의 곱 연산이 수행되고, 곱 연산의 결과 값들을 조합(예를 들어, 덧셈 연산)한 값이 특징 맵(450)의 M1의 값으로 할당될 수 있다. 컨볼루션 연산의 스트라이드(stride)가 2라면, 제 2 영상(135)의 I3, I4, I5, I10, I11, I12, I17, I18, I19의 픽셀 값들 각각과 필터 커널(430)의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9 각각의 곱 연산이 수행되고, 곱 연산의 결과 값들을 조합한 값이 특징 맵(450)의 M2의 값으로 할당될 수 있다.In the convolution operation process, pixel values of I1, I2, I3, I8, I9, I10, I15, I16, and I17 of the second image 135 and F1, F2, F3, F4, and F5 of the filter kernel 430 are respectively , F6, F7, F8, and F9 may each be multiplied, and a value obtained by combining (eg, addition operation) result values of the multiplication operation may be assigned as the value of M1 of the feature map 450 . If the stride of the convolution operation is 2, pixel values of I3, I4, I5, I10, I11, I12, I17, I18, and I19 of the second image 135 and F1 and F2 of the filter kernel 430, respectively , F3, F4, F5, F6, F7, F8, and F9 may each be multiplied, and a value obtained by combining result values of the multiplication operation may be assigned as the value of M2 of the feature map 450 .

필터 커널(430)이 제 2 영상(135)의 마지막 픽셀에 도달할 때까지 스트라이드에 따라 이동하는 동안 제 2 영상(135) 내 픽셀 값들과 필터 커널(430)의 파라미터들 사이의 컨볼루션 연산이 수행됨으로써, 소정 크기를 갖는 특징 맵(450)이 획득될 수 있다.A convolution operation between the pixel values in the second image 135 and the parameters of the filter kernel 430 is performed while the filter kernel 430 moves along the stride until the last pixel of the second image 135 is reached. By being performed, a feature map 450 having a predetermined size may be obtained.

본 개시에 따르면, 제 1 DNN과 제 2 DNN의 연계 훈련을 통해 제 2 DNN의 파라미터들, 예를 들어, 제 2 DNN의 컨볼루션 레이어들에서 이용되는 필터 커널의 파라미터들(예를 들어, 필터 커널(430)의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9)의 값이 최적화될 수 있다. AI 설정부(238)는 AI 데이터에 기초하여, 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하는 업스케일 타겟을 결정하고, 결정된 업스케일 타겟에 대응하는 파라미터들을 제 2 DNN의 컨볼루션 레이어들에서 이용되는 필터 커널의 파라미터들로 결정할 수 있다.According to the present disclosure, parameters of the second DNN through joint training of the first DNN and the second DNN, for example, parameters of the filter kernel used in convolutional layers of the second DNN (eg, filter The values of F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, and F9 of the kernel 430 may be optimized. The AI setting unit 238 determines an upscale target corresponding to the downscale target of the first DNN based on the AI data, and uses parameters corresponding to the determined upscale target in the convolution layers of the second DNN. It can be determined by parameters of the filter kernel.

제 1 DNN 및 제 2 DNN에 포함된 컨볼루션 레이어들은 도 4와 관련하여 설명한 컨볼루션 연산 과정에 따른 처리를 할 수 있으나, 도 4에서 설명한 컨볼루션 연산 과정은 하나의 예시일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.The convolution layers included in the first DNN and the second DNN may be processed according to the convolution operation process described with reference to FIG. 4 , but the convolution operation process described in FIG. 4 is only an example, and the it is not

다시 도 3을 참조하면, 제 1 컨볼루션 레이어(310)에서 출력된 특징 맵들은 제 1 활성화 레이어(320)로 입력된다. Referring again to FIG. 3 , the feature maps output from the first convolutional layer 310 are input to the first activation layer 320 .

제 1 활성화 레이어(320)는 각각의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(320)는 시그모이드 함수(sigmoid function), Tanh 함수, ReLU(Rectified Linear Unit) 함수 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first activation layer 320 may provide a non-linear characteristic to each feature map. The first activation layer 320 may include a sigmoid function, a Tanh function, a Rectified Linear Unit (ReLU) function, and the like, but is not limited thereto.

제 1 활성화 레이어(320)에서 비선형 특성을 부여하는 것은, 제 1 컨볼루션 레이어(310)의 출력인, 특징 맵의 일부 샘플 값을 변경하여 출력하는 것을 의미한다. 이때, 변경은 비선형 특성을 적용하여 수행된다.Giving the nonlinear characteristic in the first activation layer 320 means changing and outputting some sample values of the feature map, which is an output of the first convolution layer 310 . At this time, the change is performed by applying a non-linear characteristic.

제 1 활성화 레이어(320)는 제 1 컨볼루션 레이어(310)로부터 출력되는 특징 맵들의 샘플 값들을 제 2 컨볼루션 레이어(330)로 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특징 맵들의 샘플 값들 중 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(320)에 의해 활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(330)로 전달되고, 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(320)에 의해 비활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(330)로 전달되지 않는다. 특징 맵들이 나타내는 제 2 영상(135)의 고유 특성이 제 1 활성화 레이어(320)에 의해 강조된다.The first activation layer 320 determines whether to transfer sample values of the feature maps output from the first convolution layer 310 to the second convolution layer 330 . For example, some sample values among the sample values of the feature maps are activated by the first activation layer 320 and transmitted to the second convolution layer 330 , and some sample values are activated by the first activation layer 320 . It is deactivated and is not transmitted to the second convolutional layer 330 . The intrinsic characteristic of the second image 135 indicated by the feature maps is emphasized by the first activation layer 320 .

제 1 활성화 레이어(320)에서 출력된 특징 맵들(325)은 제 2 컨볼루션 레이어(330)로 입력된다. 도 3에 도시된 특징 맵들(325) 중 어느 하나는 도 4와 관련하여 설명한 특징 맵(450)이 제 1 활성화 레이어(320)에서 처리된 결과이다. The feature maps 325 output from the first activation layer 320 are input to the second convolution layer 330 . Any one of the feature maps 325 shown in FIG. 3 is a result of processing the feature map 450 described with reference to FIG. 4 in the first activation layer 320 .

제 2 컨볼루션 레이어(330)에 표시된 3X3X4는 3 x 3의 크기의 4개의 필터 커널을 이용하여 입력된 특징 맵들(325)에 대해 컨볼루션 처리하는 것을 예시한다. 제 2 컨볼루션 레이어(330)의 출력은 제 2 활성화 레이어(340)로 입력된다. 제 2 활성화 레이어(340)는 입력 데이터에 대해 비선형 특성을 부여할 수 있다.3X3X4 displayed in the second convolution layer 330 exemplifies convolution processing on the input feature maps 325 using four filter kernels having a size of 3×3. The output of the second convolutional layer 330 is input to the second activation layer 340 . The second activation layer 340 may provide a non-linear characteristic to the input data.

제 2 활성화 레이어(340)에서 출력된 특징 맵들(345)은 제 3 컨볼루션 레이어(350)로 입력된다. 도 3에 도시된 제 3 컨볼루션 레이어(350)에 표시된 3X3X1는 3 x 3의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 1개의 출력 영상을 만들기 위해 컨볼루션 처리를 하는 것을 예시한다. 제 3 컨볼루션 레이어(350)는 최종 영상을 출력하기 위한 레이어로서 1개의 필터 커널을 이용하여 1개의 출력을 생성한다. 본 개시의 예시에 따르면, 제 3 컨볼루션 레이어(350)는 컨벌루션 연산을 통해 제 3 영상(145)을 출력할 수 있다.The feature maps 345 output from the second activation layer 340 are input to the third convolution layer 350 . 3X3X1 displayed in the third convolution layer 350 shown in FIG. 3 exemplifies convolution processing to generate one output image using one filter kernel having a size of 3×3. The third convolution layer 350 is a layer for outputting a final image and generates one output using one filter kernel. According to the example of the present disclosure, the third convolution layer 350 may output the third image 145 through a convolution operation.

제 2 DNN(300)의 제 1 컨볼루션 레이어(310), 제 2 컨볼루션 레이어(330) 및 제 3 컨볼루션 레이어(350)의 필터 커널의 개수, 필터 커널의 파라미터 등을 나타내는 DNN 설정 정보는 후술하는 바와 같이 복수 개일 수 있는데, 복수의 DNN 설정 정보는 제 1 DNN의 복수의 DNN 설정 정보와 연계되어야 한다. 제 2 DNN의 복수의 DNN 설정 정보와 제 1 DNN의 복수의 DNN 설정 정보 사이의 연계는, 제 1 DNN 및 제 2 DNN의 연계 학습을 통해 구현될 수 있다. DNN setting information indicating the number of filter kernels of the first convolutional layer 310, the second convolutional layer 330, and the third convolutional layer 350 of the second DNN 300, parameters of the filter kernel, etc. As will be described later, there may be a plurality of pieces, and a plurality of pieces of DNN configuration information should be associated with a plurality of pieces of DNN configuration information of the first DNN. The association between the plurality of DNN configuration information of the second DNN and the plurality of DNN configuration information of the first DNN may be implemented through association learning of the first DNN and the second DNN.

도 3은 제 2 DNN(300)이 세 개의 컨볼루션 레이어(310, 330, 350)와 두 개의 활성화 레이어(320, 340)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라서, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 2 DNN(300)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 이 경우는 본 개시의 예시에 따른 제 2 DNN(300)의 CNN 구조를 RNN 구조로 변경하는 것을 의미한다.3 shows that the second DNN 300 includes three convolutional layers 310 , 330 , 350 and two activation layers 320 , 340 , but this is only an example, and the implementation Accordingly, the number of convolutional layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an embodiment, the second DNN 300 may be implemented through a recurrent neural network (RNN). In this case, it means changing the CNN structure of the second DNN 300 according to the example of the present disclosure to the RNN structure.

일 실시예에서, AI 업스케일부(236)는 전술한 컨볼루션 연산 및 활성화 레이어의 연산을 위한 적어도 하나의 ALU(Arithmetic logic unit)를 포함할 수 있다. ALU는 프로세서로 구현될 수 있다. 컨볼루션 연산을 위해, ALU는 제 2 영상(135) 또는 이전 레이어에서 출력된 특징 맵의 샘플 값들과 필터 커널의 샘플 값들 사이의 곱 연산을 수행하는 곱셈기 및 곱셈의 결과 값들을 더하는 가산기를 포함할 수 있다. 또한, 활성화 레이어의 연산을 위해, ALU는 미리 결정된 시그모이드 함수, Tanh 함수 또는 ReLU 함수 등에서 이용되는 가중치를 입력된 샘플 값에 곱하는 곱셈기, 및 곱한 결과와 소정 값을 비교하여 입력된 샘플 값을 다음 레이어로 전달할지를 판단하는 비교기를 포함할 수 있다.In an embodiment, the AI upscaling unit 236 may include at least one arithmetic logic unit (ALU) for the above-described convolution operation and operation of the activation layer. The ALU may be implemented as a processor. For the convolution operation, the ALU includes a multiplier that performs a multiplication operation between the sample values of the feature map output from the second image 135 or the previous layer and the sample values of the filter kernel, and an adder that adds the result values of the multiplication. can In addition, for the calculation of the activation layer, the ALU is a multiplier that multiplies an input sample value by a weight used in a predetermined sigmoid function, a Tanh function, or a ReLU function, and compares the multiplication result with a predetermined value to calculate the input sample value It may include a comparator that determines whether to transfer to the next layer.

이하에서, AI 설정부(238)가 업스케일 타겟을 결정하고, AI 업스케일부(236)가 업스케일 타겟에 맞춰 제 2 영상(135)을 AI 업스케일하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method in which the AI setting unit 238 determines the upscaling target and the AI upscaling unit 236 AI upscales the second image 135 according to the upscaling target will be described.

일 실시예에서, AI 설정부(238)는 제 2 DNN에 세팅 가능한 복수의 DNN 설정 정보를 저장할 수 있다.In an embodiment, the AI setting unit 238 may store a plurality of DNN setting information settable in the second DNN.

여기서, DNN 설정 정보는 제 2 DNN에 포함되는 컨볼루션 레이어의 수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 개수 및 각 필터 커널의 파라미터 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. Here, the DNN configuration information may include information on at least one of the number of convolutional layers included in the second DNN, the number of filter kernels for each convolutional layer, and parameters of each filter kernel.

복수의 DNN 설정 정보는 다양한 업스케일 타겟에 각각 대응될 수 있으며, 특정 업스케일 타겟에 대응되는 DNN 설정 정보에 기반하여 제 2 DNN이 동작할 수 있다. DNN 설정 정보에 따라 제 2 DNN이 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 어느 DNN 설정 정보에 따라 제 2 DNN이 3개의 컨볼루션 레이어를 포함할 수 있고, 다른 DNN 설정 정보에 따라 제 2 DNN이 4개의 컨볼루션 레이어를 포함할 수 있다.The plurality of DNN configuration information may each correspond to various upscale targets, and the second DNN may operate based on the DNN configuration information corresponding to a specific upscale target. The second DNN may have a different structure according to the DNN configuration information. For example, the second DNN may include three convolutional layers according to certain DNN configuration information, and the second DNN may include four convolutional layers according to other DNN configuration information.

일 실시예에서, DNN 설정 정보는 제 2 DNN에서 사용되는 필터 커널의 파라미터만을 포함할 수도 있다. 이 경우, 제 2 DNN의 구조는 변경되지 않는 대신, DNN 설정 정보에 따라 내부의 필터 커널의 파라미터만이 달라질 수 있다.In an embodiment, the DNN configuration information may include only parameters of a filter kernel used in the second DNN. In this case, the structure of the second DNN is not changed, but only the parameters of the internal filter kernel may be changed according to the DNN configuration information.

AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)의 AI 업스케일을 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 여기서 사용되는 복수의 DNN 설정 정보 각각은 미리 결정된 해상도 및/또는 미리 결정된 화질의 제 3 영상(145)을 획득하기 위한 정보로, 제 1 DNN과 연계하여 훈련된 것이다. The AI setting unit 238 may acquire DNN setting information for AI upscaling of the second image 135 among a plurality of DNN setting information. Each of the plurality of DNN configuration information used herein is information for acquiring the third image 145 of a predetermined resolution and/or predetermined image quality, and is trained in association with the first DNN.

예를 들어, 복수의 DNN 설정 정보 중 어느 하나의 DNN 설정 정보는 제 2 영상(135)의 해상도보다 2배 큰 해상도의 제 3 영상(145), 예를 들어, 2K (2048*1080)의 제 2 영상(135)보다 2배 큰 4K(4096*2160)의 제 3 영상(145)을 획득하기 위한 정보들을 포함할 수 있고, 다른 하나의 DNN 설정 정보는 제 2 영상(135)의 해상도보다 4배 큰 해상도의 제 3 영상(145), 예를 들어, 2K (2048*1080)의 제 2 영상(135)보다 4배 큰 8K(8192*4320)의 제 3 영상(145)을 획득하기 위한 정보들을 포함할 수 있다. For example, the DNN setting information of any one of the plurality of DNN setting information is a third image 145 having a resolution twice that of the second image 135, for example, a second image of 2K (2048 * 1080). It may include information for acquiring the third image 145 of 4K (4096*2160) that is twice as large as the 2nd image 135 , and the other DNN setting information is 4 more than the resolution of the second image 135 . Information for obtaining a third image 145 of twice the resolution, for example, a third image 145 of 8K (8192 * 4320) that is 4 times larger than the second image 135 of 2K (2048 * 1080) may include

복수의 DNN 설정 정보 각각은 AI 부호화 장치(700)의 제 1 DNN의 DNN 설정 정보와 연계되어 만들어진 것이며, AI 설정부(238)는 제 1 DNN의 DNN 설정 정보의 축소 비율에 대응되는 확대 비율에 따라 복수의 DNN 설정 정보 중 하나의 DNN 설정 정보를 획득한다. 이를 위해, AI 설정부(238)는 제 1 DNN의 정보를 확인하여야 한다. 제 1 DNN의 정보를 AI 설정부(238)가 확인하기 위해, 일 실시예에 따른 AI 복호화 장치(200)는 AI 부호화 장치(700)로부터 제 1 DNN의 정보를 포함하는 AI 데이터를 수신한다. Each of the plurality of DNN setting information is created in association with the DNN setting information of the first DNN of the AI encoding device 700, and the AI setting unit 238 is set at an enlargement ratio corresponding to the reduction rate of the DNN setting information of the first DNN. Accordingly, one piece of DNN configuration information among a plurality of DNN configuration information is acquired. To this end, the AI setting unit 238 should check the information of the first DNN. In order for the AI setting unit 238 to check the information of the first DNN, the AI decoding apparatus 200 according to an embodiment receives AI data including the information of the first DNN from the AI encoding apparatus 700 .

다시 말하면, AI 설정부(238)는 AI 부호화 장치(700)로부터 수신되는 정보들을 이용하여, 제 1 영상(115)을 획득하기 위해 이용된 제 1 DNN의 DNN 설정 정보가 타겟하는 정보를 확인하고, 그와 연계 훈련된 제 2 DNN의 DNN 설정 정보를 획득할 수 있는 것이다.In other words, the AI setting unit 238 uses the information received from the AI encoding device 700 to identify information targeted by the DNN setting information of the first DNN used to obtain the first image 115 , and , it is possible to obtain the DNN configuration information of the second DNN trained in association with it.

복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)의 AI 업스케일을 위한 DNN 설정 정보가 획득되면, DNN 설정 정보는 AI 업스케일부(236)로 전달되고, DNN 설정 정보에 따라 동작하는 제 2 DNN에 기초하여 입력 데이터가 처리될 수 있다.When DNN setting information for AI upscaling of the second image 135 is obtained among a plurality of DNN setting information, the DNN setting information is transmitted to the AI upscaling unit 236, and a second DNN operating according to the DNN setting information. Based on the input data may be processed.

예를 들어, AI 업스케일부(236)는 어느 하나의 DNN 설정 정보가 획득되면, 도 3에 도시된 제 2 DNN(300)의 제 1 컨볼루션 레이어(310), 제 2 컨볼루션 레이어(330) 및 제 3 컨볼루션 레이어(350) 각각에 대해서, 각 레이어에 포함되는 필터 커널의 개수와 필터 커널의 파라미터들을, 상기 획득된 DNN 설정 정보에 포함된 값으로 설정한다.For example, when any one DNN configuration information is obtained, the AI upscaling unit 236 includes the first convolutional layer 310 and the second convolutional layer 330 of the second DNN 300 shown in FIG. 3 . ) and the third convolutional layer 350, the number of filter kernels included in each layer and parameters of the filter kernels are set to values included in the obtained DNN configuration information.

구체적으로, AI 업스케일부(236)는 도 4에 도시된 제 2 DNN의 어느 하나의 컨볼루션 레이어에서 이용되는 3 X 3의 필터 커널의 파라미터들이 {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}이고, DNN 설정 정보의 변경이 있는 경우, 필터 커널의 파라미터들을 변경된 DNN 설정 정보에 포함된 파라미터들인 {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}로 교체할 수 있는 것이다.Specifically, the AI upscaling unit 236 determines that the parameters of the filter kernel of 3 X 3 used in any one convolution layer of the second DNN shown in FIG. 4 are {1, 1, 1, 1, 1, 1 , 1, 1, 1}, and when there is a change in DNN configuration information, the parameters of the filter kernel are changed to {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, parameters included in the changed DNN configuration information. } can be replaced.

AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 정보에 기초하여 복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)을 업스케일하기 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있는데, DNN 설정 정보를 획득하는데 이용되는 AI 데이터에 대해 구체적으로 설명한다. The AI setting unit 238 may acquire DNN setting information for upscaling the second image 135 among a plurality of DNN setting information based on the information included in the AI data, which is used to obtain the DNN setting information. AI data will be explained in detail.

일 실시예에서, AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 차이 정보에 기초하여, 복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)을 업스케일하기 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 차이 정보에 기초하여 원본 영상(105)의 해상도(예를 들어, 4K(4096*2160))가 제 1 영상(115)의 해상도(예를 들어, 2K (2048*1080))보다 2배 큰 것으로 확인된 경우, AI 설정부(238)는 제 2 영상(135)의 해상도를 2배 증가시킬 수 있는 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다.In an embodiment, the AI setting unit 238 may obtain DNN setting information for upscaling the second image 135 among a plurality of DNN setting information, based on the difference information included in the AI data. For example, based on the difference information, the resolution of the original image 105 (eg, 4K (4096 * 2160)) is higher than the resolution of the first image 115 (eg, 2K (2048 * 1080)). When it is confirmed that the size is 2 times larger, the AI setting unit 238 may obtain DNN setting information capable of increasing the resolution of the second image 135 by 2 times.

다른 실시예에서, AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 제 1 영상(115) 관련 정보에 기초하여, 복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)을 AI 업스케일하기 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. AI 설정부(238)는 영상 관련 정보들과 DNN 설정 정보들 사이의 매핑 관계를 미리 결정하고, 제 1 영상(115) 관련 정보에 매핑된 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다.In another embodiment, the AI setting unit 238 is based on the information related to the first image 115 included in the AI data, DNN setting information for AI upscaling the second image 135 among a plurality of DNN setting information. can be obtained. The AI setting unit 238 may determine a mapping relationship between the image related information and the DNN setting information in advance, and obtain DNN setting information mapped to the first image 115 related information.

도 5는 여러 영상 관련 정보들과 여러 DNN 설정 정보들 사이의 매핑 관계를 나타내는 예시적인 도면이다.5 is an exemplary diagram illustrating a mapping relationship between various pieces of image-related information and various pieces of DNN configuration information.

도 5에 따른 실시예를 통해, 본 개시의 일 실시예의 AI 부호화/AI 복호화 과정은 해상도의 변화만을 고려하는 것이 아님을 알 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, SD, HD, Full HD와 같은 해상도, 10Mbps, 15Mbps, 20Mbps와 같은 비트레이트, 그리고 AV1, H.264, HEVC와 같은 코덱 정보를 개별적으로 또는 모두 고려하여 DNN 설정 정보의 선택이 이루어질 수 있다. 이러한 고려를 위해서는 AI 훈련 과정에서 각각의 요소들을 고려한 훈련이 부호화, 복호화 과정에 연계되어 이루어져야 한다(도 11 참조).5, it can be seen that the AI encoding/AI decoding process according to an embodiment of the present disclosure does not only consider a change in resolution. As shown in FIG. 5, DNN setting information considering resolutions such as SD, HD, Full HD, bitrates such as 10Mbps, 15Mbps, and 20Mbps, and codec information such as AV1, H.264, and HEVC individually or all selection can be made. For this consideration, training in consideration of each element in the AI training process should be performed in connection with the encoding and decoding processes (see FIG. 11 ).

따라서, 훈련 내용에 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 코덱 타입, 영상의 해상도 등을 포함하는 영상 관련 정보에 기반하여 복수의 DNN 설정 정보가 구비된 경우, AI 복호화 과정에서 전달받는 제 1 영상(115) 관련 정보에 기반하여 제 2 영상(135)의 AI 업스케일을 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 5 according to the training content, when a plurality of DNN setting information is provided based on image-related information including a codec type and image resolution, the first image ( 115) DNN setting information for AI upscaling of the second image 135 may be acquired based on the related information.

즉, AI 설정부(238)는 도 5에 도시된 표의 좌측에 도시된 영상 관련 정보와 표 우측의 DNN 설정 정보를 매칭하고 있음으로써, 영상 관련 정보에 따른 DNN 설정 정보를 사용할 수 있는 것이다.That is, the AI setting unit 238 matches the image-related information shown on the left side of the table shown in FIG. 5 with the DNN setting information on the right side of the table, so that the DNN setting information according to the image-related information can be used.

도 5에 예시된 바와 같이, 제 1 영상(115) 관련 정보로부터 제 1 영상(115)의 해상도가 SD이고, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트가 10Mbps이고, 제 1 영상(115)이 AV1 코덱으로 제 1 부호화된 것으로 확인되면, AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 A DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 5 , from the information related to the first image 115 , the resolution of the first image 115 is SD, and the bit rate of image data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 is 10Mbps, , when it is confirmed that the first image 115 is first coded with the AV1 codec, the AI setting unit 238 may acquire A DNN setting information among a plurality of DNN setting information.

또한, 제 1 영상(115) 관련 정보로부터 제 1 영상(115)의 해상도가 HD이고, 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트가 15Mbps이고, 제 1 영상(115)이 H.264 코덱으로 제 1 부호화된 것으로 확인되면, AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 B DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. In addition, from the information related to the first image 115 , the resolution of the first image 115 is HD, the bit rate of image data obtained as a result of the first encoding is 15 Mbps, and the first image 115 is converted to the H.264 codec. When it is confirmed that the first encoding is performed, the AI setting unit 238 may acquire B DNN setting information among a plurality of DNN setting information.

또한, 제 1 영상(115) 관련 정보로부터 제 1 영상(115)의 해상도가 Full HD이고, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트가 20Mbps이고, 제 1 영상(115)이 HEVC 코덱으로 제 1 부호화된 것으로 확인되면, AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 C DNN 설정 정보를 획득하고, 제 1 영상(115)의 해상도가 Full HD이고, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트가 15Mbps이고, 제 1 영상(115)이 HEVC 코덱으로 제 1 부호화된 것으로 확인되면, AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 D DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트가 20Mbps인지 또는 15Mbps인지에 따라 C DNN 설정 정보와 D DNN 설정 정보 중에서 어느 하나가 선택된다. 동일 해상도의 제 1 영상(115)을 동일 코덱으로 제 1 부호화하였을 때, 영상 데이터의 비트레이트가 서로 상이하다는 것은, 복원되는 영상의 화질이 서로 상이하다는 것을 의미한다. 따라서, 제 1 DNN과 제 2 DNN은 소정 화질에 기반하여 연계 훈련될 수 있으며, 이에 따라 AI 설정부(238)는 제 2 영상(135)의 화질을 나타내는, 영상 데이터의 비트레이트에 따라 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다.In addition, from the information related to the first image 115 , the resolution of the first image 115 is Full HD, the bit rate of image data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 is 20 Mbps, and the first image ( 115) is confirmed to be first encoded by the HEVC codec, the AI setting unit 238 obtains C DNN setting information among a plurality of DNN setting information, the resolution of the first image 115 is Full HD, and the first When the bit rate of the image data obtained as a result of the first encoding of the image 115 is 15 Mbps and it is confirmed that the first image 115 is first encoded with the HEVC codec, the AI setting unit 238 sets a plurality of DNN setting information Among them, DNN configuration information can be obtained. Either one of the C DNN setting information and the D DNN setting information is selected according to whether the bit rate of the image data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 is 20 Mbps or 15 Mbps. When the first image 115 of the same resolution is first encoded with the same codec, the fact that the bit rates of the image data are different from each other means that the image quality of the reconstructed images is different from each other. Therefore, the first DNN and the second DNN may be jointly trained based on a predetermined image quality, and accordingly, the AI setting unit 238 sets the DNN according to the bit rate of the image data indicating the image quality of the second image 135 . information can be obtained.

또 다른 실시예에서, AI 설정부(238)는 제 1 복호화부(234)로부터 제공되는 정보(예측 모드 정보, 움직임 정보, 양자화 파라미터 정보 등)와 AI 데이터에 포함된 제 1 영상(115) 관련 정보를 모두 고려하여 복수의 DNN 설정 정보 중 제 2 영상(135)을 AI 업스케일하기 위한 DNN 설정 정보를 획득할 수도 있다. 예를 들어, AI 설정부(238)는 제 1 복호화부(234)로부터 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 과정에서 이용된 양자화 파라미터 정보를 전달받고, AI 데이터로부터 제 1 영상(115)의 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트를 확인하고, 양자화 파라미터 및 비트레이트에 대응하는 DNN 설정 정보를 획득할 수도 있다. 동일한 비트레이트라도 영상의 복잡도에 따라 복원 영상의 화질 정도에 차이가 있을 수 있으며, 비트레이트는 제 1 부호화되는 제 1 영상(115) 전체를 대표하는 값으로서 제 1 영상(115) 내에서도 각 프레임의 화질이 서로 다를 수 있다. 따라서, 제 1 복호화부(234)로부터 각 프레임 별로 획득할 수 있는 예측 모드 정보, 움직임 정보 및/또는 양자화 파라미터를 함께 고려하면, AI 데이터만 이용하는 것에 비해 제 2 영상(135)에 보다 적합한 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. In another embodiment, the AI setting unit 238 relates to the information (prediction mode information, motion information, quantization parameter information, etc.) provided from the first decoder 234 and the first image 115 included in the AI data. DNN configuration information for AI upscaling of the second image 135 among a plurality of pieces of DNN configuration information may be acquired in consideration of all information. For example, the AI setting unit 238 receives quantization parameter information used in the first encoding process of the first image 115 from the first decoder 234 , and receives the quantization parameter information from the AI data of the first image 115 . A bit rate of image data obtained as a result of encoding may be checked, and DNN setting information corresponding to a quantization parameter and a bit rate may be obtained. Even at the same bit rate, there may be a difference in the quality of the reconstructed image depending on the complexity of the image, and the bit rate is a value representative of the entire first image 115 to be first encoded, and the bit rate of each frame in the first image 115 is The picture quality may be different. Accordingly, when the prediction mode information, motion information, and/or quantization parameters obtainable from the first decoder 234 for each frame are considered together, the DNN setting more suitable for the second image 135 compared to using only AI data information can be obtained.

또한, 구현예에 따라, AI 데이터는 상호 약속된 DNN 설정 정보의 식별자를 포함할 수 있다. DNN 설정 정보의 식별자는, 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하는 업스케일 타겟으로, 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있도록, 제 1 DNN과 제 2 DNN 간 연계 훈련된 DNN 설정 정보의 쌍을 구분하기 위한 정보이다. AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 DNN 설정 정보의 식별자를 획득한 후, DNN 설정 정보의 식별자에 대응하는 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보를 사용하여 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 DNN에 설정 가능한 복수의 DNN 설정 정보 각각을 가리키는 식별자와 제 2 DNN에 설정 가능한 복수의 DNN 설정 정보 각각을 가리키는 식별자가 미리 지정되어 있을 수 있다. 이 경우, 제 1 DNN 및 제 2 DNN 각각에 설정 가능한 DNN 설정 정보의 쌍에 대해 동일한 식별자가 지정될 수 있다. AI 데이터는 원본 영상(105)의 AI 다운스케일을 위해 제 1 DNN에 설정된 DNN 설정 정보의 식별자를 포함할 수 있다. AI 데이터를 수신한 AI 설정부(238)는 복수의 DNN 설정 정보 중 AI 데이터에 포함된 식별자가 가리키는 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보를 이용하여 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있다.Also, depending on the implementation, the AI data may include an identifier of mutually agreed DNN configuration information. The identifier of the DNN setting information is an upscale target corresponding to the downscale target of the first DNN, and the DNN setting information trained in association between the first DNN and the second DNN so that the second image 135 can be AI upscaled. It is information for distinguishing pairs of . The AI setting unit 238 obtains the identifier of the DNN setting information included in the AI data, and then obtains the DNN setting information corresponding to the identifier of the DNN setting information, and the AI upscaling unit 236 receives the corresponding DNN setting information. The second image 135 may be upscaled using AI. For example, an identifier indicating each of a plurality of pieces of DNN configuration information configurable in the first DNN and an identifier indicating each of a plurality of pieces of DNN configuration information configurable in the second DNN may be predefined. In this case, the same identifier may be designated for a pair of DNN configuration information configurable to each of the first DNN and the second DNN. The AI data may include an identifier of DNN setting information set in the first DNN for AI downscaling of the original image 105 . The AI setting unit 238 that has received the AI data acquires the DNN setting information indicated by the identifier included in the AI data among a plurality of DNN setting information, and the AI upscaling unit 236 uses the corresponding DNN setting information to obtain the second The image 135 may be upscaled by AI.

또한, 구현예에 따라, AI 데이터는 DNN 설정 정보를 포함할 수도 있다. AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보를 사용하여 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수도 있다.Also, according to implementation, AI data may include DNN configuration information. The AI setting unit 238 may obtain DNN setting information included in AI data, and the AI upscaling unit 236 may AI upscale the second image 135 using the corresponding DNN setting information.

구현예에 따라, DNN 설정 정보를 구성하는 정보들(예를 들어, 컨볼루션 레이어의 수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 개수, 각 필터 커널의 파라미터 등)들이 룩업 테이블 형태로 저장되어 있는 경우, AI 설정부(238)는 AI 데이터에 포함된 정보에 기초하여 룩업 테이블 값들 중에서 선택된 일부를 조합하여 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보를 사용하여 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수도 있다.According to the embodiment, when information constituting the DNN setting information (eg, the number of convolution layers, the number of filter kernels for each convolutional layer, parameters of each filter kernel, etc.) is stored in the form of a lookup table, The AI setting unit 238 obtains DNN setting information by combining some selected among the lookup table values based on information included in the AI data, and the AI upscaling unit 236 uses the corresponding DNN setting information to obtain the second image (135) may be AI upscaled.

구현예에 따라, AI 설정부(238)는 업스케일 타겟에 대응되는 DNN의 구조가 결정되면, 결정된 DNN의 구조에 대응하는 DNN 설정 정보, 예를 들어, 필터 커널의 파라미터들을 획득할 수도 있다.According to an embodiment, when the structure of the DNN corresponding to the upscale target is determined, the AI setting unit 238 may obtain DNN setting information corresponding to the determined structure of the DNN, for example, parameters of the filter kernel.

전술한 바와 같이, AI 설정부(238)는 제 1 DNN과 관련된 정보를 포함하는 AI 데이터를 통해 제 2 DNN의 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보로 세팅된 제 2 DNN을 통해 제 2 영상(135)을 AI 업스케일하는 데, 이는, 제 2 영상(135)의 특징을 직접 분석하여 업스케일하는 것과 비교하여 메모리 사용량과 연산량이 감소될 수 있다.As described above, the AI setting unit 238 obtains DNN setting information of the second DNN through AI data including information related to the first DNN, and the AI upscaling unit 236 sets the DNN setting information to the corresponding DNN setting information. AI upscales the second image 135 through the second DNN, which may reduce memory usage and computational amount compared to upscaling by directly analyzing the characteristics of the second image 135 .

일 실시예에서, 제 2 영상(135)이 복수의 프레임으로 구성된 경우, AI 설정부(238)는 소정 개수의 프레임 별로 DNN 설정 정보를 독립적으로 획득할 수 있고, 또는, 전체 프레임에 대해 공통된 DNN 설정 정보를 획득할 수도 있다.In an embodiment, when the second image 135 consists of a plurality of frames, the AI setting unit 238 may independently obtain DNN setting information for each predetermined number of frames, or a common DNN for all frames. It is also possible to obtain setting information.

도 6은 복수의 프레임으로 구성된 제 2 영상(135)을 도시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a second image 135 composed of a plurality of frames.

도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 영상(135)은 t0 내지 tn에 대응하는 프레임들로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 6 , the second image 135 may include frames corresponding to t0 to tn.

일 예시에서, AI 설정부(238)는 AI 데이터를 통해 제 2 DNN의 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 해당 DNN 설정 정보에 기초하여 t0 내지 tn에 대응하는 프레임들을 AI 업스케일할 수 있다. 즉, t0 내지 tn에 대응하는 프레임들이 공통된 DNN 설정 정보에 기초하여 AI 업스케일될 수 있다.In one example, the AI setting unit 238 obtains DNN setting information of the second DNN through AI data, and the AI upscaling unit 236 AI frames corresponding to t0 to tn based on the corresponding DNN setting information. can be upscaled. That is, frames corresponding to t0 to tn may be AI upscaled based on common DNN configuration information.

다른 예시에서, AI 설정부(238)는 t0 내지 tn에 대응하는 프레임들 중 일부의 프레임들, 예를 들어, t0 내지 ta에 대응하는 프레임들에 대해 AI 데이터로부터 'A' DNN 설정 정보를 획득하고, ta+1 내지 tb에 대응하는 프레임들에 대해 AI 데이터로부터 'B' DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 또한, AI 설정부(238)는 tb+1 내지 tn에 대응하는 프레임들에 대해 AI 데이터로부터 'C' DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 다시 말하면, AI 설정부(238)는 복수의 프레임들 중 소정 개수의 프레임을 포함하는 그룹마다 DNN 설정 정보를 독립적으로 획득하고, AI 업스케일부(236)는 그룹 각각에 포함된 프레임들을 독립적으로 획득한 DNN 설정 정보로 AI 업스케일할 수 있다. In another example, the AI setting unit 238 obtains 'A' DNN setting information from AI data for some of the frames corresponding to t0 to tn, for example, frames corresponding to t0 to ta. and 'B' DNN configuration information may be obtained from AI data for frames corresponding to ta+1 to tb. Also, the AI setting unit 238 may obtain 'C' DNN setting information from AI data for frames corresponding to tb+1 to tn. In other words, the AI setting unit 238 independently obtains DNN setting information for each group including a predetermined number of frames among the plurality of frames, and the AI upscaling unit 236 independently selects the frames included in each group. AI upscaling is possible with the acquired DNN configuration information.

또 다른 예시에서, AI 설정부(238)는 제 2 영상(135)을 구성하는 프레임별로 DNN 설정 정보를 독립적으로 획득할 수도 있다. 예를 들어, 제 2 영상(135)이 3개의 프레임으로 구성되어 있는 경우, AI 설정부(238)는 첫 번째 프레임과 관련하여 DNN 설정 정보를 획득하고, 두 번째 프레임과 관련하여 DNN 설정 정보를 획득하고, 세 번째 프레임과 관련하여 DNN 설정 정보를 획득할 수 있다. 즉, 첫 번째 프레임, 두 번째 프레임 및 세 번째 프레임 각각에 대해 DNN 설정 정보가 독립적으로 획득될 수 있다. 전술한, 제 1 복호화부(234)로부터 제공되는 정보(예측 모드 정보, 움직임 정보, 양자화 파라미터 정보 등)와 AI 데이터에 포함된 제 1 영상(115) 관련 정보에 기초하여 DNN 설정 정보가 획득되는 방식에 따라, 제 2 영상(135)을 구성하는 프레임별로 DNN 설정 정보가 독립적으로 획득될 수 있다. 왜냐하면, 모드 정보, 양자화 파라미터 정보 등은 제 2 영상(135)을 구성하는 프레임마다 독립적으로 결정될 수 있기 때문이다.In another example, the AI setting unit 238 may independently obtain DNN setting information for each frame constituting the second image 135 . For example, when the second image 135 consists of three frames, the AI setting unit 238 obtains DNN setting information in relation to the first frame, and DNN setting information in relation to the second frame. and may acquire DNN configuration information in relation to the third frame. That is, DNN configuration information may be independently obtained for each of the first frame, the second frame, and the third frame. DNN setting information is obtained based on the information (prediction mode information, motion information, quantization parameter information, etc.) provided from the above-described first decoder 234 and information related to the first image 115 included in the AI data According to the method, DNN setting information may be independently obtained for each frame constituting the second image 135 . This is because mode information, quantization parameter information, and the like can be independently determined for each frame constituting the second image 135 .

또 다른 예시에서, AI 데이터는 AI 데이터에 기초하여 획득되는 DNN 설정 정보가 어느 프레임까지 유효한 것인지를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, AI 데이터 내에 DNN 설정 정보가 ta 프레임까지 유효하다는 정보가 포함되어 있는 경우, AI 설정부(238)는 AI 데이터에 기초하여 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 t0 내지 ta 프레임들을 해당 DNN 설정 정보로 AI 업스케일한다. 그리고, 다른 AI 데이터 내에 DNN 설정 정보가 tn 프레임까지 유효하다는 정보가 포함되어 있는 경우, AI 설정부(238)는 상기 다른 AI 데이터에 기초하여 DNN 설정 정보를 획득하고, AI 업스케일부(236)는 획득한 DNN 설정 정보로 ta+1 내지 tn 프레임들을 AI 업스케일할 수 있다.In another example, the AI data may include information indicating to which frame the DNN configuration information obtained based on the AI data is valid. For example, if the AI data includes information that the DNN setting information is valid until the ta frame, the AI setting unit 238 acquires the DNN setting information based on the AI data, and the AI upscaling unit 236 is AI upscales t0 to ta frames with corresponding DNN configuration information. And, when the information that the DNN setting information is valid until the tn frame is included in other AI data, the AI setting unit 238 acquires the DNN setting information based on the other AI data, and the AI upscaling unit 236 may AI upscale ta+1 to tn frames with the obtained DNN configuration information.

이하에서는, 도 7을 참조하여, 원본 영상(105)의 AI 부호화를 위한 AI 부호화 장치(700)에 대해 설명한다.Hereinafter, an AI encoding apparatus 700 for AI encoding of the original image 105 will be described with reference to FIG. 7 .

도 7은 일 실시예에 따른 AI 부호화 장치(700)의 구성을 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a configuration of an AI encoding apparatus 700 according to an embodiment.

도 7을 참조하면, AI 부호화 장치(700)는 AI 부호화부(710) 및 전송부(730)를 포함할 수 있다. AI 부호화부(710)는 AI 다운스케일부(712), 제 1 부호화부(714), 데이터 처리부(716) 및 AI 설정부(718)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the AI encoding apparatus 700 may include an AI encoding unit 710 and a transmission unit 730 . The AI encoder 710 may include an AI downscaler 712 , a first encoder 714 , a data processor 716 , and an AI setting unit 718 .

도 7은 AI 부호화부(710) 및 전송부(730)를 개별적인 장치로 도시하고 있으나, AI 부호화부(710) 및 전송부(730)는 하나의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 이 경우, 전용 프로세서로 구현될 수도 있고, AP 또는 CPU, GPU와 같은 범용 프로세서와 S/W의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 또한, 전용 프로세서의 경우, 본 개시의 실시예를 구현하기 위한 메모리를 포함하거나, 외부 메모리를 이용하기 위한 메모리 처리부를 포함할 수 있다.7 illustrates the AI encoder 710 and the transmitter 730 as separate devices, the AI encoder 710 and the transmitter 730 may be implemented through one processor. In this case, it may be implemented as a dedicated processor, or it may be implemented through a combination of an AP or a general-purpose processor such as a CPU or GPU and S/W. In addition, the dedicated processor may include a memory for implementing an embodiment of the present disclosure or a memory processing unit for using an external memory.

또한, AI 부호화부(710) 및 전송부(730)는 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다. 이 경우, 전용 프로세서들의 조합으로 구현될 수도 있고, AP 또는 CPU, GPU와 같은 다수의 범용 프로세서들과 S/W의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, 제 1 부호화부(714)는 제 1 프로세서로 구성되고, AI 다운스케일부(712), 데이터 처리부(716) 및 AI 설정부(718)는 제 1 프로세서와 상이한 제 2 프로세서로 구현되고, 전송부(730)는 제 1 프로세서 및 제 2 프로세서와 상이한 제 3 프로세서로 구현될 수 있다.Also, the AI encoder 710 and the transmitter 730 may include a plurality of processors. In this case, it may be implemented as a combination of dedicated processors, or may be implemented through a combination of S/W with a plurality of general-purpose processors such as an AP, CPU, or GPU. In an embodiment, the first encoding unit 714 is configured as a first processor, and the AI downscale unit 712 , the data processing unit 716 , and the AI setting unit 718 are configured as a second processor different from the first processor. In the implementation, the transmitter 730 may be implemented as a third processor different from the first processor and the second processor.

AI 부호화부(710)는 원본 영상(105)의 AI 다운스케일 및 제 1 영상(115)의 제 1 부호화를 수행하고, AI 부호화 데이터를 전송부(730)로 전달한다. 전송부(730)는 AI 부호화 데이터를 AI 복호화 장치(200)로 전송한다.The AI encoder 710 performs AI downscaling of the original image 105 and the first encoding of the first image 115 , and transmits the AI encoded data to the transmitter 730 . The transmitter 730 transmits the AI encoded data to the AI decoding apparatus 200 .

영상 데이터는 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 데이터를 포함한다. 영상 데이터는 제 1 영상(115) 내 픽셀 값들에 기초하여 획득되는 데이터, 예를 들어, 제 1 영상(115)과 제 1 영상(115)의 예측 데이터 사이의 차이인 잔차 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 영상 데이터는 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 과정에서 이용된 정보들을 포함한다. 예를 들어, 영상 데이터는 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하는데 이용된 예측 모드 정보, 움직임 정보 및 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하는데 이용된 양자화 파라미터 관련 정보 등을 포함할 수 있다.The image data includes data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 . The image data may include data obtained based on pixel values in the first image 115 , for example, residual data that is a difference between the first image 115 and prediction data of the first image 115 . . Also, the image data includes information used in the first encoding process of the first image 115 . For example, the image data may include prediction mode information used for first encoding the first image 115 , motion information, and quantization parameter related information used for first encoding the first image 115 , etc. .

AI 데이터는, AI 업스케일부(236)가 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하는 업스케일 타겟으로 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있게 하는 정보들을 포함한다. The AI data includes information enabling the AI upscaling unit 236 to AI upscale the second image 135 to an upscale target corresponding to the downscale target of the first DNN.

일 예에서, AI 데이터는 원본 영상(105)과 제 1 영상(115) 사이의 차이 정보를 포함할 수 있다. In one example, the AI data may include difference information between the original image 105 and the first image 115 .

일 예에서, AI 데이터는 제 1 영상(115) 관련 정보를 포함할 수도 있다. 제 1 영상(115) 관련 정보는, 제 1 영상(115)의 해상도, 제 1 영상(115)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터의 비트레이트 및 제 1 영상(115)의 제 1 부호화시 이용된 코덱 타입 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.In an example, the AI data may include information related to the first image 115 . The information related to the first image 115 is used for the resolution of the first image 115 , the bit rate of image data obtained as a result of the first encoding of the first image 115 , and the first encoding of the first image 115 . information on at least one of the specified codec types may be included.

일 실시예에서, AI 데이터는, 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하는 업스케일 타겟으로 제 2 영상(135)이 AI 업스케일될 수 있도록, 상호 약속된 DNN 설정 정보의 식별자를 포함할 수 있다.In an embodiment, the AI data may include an identifier of mutually agreed DNN configuration information so that the second image 135 can be AI upscaled to an upscale target corresponding to the downscale target of the first DNN. .

또한, 일 실시예에서, AI 데이터는 제 2 DNN에 세팅 가능한 DNN 설정 정보를 포함할 수도 있다.Also, in an embodiment, the AI data may include DNN configuration information settable in the second DNN.

AI 다운스케일부(712)는 제 1 DNN을 통해 원본 영상(105)으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상(115)을 획득할 수 있다. AI 다운스케일부(712)는 AI 설정부(718)로부터 제공된 DNN 설정 정보를 이용하여 원본 영상(105)을 AI 다운스케일할 수 있다.The AI downscaler 712 may acquire the AI downscaled first image 115 from the original image 105 through the first DNN. The AI downscaling unit 712 may AI downscale the original image 105 using the DNN setting information provided from the AI setting unit 718 .

AI 설정부(718)는 미리 결정된 기준에 기초하여 원본 영상(105)의 다운스케일 타겟을 결정할 수 있다.The AI setting unit 718 may determine a downscale target of the original image 105 based on a predetermined criterion.

다운스케일 타겟에 부합하는 제 1 영상(115)의 획득을 위해, AI 설정부(718)는 제 1 DNN에 세팅 가능한 복수의 DNN 설정 정보를 저장할 수 있다. AI 설정부(718)는 복수의 DNN 설정 정보 중 다운스케일 타겟에 대응하는 DNN 설정 정보를 획득하고, 획득된 DNN 설정 정보를 AI 다운스케일부(712)로 제공한다.In order to acquire the first image 115 matching the downscale target, the AI setting unit 718 may store a plurality of settable DNN setting information in the first DNN. The AI setting unit 718 obtains DNN setting information corresponding to the downscale target among a plurality of DNN setting information, and provides the obtained DNN setting information to the AI downscale unit 712 .

상기 복수의 DNN 설정 정보 각각은 미리 결정된 해상도 및/또는 미리 결정된 화질의 제 1 영상(115)을 획득하기 위해 훈련된 것일 수 있다. 예를 들어, 복수의 DNN 설정 정보 중 어느 하나의 DNN 설정 정보는 원본 영상(105)의 해상도보다 1/2배만큼 작은 해상도의 제 1 영상(115), 예를 들어, 4K(4096*2160)의 원본 영상(105)보다 1/2배 작은 2K (2048*1080)의 제 1 영상(115)을 획득하기 위한 정보들을 포함할 수 있고, 다른 하나의 DNN 설정 정보는 원본 영상(105)의 해상도보다 1/4배만큼 작은 해상도의 제 1 영상(115), 예를 들어, 8K(8192*4320)의 원본 영상(105)보다 1/4배 작은 2K (2048*1080)의 제 1 영상(115)을 획득하기 위한 정보들을 포함할 수 있다.Each of the plurality of pieces of DNN configuration information may be trained to obtain the first image 115 having a predetermined resolution and/or a predetermined image quality. For example, the DNN setting information of any one of the plurality of DNN setting information is the first image 115 having a resolution that is 1/2 times smaller than the resolution of the original image 105, for example, 4K (4096*2160) may include information for obtaining the first image 115 of 2K (2048*1080) 1/2 times smaller than the original image 105 of A first image 115 of a resolution of 1/4 times smaller than that of a first image 115, for example, a first image 115 of 2K (2048*1080) which is 1/4 times smaller than an original image 105 of 8K (8192*4320). ) may include information for obtaining

구현예에 따라, DNN 설정 정보를 구성하는 정보들(예를 들어, 컨볼루션 레이어의 수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 개수, 각 필터 커널의 파라미터 등)이 룩업 테이블 형태로 저장되어 있는 경우, AI 설정부(718)는 다운스케일 타겟에 따라 룩업 테이블 값들 중에서 선택된 일부를 조합하여 DNN 설정 정보를 획득하고, 획득한 DNN 설정 정보를 AI 다운스케일부(712)로 제공할 수도 있다.According to the embodiment, when information constituting the DNN setting information (eg, the number of convolution layers, the number of filter kernels for each convolutional layer, parameters of each filter kernel, etc.) is stored in the form of a lookup table, The AI setting unit 718 may obtain DNN setting information by combining some selected among the lookup table values according to the downscale target, and may provide the obtained DNN setting information to the AI downscaling unit 712 .

구현예에 따라, AI 설정부(718)는 다운스케일 타겟에 대응되는 DNN의 구조를 결정하고, 결정된 DNN의 구조에 대응하는 DNN 설정 정보, 예를 들어, 필터 커널의 파라미터들을 획득할 수도 있다.According to an embodiment, the AI setting unit 718 may determine the structure of the DNN corresponding to the downscale target, and obtain DNN setting information corresponding to the determined structure of the DNN, for example, parameters of the filter kernel.

원본 영상(105)의 AI 다운스케일을 위한 복수의 DNN 설정 정보는, 제 1 DNN과 제 2 DNN이 연계 훈련됨으로써, 최적화된 값을 가질 수 있다. 여기서, 각 DNN 설정 정보는 제 1 DNN에 포함되는 컨볼루션 레이어의 수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 개수 및 각 필터 커널의 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.The plurality of DNN configuration information for AI downscaling of the original image 105 may have an optimized value by performing joint training of the first DNN and the second DNN. Here, each DNN configuration information includes at least one of the number of convolutional layers included in the first DNN, the number of filter kernels for each convolutional layer, and parameters of each filter kernel.

AI 다운스케일부(712)는 원본 영상(105)의 AI 다운스케일을 위해 결정된 DNN 설정 정보로 제 1 DNN을 세팅하여, 소정 해상도 및/또는 소정 화질의 제 1 영상(115)을 제 1 DNN을 통해 획득할 수 있다. 복수의 DNN 설정 정보 중 원본 영상(105)의 AI 다운스케일을 위한 DNN 설정 정보가 획득되면, 제 1 DNN 내 각 레이어는 DNN 설정 정보에 포함된 정보들에 기초하여 입력된 데이터를 처리할 수 있다.The AI downscaling unit 712 sets the first DNN as the DNN setting information determined for the AI downscaling of the original image 105, and converts the first image 115 of a predetermined resolution and/or a predetermined quality to the first DNN. can be obtained through When DNN setting information for AI downscaling of the original image 105 is obtained among a plurality of DNN setting information, each layer in the first DNN may process input data based on information included in the DNN setting information. .

이하에서는, AI 설정부(718)가 다운스케일 타겟을 결정하는 방법에 대해 설명한다. 상기 다운스케일 타겟은 예를 들어, 원본 영상(105)으로부터 얼마나 해상도가 감소한 제 1 영상(115)을 획득해야 하는지를 나타낼 수 있다.Hereinafter, a method for the AI setting unit 718 to determine the downscale target will be described. The downscale target may indicate, for example, how much the first image 115 with reduced resolution should be obtained from the original image 105 .

AI 설정부(718)는 하나 이상의 입력 정보를 획득한다. 일 실시예에서, 입력 정보는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도, 영상 데이터의 타겟 비트레이트, 영상 데이터의 비트레이트 타입(예를 들어, variable bitrate 타입, constant bitrate 타입 또는 average bitrate 타입 등), AI 다운스케일이 적용되는 컬러 포맷(휘도 성분, 색차 성분, 레드 성분, 그린 성분 또는 블루 성분 등), 제 1 영상(115)의 제 1 부호화를 위한 코덱 타입, 압축 히스토리 정보, 원본 영상(105)의 해상도 및 원본 영상(105)의 타입 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The AI setting unit 718 acquires one or more pieces of input information. In an embodiment, the input information includes a target resolution of the first image 115, a target bitrate of the image data, a bitrate type of the image data (eg, a variable bitrate type, a constant bitrate type, or an average bitrate type); Color format to which AI downscale is applied (luminance component, chrominance component, red component, green component, or blue component, etc.), codec type for first encoding of first image 115, compression history information, original image 105 at least one of a resolution of , and a type of the original image 105 .

하나 이상의 입력 정보는 AI 부호화 장치(700)에 미리 저장되거나, 사용자로부터 입력받은 정보를 포함할 수 있다.One or more pieces of input information may include information previously stored in the AI encoding apparatus 700 or received from a user.

AI 설정부(718)는 입력 정보에 기초하여 AI 다운스케일부(712)의 동작을 제어한다. 일 실시예에서, AI 설정부(718)는 입력 정보에 따라 다운스케일 타겟을 결정하고, 결정된 다운스케일 타겟에 대응하는 DNN 설정 정보를 AI 다운스케일부(712)로 제공할 수 있다.The AI setting unit 718 controls the operation of the AI downscale unit 712 based on the input information. In an embodiment, the AI setting unit 718 may determine a downscale target according to input information, and provide DNN setting information corresponding to the determined downscale target to the AI downscale unit 712 .

일 실시예에서, AI 설정부(718)는 입력 정보의 적어도 일부를 제 1 부호화부(714)로 전달하여 제 1 부호화부(714)가 특정 값의 비트레이트, 특정 타입의 비트레이트 및 특정 코덱으로 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하게 할 수도 있다.In an embodiment, the AI setting unit 718 transmits at least a portion of the input information to the first encoding unit 714 so that the first encoding unit 714 provides a bitrate of a specific value, a bitrate of a specific type, and a specific codec. may cause the first image 115 to be first encoded.

일 실시예에서, AI 설정부(718)는 압축률(예를 들어, 원본 영상(105)과 제 1 영상(115) 사이의 해상도 차이, 타겟 비트레이트), 압축 품질(예를 들어, 비트레이트 타입), 압축 히스토리 정보 및 원본 영상(105)의 타입 중 적어도 하나에 기초하여 다운스케일 타겟을 결정할 수 있다. In an embodiment, the AI setting unit 718 may include a compression rate (eg, a difference in resolution between the original image 105 and the first image 115 , a target bitrate), and a compression quality (eg, a bitrate type). ), compression history information, and a downscale target may be determined based on at least one of the type of the original image 105 .

일 예에서, AI 설정부(718)는 미리 설정되거나, 사용자로부터 입력받은 압축률 또는 압축 품질 등에 기반하여 다운스케일 타겟을 결정할 수 있다. In an example, the AI setting unit 718 may determine a downscale target based on a preset or a compression rate or compression quality input from a user.

다른 예로, AI 설정부(718)는 AI 부호화 장치(700)에 저장된 압축 히스토리 정보를 이용하여 다운스케일 타겟을 결정할 수도 있다. 예를 들어, AI 부호화 장치(700)가 이용할 수 있는 압축 히스토리 정보에 따르면, 사용자가 선호하는 부호화 품질 또는 압축률 등이 결정될 수 있으며, 압축 히스토리 정보에 기초하여 결정된 부호화 품질 등에 따라 다운스케일 타겟이 결정될 수 있다. 예를 들면, 압축 히스토리 정보에 따라 가장 많이 이용된 적이 있는 부호화 품질에 따라 제 1 영상(115)의 해상도, 화질 등이 결정될 수 있다. As another example, the AI setting unit 718 may determine the downscale target by using the compression history information stored in the AI encoding apparatus 700 . For example, according to the compression history information available to the AI encoding apparatus 700, the encoding quality or compression rate preferred by the user may be determined, and the downscale target may be determined according to the encoding quality determined based on the compression history information. can For example, the resolution and quality of the first image 115 may be determined according to the encoding quality that has been most frequently used according to the compression history information.

또 다른 예로, AI 설정부(718)는 압축 히스토리 정보에 따라 소정의 임계 값보다 많이 이용된 적이 있는 부호화 품질(예를 들면, 소정의 임계값보다 많이 이용된 적이 있는 부호화 품질들의 평균 품질)에 기초하여 다운스케일 타겟을 결정할 수도 있다. As another example, the AI setting unit 718 sets the encoding quality that has been used more than a predetermined threshold value (eg, average quality of encoding qualities that have been used more than a predetermined threshold value) according to the compression history information. A downscale target may be determined based on it.

또 다른 예로, AI 설정부(718)는 원본 영상(105)의 해상도, 타입(예를 들어, 파일의 형식)등에 기초하여 다운스케일 타겟을 결정할 수도 있다.As another example, the AI setting unit 718 may determine the downscale target based on the resolution and type (eg, file format) of the original image 105 .

일 실시예에서, 원본 영상(105)이 복수의 프레임으로 구성된 경우, AI 설정부(718)는 소정 개수의 프레임 별로 DNN 설정 정보를 독립적으로 획득하고, 독립적으로 획득한 DNN 설정 정보를 AI 다운스케일부(712)로 제공할 수도 있다.In one embodiment, when the original image 105 is composed of a plurality of frames, the AI setting unit 718 independently acquires DNN setting information for each predetermined number of frames, and uses the independently acquired DNN setting information to AI downscaling. A portion 712 may be provided.

일 예시에서, AI 설정부(718)는 원본 영상(105)을 구성하는 프레임들을 소정 개수의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 DNN 설정 정보를 독립적으로 획득할 수 있다. 각 그룹에 대해 서로 동일하거나 서로 상이한 DNN 설정 정보가 획득될 수 있다. 그룹들에 포함된 프레임들의 개수는 그룹별로 동일하거나 상이할 수 있다.In one example, the AI setting unit 718 may divide the frames constituting the original image 105 into a predetermined number of groups, and independently obtain DNN setting information for each group. The same or different DNN configuration information may be obtained for each group. The number of frames included in the groups may be the same or different for each group.

다른 예시에서, AI 설정부(718)는 원본 영상(105)을 구성하는 프레임별로 DNN 설정 정보를 독립적으로 결정할 수 있다. 각각의 프레임에 대해 서로 동일하거나 서로 상이한 DNN 설정 정보가 획득될 수 있다.In another example, the AI setting unit 718 may independently determine DNN setting information for each frame constituting the original image 105 . The same or different DNN configuration information may be obtained for each frame.

이하에서는, AI 다운스케일의 기반이 되는 제 1 DNN(800)의 예시적인 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, an exemplary structure of the first DNN 800 as a basis for AI downscaling will be described.

도 8은 원본 영상(105)의 AI 다운스케일을 위한 제 1 DNN(800)을 나타내는 예시적인 도면이다.8 is an exemplary diagram illustrating the first DNN 800 for AI downscaling of the original image 105 .

도 8에 도시된 바와 같이, 원본 영상(105)은 제 1 컨볼루션 레이어(810)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(810)는 5 x 5의 크기의 32개의 필터 커널을 이용하여 원본 영상(105)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 32개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(820)로 입력된다. As shown in FIG. 8 , the original image 105 is input to the first convolutional layer 810 . The first convolutional layer 810 performs convolution processing on the original image 105 using 32 filter kernels having a size of 5×5. The 32 feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 820 .

제 1 활성화 레이어(820)는 32개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다.The first activation layer 820 may provide non-linear characteristics to 32 feature maps.

제 1 활성화 레이어(820)는 제 1 컨볼루션 레이어(810)로부터 출력되는 특징 맵들의 샘플 값들을 제 2 컨볼루션 레이어(830)로 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특징 맵들의 샘플 값들 중 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(820)에 의해 활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(830)로 전달되고, 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(820)에 의해 비활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(830)로 전달되지 않는다. 제 1 컨볼루션 레이어(810)로부터 출력되는 특징 맵들이 나타내는 정보가 제 1 활성화 레이어(820)에 의해 강조된다.The first activation layer 820 determines whether to transfer sample values of the feature maps output from the first convolution layer 810 to the second convolution layer 830 . For example, some sample values among the sample values of the feature maps are activated by the first activation layer 820 and transmitted to the second convolution layer 830 , and some sample values are activated by the first activation layer 820 . It is deactivated and is not transmitted to the second convolutional layer 830 . Information indicated by the feature maps output from the first convolution layer 810 is emphasized by the first activation layer 820 .

제 1 활성화 레이어(820)의 출력(825)이 제 2 컨볼루션 레이어(830)로 입력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(830)는 5 x 5의 크기의 32개의 필터 커널을 이용하여 입력 데이터에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 출력된 32개의 특징 맵은 제 2 활성화 레이어(840)로 입력되고, 제 2 활성화 레이어(840)는 32개의 특징 맵에 대해 비선형 특성을 부여할 수 있다. The output 825 of the first activation layer 820 is input to the second convolution layer 830 . The second convolution layer 830 performs convolution processing on input data by using 32 filter kernels having a size of 5×5. The 32 feature maps output as a result of the convolution process are input to the second activation layer 840 , and the second activation layer 840 may provide nonlinear characteristics to the 32 feature maps.

제 2 활성화 레이어(840)의 출력(845)은 제 3 컨볼루션 레이어(850)로 입력된다. 제 3 컨볼루션 레이어(850)는 5 x 5의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 입력된 데이터에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 3 컨볼루션 레이어(850)로부터 1개의 영상이 출력될 수 있다. 제 3 컨볼루션 레이어(850)는 최종 영상을 출력하기 위한 레이어로서 1개의 필터 커널을 이용하여 1개의 출력을 획득한다. 본 개시의 예시에 따르면, 제 3 컨볼루션 레이어(850)는 컨벌루션 연산 결과를 통해 제 1 영상(115)을 출력할 수 있다.The output 845 of the second activation layer 840 is input to the third convolution layer 850 . The third convolution layer 850 performs convolution processing on input data using one filter kernel having a size of 5×5. As a result of the convolution processing, one image may be output from the third convolutional layer 850 . The third convolutional layer 850 is a layer for outputting a final image and obtains one output by using one filter kernel. According to the example of the present disclosure, the third convolution layer 850 may output the first image 115 through the convolution operation result.

제 1 DNN(800)의 제 1 컨볼루션 레이어(810), 제 2 컨볼루션 레이어(830) 및 제 3 컨볼루션 레이어(850)의 필터 커널의 개수, 필터 커널의 파라미터 등을 나타내는 DNN 설정 정보는 복수 개일 수 있는데, 복수의 DNN 설정 정보는 제 2 DNN의 복수의 DNN 설정 정보와 연계되어야 한다. 제 1 DNN의 복수의 DNN 설정 정보와 제 2 DNN의 복수의 DNN 설정 정보 사이의 연계는, 제 1 DNN 및 제 2 DNN의 연계 학습을 통해 구현될 수 있다. DNN setting information indicating the number of filter kernels of the first convolutional layer 810, the second convolutional layer 830, and the third convolutional layer 850 of the first DNN 800, parameters of the filter kernel, etc. There may be a plurality, and the plurality of DNN configuration information should be associated with the plurality of DNN configuration information of the second DNN. The association between the plurality of DNN configuration information of the first DNN and the plurality of DNN configuration information of the second DNN may be implemented through association learning of the first DNN and the second DNN.

도 8은 제 1 DNN(800)이 세 개의 컨볼루션 레이어(810, 830, 850)와 두 개의 활성화 레이어(820, 840)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라서, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 1 DNN(800)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 이 경우는 본 개시의 예시에 따른 제 1 DNN(800)의 CNN 구조를 RNN 구조로 변경하는 것을 의미한다.8 shows that the first DNN 800 includes three convolutional layers 810 , 830 , 850 and two activation layers 820 , 840 , but this is only an example, and the implementation Accordingly, the number of convolutional layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an embodiment, the first DNN 800 may be implemented through a recurrent neural network (RNN). In this case, it means changing the CNN structure of the first DNN 800 according to the example of the present disclosure to the RNN structure.

일 실시예에서, AI 다운스케일부(712)는 컨볼루션 연산 및 활성화 레이어의 연산을 위한 적어도 하나의 ALU를 포함할 수 있다. ALU는 프로세서로 구현될 수 있다. 컨볼루션 연산을 위해, ALU는 원본 영상(105) 또는 이전 레이어에서 출력된 특징 맵의 샘플 값들과 필터 커널의 샘플 값들 사이의 곱 연산을 수행하는 곱셈기 및 곱셈의 결과 값들을 더하는 가산기를 포함할 수 있다. 또한, 활성화 레이어의 연산을 위해, ALU는 미리 결정된 시그모이드 함수, Tanh 함수 또는 ReLU 함수 등에서 이용되는 가중치를 입력된 샘플 값에 곱하는 곱셈기, 및 곱한 결과와 소정 값을 비교하여 입력된 샘플 값을 다음 레이어로 전달할지를 판단하는 비교기를 포함할 수 있다.In an embodiment, the AI downscaling unit 712 may include at least one ALU for a convolution operation and an activation layer operation. The ALU may be implemented as a processor. For the convolution operation, the ALU may include a multiplier that performs a multiplication operation between the sample values of the feature map output from the original image 105 or the previous layer and the sample values of the filter kernel, and an adder that adds the result values of the multiplication. have. In addition, for the calculation of the activation layer, the ALU is a multiplier that multiplies an input sample value by a weight used in a predetermined sigmoid function, a Tanh function, or a ReLU function, and compares the multiplication result with a predetermined value to calculate the input sample value It may include a comparator that determines whether to transfer to the next layer.

다시 도 7을 참조하면, AI 설정부(718)는 AI 데이터를 데이터 처리부(716)로 전달한다. AI 데이터는, AI 업스케일부(236)가 제 1 DNN의 다운스케일 타겟에 대응하는 업스케일 타겟으로 제 2 영상(135)을 AI 업스케일할 수 있게 하는 정보들을 포함한다. Referring back to FIG. 7 , the AI setting unit 718 transmits AI data to the data processing unit 716 . The AI data includes information enabling the AI upscaling unit 236 to AI upscale the second image 135 to an upscale target corresponding to the downscale target of the first DNN.

AI 다운스케일부(712)로부터 제 1 영상(115)을 전달받은 제 1 부호화부(714)는 주파수 변환 기반의 영상 압축 방법에 따라 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하여 제 1 영상(115)이 가지는 정보량을 감축시킬 수 있다. 소정의 코덱(예를 들어, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 또는 AV1)을 통한 제 1 부호화 결과, 영상 데이터가 획득된다. 영상 데이터는 소정의 코덱의 규칙, 즉 신택스에 따라 획득된다. 예를 들어, 영상 데이터는 제 1 영상(115)과 제 1 영상(115)의 예측 데이터 사이의 차이인 잔차 데이터, 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하는데 이용된 예측 모드 정보, 움직임 정보 및 제 1 영상(115)을 제 1 부호화하는데 이용된 양자화 파라미터 관련 정보 등을 포함할 수 있다.The first encoder 714 receiving the first image 115 from the AI downscaler 712 first encodes the first image 115 according to the frequency transformation-based image compression method to obtain the first image 115 . ) can reduce the amount of information it has. As a result of the first encoding through a predetermined codec (eg, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9, or AV1), image data is obtained. The image data is obtained according to a rule of a predetermined codec, that is, a syntax. For example, the image data includes residual data that is a difference between the first image 115 and the prediction data of the first image 115 , prediction mode information used to first encode the first image 115 , motion information, and Information related to a quantization parameter used to first encode the first image 115 may be included.

제 1 부호화부(714)의 제 1 부호화 결과 획득된 영상 데이터는 데이터 처리부(716)로 제공된다. The image data obtained as a result of the first encoding by the first encoder 714 is provided to the data processor 716 .

데이터 처리부(716)는 제 1 부호화부(714)로부터 수신된 영상 데이터와 AI 설정부(718)로부터 수신된 AI 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터를 생성한다. The data processing unit 716 generates AI encoded data including the image data received from the first encoding unit 714 and the AI data received from the AI setting unit 718 .

일 실시예에서, 데이터 처리부(716)는 영상 데이터와 AI 데이터를 각각 분리된 상태로 포함하는 AI 부호화 데이터를 생성할 수 있다. 일 예로, AI 데이터는 HDMI 스트림 내의 VSIF(Vendor Specific InfoFrame)에 포함될 수 있다.In an embodiment, the data processing unit 716 may generate AI-encoded data including image data and AI data in a separate state. As an example, AI data may be included in a Vendor Specific InfoFrame (VSIF) in the HDMI stream.

다른 실시예에서, 데이터 처리부(716)는 제 1 부호화부(714)에 의한 제 1 부호화 결과로 획득되는 영상 데이터 내에 AI 데이터를 포함시키고, 해당 영상 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터를 생성할 수 있다. 일 예로, 데이터 처리부(716)는 영상 데이터에 해당하는 비트스트림과 AI 데이터에 해당하는 비트스트림을 결합하여 하나의 비트스트림 형태의 영상 데이터를 생성할 수도 있다. 이를 위해, 데이터 처리부(716)는 AI 데이터를 0 또는 1의 값을 갖는 비트들, 즉 비트스트림으로 표현할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 처리부(716)는 제 1 부호화 결과로 획득되는 비트스트림의 부가 정보 영역인 SEI(Supplemental enhancement information)에 AI 데이터에 해당하는 비트스트림을 포함시킬 수 있다.In another embodiment, the data processing unit 716 may include AI data in image data obtained as a result of the first encoding by the first encoding unit 714 and generate AI encoded data including the corresponding image data. . For example, the data processing unit 716 may generate image data in the form of one bitstream by combining a bitstream corresponding to image data and a bitstream corresponding to AI data. To this end, the data processing unit 716 may express AI data as bits having a value of 0 or 1, that is, a bitstream. In an embodiment, the data processing unit 716 may include a bitstream corresponding to AI data in supplemental enhancement information (SEI), which is an additional information area of a bitstream obtained as a result of the first encoding.

AI 부호화 데이터는 전송부(730)로 전송된다. 전송부(730)는 네트워크를 통해 AI 부호화 결과 획득된 AI 부호화 데이터를 전송한다.AI-encoded data is transmitted to the transmitter 730 . The transmitter 730 transmits the AI-encoded data obtained as a result of the AI-encoding through a network.

일 실시예에서, AI 부호화 데이터는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium) 등을 포함하는 데이터 저장 매체에 저장될 수도 있다.In one embodiment, the AI encoded data is a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk. medium) may be stored in a data storage medium including

도 9는 일 실시예에 따른 AI 부호화 데이터(900)의 구조를 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a structure of AI-encoded data 900 according to an embodiment.

전술한 바와 같이, AI 부호화 데이터(900) 내에 AI 데이터(912)와 영상 데이터(932)가 분리되어 포함될 수 있다. 여기서, AI 부호화 데이터(900)는 MP4, AVI, MKV, FLV 등의 컨테이너 포맷일 수 있다. AI 부호화 데이터(900)는 메타데이터 박스(910)와 미디어데이터 박스(930)로 구성될 수 있다. As described above, the AI data 912 and the image data 932 may be separately included in the AI encoded data 900 . Here, the AI-encoded data 900 may be in a container format such as MP4, AVI, MKV, or FLV. The AI-encoded data 900 may include a metadata box 910 and a media data box 930 .

메타데이터 박스(910)에는 미디어데이터 박스(930)에 포함된 영상 데이터(932)에 관한 정보가 포함된다. 예를 들어, 메타데이터 박스(910)에는 제 1 영상(115)의 종류, 제 1 영상(115)의 부호화에 사용된 코덱의 종류 및 제 1 영상(115)의 재생 시간 등에 관한 정보가 포함될 수 있다. 또한, 메타데이터 박스(910)에는 AI 데이터(912)가 포함될 수 있다. AI 데이터(912)는 소정 컨테이너 포맷에서 제공하는 부호화 방식에 따라 부호화되어, 메타데이터 박스(910)에 저장될 수 있다. The metadata box 910 includes information about the image data 932 included in the media data box 930 . For example, the metadata box 910 may include information on the type of the first image 115 , the type of codec used to encode the first image 115 , and the playback time of the first image 115 . have. Also, the metadata box 910 may include AI data 912 . The AI data 912 may be encoded according to an encoding method provided by a predetermined container format and stored in the metadata box 910 .

미디어데이터 박스(930)는 소정의 영상 압축 방식의 신택스에 따라 생성된 영상 데이터(932)를 포함할 수 있다.The media data box 930 may include image data 932 generated according to the syntax of a predetermined image compression method.

도 10은 다른 실시예에 따른 AI 부호화 데이터(1000)의 구조를 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a structure of AI encoded data 1000 according to another embodiment.

도 10을 참조하면, AI 데이터(1034)는 영상 데이터(1032)에 포함될 수도 있다. AI 부호화 데이터(1000)는 메타데이터 박스(1010)와 미디어데이터 박스(1030)를 포함할 수 있는데, AI 데이터(1034)가 영상 데이터(1032)에 포함된 경우, 메타데이터 박스(1010)에는 AI 데이터(1034)가 포함되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 10 , AI data 1034 may be included in image data 1032 . The AI-encoded data 1000 may include a metadata box 1010 and a media data box 1030 . When the AI data 1034 is included in the image data 1032 , the metadata box 1010 contains AI Data 1034 may not be included.

미디어데이터 박스(1030)에는 AI 데이터(1034)를 포함하는 영상 데이터(1032)가 포함된다. 일 예로, AI 데이터(1034)는 영상 데이터(1032)의 부가 정보 영역에 포함될 수 있다. The media data box 1030 includes image data 1032 including AI data 1034 . For example, the AI data 1034 may be included in the additional information area of the image data 1032 .

이하에서는, 도 11을 참조하여, 제 1 DNN(800)과 제 2 DNN(300)을 연계 훈련시키는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of jointly training the first DNN 800 and the second DNN 300 will be described with reference to FIG. 11 .

도 11은 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)을 훈련시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining a method of training the first DNN 800 and the second DNN 300 .

일 실시예에서 AI 부호화 과정을 통해 AI 부호화된 원본 영상(105)이 AI 복호화 과정을 통해 제 3 영상(145)으로 복원되는데, AI 복호화 결과 획득된 제 3 영상(145)과 원본 영상(105)과의 유사성을 유지하기 위해서는 AI 부호화 과정 및 AI 복호화 과정에 연관성이 필요하다. 즉, AI 부호화 과정에서 손실된 정보를 AI 복호화 과정에서 복원할 수 있어야 하는데, 이를 위해 제 1 DNN(800)과 제 2 DNN(300)의 연계 훈련이 요구된다.In an embodiment, the AI-encoded original image 105 through the AI encoding process is restored to the third image 145 through the AI decoding process. The third image 145 and the original image 105 obtained as a result of AI decoding In order to maintain the similarity with the AI encoding process and the AI decoding process, correlation is required. That is, information lost in the AI encoding process should be able to be restored in the AI decoding process, and for this purpose, joint training between the first DNN 800 and the second DNN 300 is required.

정확한 AI 복호화를 위해서는 궁극적으로 도 11에 도시된 제 3 훈련 영상(1104)과 원본 훈련 영상(1101) 사이의 비교 결과에 대응하는 퀄리티 손실 정보(1130)를 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 퀄리티 손실 정보(1130)는 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 훈련 모두에 이용된다.For accurate AI decoding, it is ultimately necessary to reduce the quality loss information 1130 corresponding to the comparison result between the third training image 1104 and the original training image 1101 shown in FIG. 11 . Accordingly, the quality loss information 1130 is used for both training of the first DNN 800 and the second DNN 300 .

먼저, 도 11에 도시된 훈련 과정에 대해 설명한다.First, the training process shown in FIG. 11 will be described.

도 11에서, 원본 훈련 영상(original training image)(1101)은 AI 다운스케일의 대상이 되는 영상이고, 제 1 훈련 영상(first training image)(1102)은 원본 훈련 영상(1101)로부터 AI 다운스케일된 영상이다. 또한, 제 3 훈련 영상(third training image)(1104)은 제 1 훈련 영상(1102)으로부터 AI 업스케일된 영상이다. In FIG. 11 , an original training image 1101 is an image subject to AI downscale, and a first training image 1102 is an AI downscaled image from the original training image 1101 . it's a video Also, the third training image 1104 is an AI upscaled image from the first training image 1102 .

원본 훈련 영상(1101)은 정지 영상 또는 복수의 프레임으로 이루어진 동영상을 포함한다. 일 실시예에서, 원본 훈련 영상(1101)은 정지 영상 또는 복수의 프레임으로 이루어진 동영상으로부터 추출된 휘도 영상을 포함할 수도 있다. 또한, 일 실시예에서, 원본 훈련 영상(1101)은 정지 영상 또는 복수의 프레임으로 이루어진 동영상에서 추출된 패치 영상을 포함할 수도 있다. 원본 훈련 영상(1101)이 복수의 프레임으로 이루어진 경우, 제 1 훈련 영상(1102), 제 2 훈련 영상 및 제 3 훈련 영상(1104) 역시 복수의 프레임으로 구성된다. 원본 훈련 영상(1101)의 복수의 프레임이 순차적으로 제 1 DNN(800)에 입력되면, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)을 통해 제 1 훈련 영상(1102), 제 2 훈련 영상 및 제 3 훈련 영상(1104)의 복수의 프레임이 순차적으로 획득될 수 있다.The original training image 1101 includes a still image or a moving image composed of a plurality of frames. In an embodiment, the original training image 1101 may include a still image or a luminance image extracted from a moving picture including a plurality of frames. Also, according to an embodiment, the original training image 1101 may include a still image or a patch image extracted from a moving image including a plurality of frames. When the original training image 1101 consists of a plurality of frames, the first training image 1102 , the second training image and the third training image 1104 also include a plurality of frames. When a plurality of frames of the original training image 1101 are sequentially input to the first DNN 800 , the first training image 1102 and the second training image are performed through the first DNN 800 and the second DNN 300 . and a plurality of frames of the third training image 1104 may be sequentially acquired.

제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 연계 훈련을 위해, 원본 훈련 영상(1101)이 제 1 DNN(800)으로 입력된다. 제 1 DNN(800)으로 입력된 원본 훈련 영상(1101)은 AI 다운스케일되어 제 1 훈련 영상(1102)으로 출력되고, 제 1 훈련 영상(1102)이 제 2 DNN(300)에 입력된다. 제 1 훈련 영상(1102)에 대한 AI 업스케일 결과 제 3 훈련 영상(1104)이 출력된다.For joint training of the first DNN 800 and the second DNN 300 , an original training image 1101 is input to the first DNN 800 . The original training image 1101 input to the first DNN 800 is AI downscaled and output as the first training image 1102 , and the first training image 1102 is input to the second DNN 300 . A third training image 1104 is output as a result of AI upscaling for the first training image 1102 .

도 11을 참조하면, 제 2 DNN(300)으로 제 1 훈련 영상(1102)이 입력되고 있는데, 구현예에 따라, 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화 및 제 1 복호화 과정을 거쳐 획득된 제 2 훈련 영상(second training image)이 제 2 DNN(300)으로 입력될 수도 있다. 제 2 훈련 영상을 제 2 DNN으로 입력시키기 위해 MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 및 AV1 중 어느 하나의 코덱이 이용될 수 있다. 구체적으로, 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화 및 제 1 훈련 영상(1102)에 대응하는 영상 데이터의 제 1 복호화에, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9 및 AV1 중 어느 하나의 코덱이 이용될 수 있다. Referring to FIG. 11 , a first training image 1102 is being input to the second DNN 300 . According to an embodiment, the first training image 1102 is obtained through a first encoding and a first decoding process. A second training image may be input to the second DNN 300 . In order to input the second training image to the second DNN, any one of MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1, VP8, VP9, and AV1 codecs may be used. Specifically, in the first encoding of the first training image 1102 and the first decoding of image data corresponding to the first training image 1102, MPEG-2, H.264, MPEG-4, HEVC, VC-1 , VP8, VP9, and any one codec of AV1 may be used.

도 11을 참조하면, 제 1 DNN(800)을 통해 제 1 훈련 영상(1102)이 출력되는 것과 별개로, 원본 훈련 영상(1101)으로부터 레거시 다운스케일된 축소 훈련 영상(1103)이 획득된다. 여기서, 레거시 다운스케일은 바이리니어(bilinear) 스케일, 바이큐빅(bicubic) 스케일, 란조스(lanczos) 스케일 및 스테어 스탭(stair step) 스케일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11 , the legacy downscaled reduced training image 1103 is obtained from the original training image 1101 separately from the output of the first training image 1102 through the first DNN 800 . Here, the legacy downscale may include at least one of a bilinear scale, a bicubic scale, a lanczos scale, and a stair step scale.

원본 영상(105)의 구조적 특징을 기준으로 제 1 영상(115)의 구조적 특징이 크게 벗어나는 것을 방지하기 위해, 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 특징을 보존하는 축소 훈련 영상(1103)을 획득하는 것이다.In order to prevent the structural features of the first image 115 from greatly deviate based on the structural features of the original image 105, a reduced training image 1103 that preserves the structural features of the original training image 1101 is acquired. .

훈련의 진행 전 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)은 미리 결정된 DNN 설정 정보로 세팅될 수 있다. 훈련이 진행됨에 따라 구조적 손실 정보(1110), 복잡성 손실 정보(1120) 및 퀄리티 손실 정보(1130)가 결정될 수 있다.Before the training proceeds, the first DNN 800 and the second DNN 300 may be set with predetermined DNN configuration information. As training progresses, structural loss information 1110 , complexity loss information 1120 , and quality loss information 1130 may be determined.

구조적 손실 정보(1110)는 축소 훈련 영상(1103)과 제 1 훈련 영상(1102)의 비교 결과에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예에서, 구조적 손실 정보(1110)는 축소 훈련 영상(1103)의 구조적 정보와 제 1 훈련 영상(1102)의 구조적 정보 사이의 차이에 해당할 수 있다. 구조적 정보는, 영상의 휘도, 대비, 히스토그램 등 영상으로부터 추출 가능한 다양한 특징을 포함할 수 있다. 구조적 손실 정보(1110)는 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 정보가 제 1 훈련 영상(1102)에서 어느 정도로 유지되고 있는지를 나타낸다. 구조적 손실 정보(1110)가 작을수록 제 1 훈련 영상(1102)의 구조적 정보가 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 정보와 유사해진다.The structural loss information 1110 may be determined based on a comparison result between the reduced training image 1103 and the first training image 1102 . In one example, the structural loss information 1110 may correspond to a difference between the structural information of the reduced training image 1103 and the structural information of the first training image 1102 . The structural information may include various features that can be extracted from the image, such as luminance, contrast, and histogram of the image. The structural loss information 1110 indicates to what extent the structural information of the original training image 1101 is maintained in the first training image 1102 . As the structural loss information 1110 is smaller, the structural information of the first training image 1102 is similar to the structural information of the original training image 1101 .

복잡성 손실 정보(1120)는 제 1 훈련 영상(1102)의 공간적 복잡도에 기반하여 결정될 수 있다. 일 예에서, 공간적 복잡도로서, 제 1 훈련 영상(1102)의 총 분산(total variance)값이 이용될 수 있다. 복잡성 손실 정보(1120)는 제 1 훈련 영상(1102)을 제 1 부호화하여 획득한 영상 데이터의 비트레이트와 관련된다. 복잡성 손실 정보(1120)가 작을수록 영상 데이터의 비트레이트가 작은 것으로 정의된다.The complexity loss information 1120 may be determined based on the spatial complexity of the first training image 1102 . In an example, as the spatial complexity, a total variance value of the first training image 1102 may be used. The complexity loss information 1120 is related to a bit rate of image data obtained by first encoding the first training image 1102 . The smaller the complexity loss information 1120 is, the smaller the bit rate of image data is defined.

퀄리티 손실 정보(1130)는 원본 훈련 영상(1101)과 제 3 훈련 영상(1104)의 비교 결과에 기초하여 결정될 수 있다. 퀄리티 손실 정보(1130)는 원본 훈련 영상(1101)과 제 3 훈련 영상(1104)의 차이에 대한 L1-norm 값, L2-norm 값, SSIM(Structural Similarity) 값, PSNR-HVS(Peak Signal-To-Noise Ratio-Human Vision System) 값, MS-SSIM(Multiscale SSIM) 값, VIF(Variance Inflation Factor) 값 및 VMAF(Video Multimethod Assessment Fusion) 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 퀄리티 손실 정보(1130)는 제 3 훈련 영상(1104)이 원본 훈련 영상(1101)과 어느 정도로 유사한지를 나타낸다. 퀄리티 손실 정보(1130)가 작을수록 제 3 훈련 영상(1104)이 원본 훈련 영상(1101)에 더 유사해진다.The quality loss information 1130 may be determined based on a comparison result between the original training image 1101 and the third training image 1104 . The quality loss information 1130 includes an L1-norm value, an L2-norm value, a Structural Similarity (SSIM) value, and a Peak Signal-To (PSNR-HVS) value for the difference between the original training image 1101 and the third training image 1104 . It may include at least one of a Noise Ratio-Human Vision System) value, a Multiscale SSIM (MS-SSIM) value, a Variance Inflation Factor (VIF) value, and a Video Multimethod Assessment Fusion (VMAF) value. The quality loss information 1130 indicates how similar the third training image 1104 is to the original training image 1101 . As the quality loss information 1130 is smaller, the third training image 1104 is more similar to the original training image 1101 .

도 11을 참조하면, 구조적 손실 정보(1110), 복잡성 손실 정보(1120) 및 퀄리티 손실 정보(1130)가 제 1 DNN(800)의 훈련에 이용되고, 퀄리티 손실 정보(1130)는 제 2 DNN(300)의 훈련에 이용된다. 즉, 퀄리티 손실 정보(1130)는 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 훈련에 모두 이용된다.11, structural loss information 1110, complexity loss information 1120, and quality loss information 1130 are used for training of the first DNN 800, and the quality loss information 1130 is the second DNN ( 300) is used for training. That is, the quality loss information 1130 is used for both training of the first DNN 800 and the second DNN 300 .

제 1 DNN(800)은 구조적 손실 정보(1110), 복잡성 손실 정보(1120) 및 퀄리티 손실 정보(1130)에 기초하여 결정된 최종 손실 정보가 감소 또는 최소화되도록 파라미터를 갱신할 수 있다. 또한, 제 2 DNN(300)은 퀄리티 손실 정보(1130)가 감소 또는 최소화되도록 파라미터를 갱신할 수 있다.The first DNN 800 may update parameters such that the final loss information determined based on the structural loss information 1110 , the complexity loss information 1120 , and the quality loss information 1130 is reduced or minimized. Also, the second DNN 300 may update the parameter so that the quality loss information 1130 is reduced or minimized.

제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 훈련을 위한 최종 손실 정보는 아래의 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.Final loss information for training of the first DNN 800 and the second DNN 300 may be determined as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020105549897-pat00001
Figure 112020105549897-pat00001

상기 수학식 1에서, LossDS는 제 1 DNN(800)의 훈련을 위해 감소 또는 최소화되어야 할 최종 손실 정보를 나타내고, LossUS는 제 2 DNN(300)의 훈련을 위해 감소 또는 최소화되어야 할 최종 손실 정보를 나타낸다. 또한, a, b, c, d는 미리 결정된 소정의 가중치에 해당할 수 있다.In Equation 1, LossDS represents final loss information to be reduced or minimized for training of the first DNN 800, and LossUS represents final loss information to be reduced or minimized for training of the second DNN 300. indicates. Also, a, b, c, and d may correspond to predetermined weights.

즉, 제 1 DNN(800)은 수학식 1의 LossDS가 감소되는 방향으로 파라미터들을 갱신하고, 제 2 DNN(300)은 LossUS가 감소되는 방향으로 파라미터들을 갱신하게 된다. 훈련 과정에서 도출된 LossDS에 따라 제 1 DNN(800)의 파라미터들이 갱신되면, 갱신된 파라미터에 기초하여 획득되는 제 1 훈련 영상(1102)이 이전 훈련 과정에서의 제 1 훈련 영상(1102)과 달라지게 되고, 그에 따라 제 3 훈련 영상(1104) 역시 이전 훈련 과정에서의 제 3 훈련 영상(1104)과 달라지게 된다. 제 3 훈련 영상(1104)이 이전 훈련 과정에서의 제 3 훈련 영상(1104)과 달라지게 되면, 퀄리티 손실 정보(1130) 역시 새롭게 결정되며, 그에 따라 제 2 DNN(300)은 파라미터들을 갱신한다. 퀄리티 손실 정보(1130)가 새롭게 결정되면, LossDS 역시 새롭게 결정되므로, 제 1 DNN(800)은 새롭게 결정된 LossDS에 따라 파라미터들을 갱신한다. 즉, 제 1 DNN(800)의 파라미터 갱신은, 제 2 DNN(300)의 파라미터 갱신을 야기하고, 제 2 DNN(300)의 파라미터 갱신은 제 1 DNN(800)의 파라미터 갱신을 야기하는 것이다. 다시 말하면, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)은 퀄리티 손실 정보(1130)의 공유를 통해 연계 훈련되므로, 제 1 DNN(800)의 파라미터들과 제 2 DNN(300)의 파라미터들이 서로 연관성을 가지고 최적화될 수 있는 것이다.That is, the first DNN 800 updates parameters in a direction in which LossDS of Equation 1 is decreased, and the second DNN 300 updates parameters in a direction in which LossUS is decreased. When the parameters of the first DNN 800 are updated according to the LossDS derived in the training process, the first training image 1102 obtained based on the updated parameters is different from the first training image 1102 in the previous training process. and, accordingly, the third training image 1104 is also different from the third training image 1104 in the previous training process. When the third training image 1104 is different from the third training image 1104 in the previous training process, the quality loss information 1130 is also newly determined, and accordingly, the second DNN 300 updates the parameters. When the quality loss information 1130 is newly determined, since LossDS is also newly determined, the first DNN 800 updates parameters according to the newly determined LossDS. That is, the parameter update of the first DNN 800 causes the parameter update of the second DNN 300 , and the parameter update of the second DNN 300 causes the parameter update of the first DNN 800 . In other words, since the first DNN 800 and the second DNN 300 are jointly trained through sharing of the quality loss information 1130 , the parameters of the first DNN 800 and the parameters of the second DNN 300 are They can be optimized in relation to each other.

수학식 1을 참조하면, LossUS가 퀄리티 손실 정보(1130)에 따라 결정되는 것을 알 수 있으나, 이는 하나의 예시이며, LossUS는 구조적 손실 정보(1110) 및 복잡성 손실 정보(1120) 중 적어도 하나와, 퀄리티 손실 정보(1130)에 기초하여 결정될 수도 있다.Referring to Equation 1, it can be seen that LossUS is determined according to quality loss information 1130, but this is an example, and LossUS is at least one of structural loss information 1110 and complexity loss information 1120, It may be determined based on the quality loss information 1130 .

앞서, AI 복호화 장치(200)의 AI 설정부(238) 및 AI 부호화 장치(700)의 AI 설정부(718) 는 복수의 DNN 설정 정보를 저장하는 것으로 설명하였는데, AI 설정부(238) 및 AI 설정부(718)에 저장되는 복수의 DNN 설정 정보 각각을 훈련시키는 방법에 대해 설명한다.Previously, it has been described that the AI setting unit 238 of the AI decoding apparatus 200 and the AI setting unit 718 of the AI encoding apparatus 700 store a plurality of DNN setting information, the AI setting unit 238 and the AI A method of training each of the plurality of DNN configuration information stored in the setting unit 718 will be described.

수학식 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 제 1 DNN(800)의 경우, 제 1 훈련 영상(1102)의 구조적 정보와 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 정보 사이의 유사 정도(구조적 손실 정보(1110)), 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화 결과 획득되는 영상 데이터의 비트레이트(복잡성 손실 정보(1120)) 및 제 3 훈련 영상(1104)과 원본 훈련 영상(1101) 사이의 차이(퀄리티 손실 정보(1130))를 고려하여 파라미터를 갱신하게 된다. As described in relation to Equation 1, in the case of the first DNN 800, the degree of similarity between the structural information of the first training image 1102 and the structural information of the original training image 1101 (structural loss information 1110) ), the bit rate (complexity loss information 1120) of the image data obtained as a result of the first encoding of the first training image 1102 and the difference between the third training image 1104 and the original training image 1101 (quality loss) The parameter is updated in consideration of the information 1130).

자세히 설명하면, 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 정보와 유사하면서, 제 1 부호화를 하였을 때 획득되는 영상 데이터의 비트레이트가 작은 제 1 훈련 영상(1102)이 획득 가능하도록 하는 동시에, 제 1 훈련 영상(1102)을 AI 업스케일하는 제 2 DNN(300)이 원본 훈련 영상(1101)에 유사한 제 3 훈련 영상(1104)을 획득할 수 있도록, 제 1 DNN(800)의 파라미터가 갱신될 수 있다. In detail, the first training image 1102 similar to the structural information of the original training image 1101 and having a small bit rate of image data obtained when the first encoding is performed can be obtained, and at the same time, the first training image The parameters of the first DNN 800 may be updated so that the second DNN 300 that AI upscales 1102 may acquire a third training image 1104 similar to the original training image 1101 .

수학식 1의 a, b, c의 가중치가 조절됨으로써, 제 1 DNN(800)의 파라미터들이 최적화되는 방향이 상이해지게 된다. 예를 들어, b의 가중치를 높게 결정하는 경우, 제 3 훈련 영상(1104)의 퀄리티보다 비트레이트가 낮아지는 것에 더 중요도를 두고 제 1 DNN(800)의 파라미터가 갱신될 수 있다. 또한, c의 가중치를 높게 결정하는 경우, 비트레이트가 높아지는 것이나, 원본 훈련 영상(1101)의 구조적 정보가 유지되는 것보다 제 3 훈련 영상(1104)의 퀄리티가 증가하도록 하는 것에 더 중요도를 두고 제 1 DNN(800)의 파라미터가 갱신될 수 있다.By adjusting the weights of a, b, and c in Equation 1, the directions in which the parameters of the first DNN 800 are optimized are different. For example, when the weight of b is determined to be high, the parameter of the first DNN 800 may be updated with more importance on lowering the bit rate than the quality of the third training image 1104 . In addition, when the weight of c is determined to be high, it is more important to increase the quality of the third training image 1104 than to increase the bit rate or to maintain the structural information of the original training image 1101. 1 A parameter of the DNN 800 may be updated.

또한, 제 1 훈련 영상(1102)을 제 1 부호화하는데 이용되는 코덱의 타입에 따라 제 1 DNN(800)의 파라미터들이 최적화되는 방향이 상이해질 수 있다. 왜냐하면, 코덱의 종류에 따라, 제 2 DNN(300)으로 입력될 제 2 훈련 영상이 달라질 수 있기 때문이다.Also, the direction in which parameters of the first DNN 800 are optimized may be different according to the type of a codec used to first encode the first training image 1102 . This is because, depending on the type of codec, the second training image to be input to the second DNN 300 may vary.

즉, 가중치 a, 가중치 b, 가중치 c 및 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화를 위한 코덱의 종류에 기반하여 제 1 DNN(800)의 파라미터들과 제 2 DNN(300)의 파라미터들이 연계하여 갱신될 수 있는 것이다. 따라서, 가중치 a, 가중치 b, 가중치 c 각각을 소정의 값으로 결정하고, 코덱의 종류를 소정의 종류로 결정한 후, 제 1 DNN(800)과 제 2 DNN(300)을 훈련시키면, 서로 연계되어 최적화된 제 1 DNN(800)의 파라미터들과 제 2 DNN(300)의 파라미터들이 결정될 수 있다. That is, the parameters of the first DNN 800 and the parameters of the second DNN 300 are linked based on the weight a, the weight b, the weight c, and the type of the codec for the first encoding of the first training image 1102 . so it can be updated. Therefore, when each of the weight a, the weight b, and the weight c is determined as a predetermined value and the type of the codec is determined as the predetermined type, the first DNN 800 and the second DNN 300 are trained, they are linked to each other. Optimized parameters of the first DNN 800 and parameters of the second DNN 300 may be determined.

그리고, 가중치 a, 가중치 b, 가중치 c 및 코덱의 종류를 변경한 후, 제 1 DNN(800)과 제 2 DNN(300)을 훈련시키면, 서로 연계되어 최적화된 제 1 DNN(800)의 파라미터들과 제 2 DNN(300)의 파라미터들이 결정될 수 있다. 다시 말하면, 가중치 a, 가중치 b, 가중치 c 및 코덱의 종류 각각의 값을 변경하면서 제 1 DNN(800)과 제 2 DNN(300)을 훈련시키면 서로 연계되어 훈련된 복수의 DNN 설정 정보가 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)에서 결정될 수 있는 것이다.Then, when the first DNN 800 and the second DNN 300 are trained after changing the weight a, the weight b, the weight c, and the type of the codec, the parameters of the first DNN 800 are optimized in connection with each other. and parameters of the second DNN 300 may be determined. In other words, when the first DNN 800 and the second DNN 300 are trained while changing the respective values of the weight a, the weight b, the weight c, and the type of the codec, the plurality of DNN setting information trained in connection with each other is transmitted to the first It may be determined from the DNN 800 and the second DNN 300 .

앞서, 도 5와 관련하여 설명한 바와 같이, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 복수의 DNN 설정 정보들은 제 1 영상 관련 정보들에 매핑되어 있을 수 있다. 이러한 매핑 관계의 설정을 위해, 제 1 DNN(800)에서 출력되는 제 1 훈련 영상(1102)을 특정 비트레이트에 따라 특정 코덱으로 제 1 부호화하고, 제 1 부호화 결과 획득된 비트스트림을 제 1 복호화하여 획득한 제 2 훈련 영상을 제 2 DNN(300)으로 입력할 수 있다. 즉, 특정 해상도의 제 1 훈련 영상(1102)이 특정 코덱에 의해 특정 비트레이트로 제 1 부호화되도록 환경을 설정한 후, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)을 훈련시킴으로써, 제 1 훈련 영상(1102)의 해상도, 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화에 이용된 코덱의 종류 및 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화 결과 획득된 비트스트림의 비트레이트에 매핑된 DNN 설정 정보 쌍이 결정될 수 있는 것이다. 제 1 훈련 영상(1102)의 해상도, 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화에 이용된 코덱의 종류 및 제 1 훈련 영상(1102)의 제 1 부호화에 따라 획득되는 비트스트림의 비트레이트를 다양하게 변경시킴으로써, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 복수의 DNN 설정 정보들과 제 1 영상 관련 정보들 사이의 매핑 관계가 결정될 수 있다.As described above with reference to FIG. 5 , the plurality of DNN configuration information of the first DNN 800 and the second DNN 300 may be mapped to the first image related information. To establish such a mapping relationship, a first training image 1102 output from the first DNN 800 is first encoded with a specific codec according to a specific bit rate, and a bitstream obtained as a result of the first encoding is first decoded. The obtained second training image may be input to the second DNN 300 . That is, after setting the environment so that the first training image 1102 of a specific resolution is first encoded at a specific bit rate by a specific codec, by training the first DNN 800 and the second DNN 300 , the first DNN setting mapped to the resolution of the training image 1102, the type of codec used for the first encoding of the first training image 1102, and the bitrate of the bitstream obtained as a result of the first encoding of the first training image 1102 The information pair can be determined. The resolution of the first training image 1102, the type of codec used for the first encoding of the first training image 1102, and the bitrate of the bitstream obtained according to the first encoding of the first training image 1102 are varied. , a mapping relationship between a plurality of DNN configuration information of the first DNN 800 and the second DNN 300 and the first image related information may be determined.

도 12는 훈련 장치(1200)에 의한 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 훈련 과정을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining a training process of the first DNN 800 and the second DNN 300 by the training device 1200 .

도 11과 관련하여 설명한 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 훈련은 훈련 장치(1200)에 의해 수행될 수 있다. 훈련 장치(1200)는 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)을 포함한다. 훈련 장치(1200)는 예를 들어, AI 부호화 장치(700) 또는 별도의 서버일 수 있다. 훈련 결과 획득된 제 2 DNN(300)의 DNN 설정 정보들은 AI 복호화 장치(200)에 저장된다.The training of the first DNN 800 and the second DNN 300 described with reference to FIG. 11 may be performed by the training apparatus 1200 . The training device 1200 includes a first DNN 800 and a second DNN 300 . The training device 1200 may be, for example, the AI encoding device 700 or a separate server. The DNN setting information of the second DNN 300 obtained as a result of training is stored in the AI decoding apparatus 200 .

도 12를 참조하면, 훈련 장치(1200)는 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)의 DNN 설정 정보를 초기 세팅한다(S1240, S1245). 이에 의해, 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)은 미리 결정된 DNN 설정 정보에 따라 동작할 수 있다. DNN 설정 정보는 제 1 DNN(800) 및 2 DNN(300)에 포함되는 컨볼루션 레이어의 수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 개수, 컨볼루션 레이어별 필터 커널의 크기 및 각 필터 커널의 파라미터 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the training apparatus 1200 initially sets DNN configuration information of the first DNN 800 and the second DNN 300 ( S1240 , S1245 ). Accordingly, the first DNN 800 and the second DNN 300 may operate according to predetermined DNN configuration information. The DNN setting information includes at least the number of convolution layers included in the first DNN 800 and the second DNN 300, the number of filter kernels for each convolutional layer, the size of filter kernels for each convolutional layer, and parameters of each filter kernel. It can contain information about one.

훈련 장치(1200)는 원본 훈련 영상(1101)을 제 1 DNN(800)으로 입력한다(S1250). 원본 훈련 영상(1101)은 정지 영상 또는 동영상을 구성하는 적어도 하나의 프레임을 포함할 수 있다.The training apparatus 1200 inputs the original training image 1101 into the first DNN 800 (S1250). The original training image 1101 may include at least one frame constituting a still image or a moving image.

제 1 DNN(800)은 초기 세팅된 DNN 설정 정보에 따라 원본 훈련 영상(1101)을 처리하고, 원본 훈련 영상(1101)으로부터 AI 다운스케일된 제 1 훈련 영상(1102)을 출력한다(S1255). 도 12는 제 1 DNN(800)으로부터 출력된 제 1 훈련 영상(1102)이 제 2 DNN(300)으로 바로 입력되는 것으로 도시되어 있으나, 제 1 DNN(800)으로부터 출력된 제 1 훈련 영상(1102)이 훈련 장치(1200)에 의해 제 2 DNN(300)으로 입력될 수 있다. 또한, 훈련 장치(1200)는 제 1 훈련 영상(1102)을 소정의 코덱으로 제 1 부호화 및 제 1 복호화한 후, 제 2 훈련 영상을 제 2 DNN(300)으로 입력할 수 있다.The first DNN 800 processes the original training image 1101 according to the initially set DNN setting information, and outputs the AI downscaled first training image 1102 from the original training image 1101 ( S1255 ). 12 shows that the first training image 1102 output from the first DNN 800 is directly input to the second DNN 300 , but the first training image 1102 output from the first DNN 800 . ) may be input to the second DNN 300 by the training device 1200 . Also, the training apparatus 1200 may first encode and first decode the first training image 1102 using a predetermined codec, and then input the second training image to the second DNN 300 .

제 2 DNN(300)은 제 1 훈련 영상(1102) 또는 제 2 훈련 영상을 초기 세팅된 DNN 설정 정보에 따라 처리하고, 제 1 훈련 영상(1102) 또는 제 2 훈련 영상으로부터 AI 업스케일된 제 3 훈련 영상(1104)을 출력한다(S1260).The second DNN 300 processes the first training image 1102 or the second training image according to the initially set DNN setting information, and the AI upscaled third from the first training image 1102 or the second training image. A training image 1104 is output (S1260).

훈련 장치(1200)는 제 1 훈련 영상(1102)에 기초하여 복잡성 손실 정보(1120)를 산출한다(S1265).The training apparatus 1200 calculates complexity loss information 1120 based on the first training image 1102 (S1265).

훈련 장치(1200)는 축소 훈련 영상(1103)과 제 1 훈련 영상(1102)을 비교하여 구조적 손실 정보(1110)를 산출한다(S1270).The training apparatus 1200 calculates structural loss information 1110 by comparing the reduced training image 1103 with the first training image 1102 ( S1270 ).

훈련 장치(1200)는 원본 훈련 영상(1101)과 제 3 훈련 영상(1104)을 비교하여 퀄리티 손실 정보(1130)를 산출한다(S1275).The training apparatus 1200 calculates quality loss information 1130 by comparing the original training image 1101 and the third training image 1104 ( S1275 ).

제 1 DNN(800)은 최종 손실 정보에 기초한 역전사(back propagation) 과정을 통해 초기 세팅된 DNN 설정 정보를 갱신한다(S1280). 훈련 장치(1200)는 복잡성 손실 정보(1120), 구조적 손실 정보(1110) 및 퀄리티 손실 정보(1130)에 기초하여 제 1 DNN(800)의 훈련을 위한 최종 손실 정보를 산출할 수 있다.The first DNN 800 updates the initially set DNN configuration information through a back propagation process based on the final loss information (S1280). The training apparatus 1200 may calculate final loss information for training the first DNN 800 based on the complexity loss information 1120 , the structural loss information 1110 , and the quality loss information 1130 .

제 2 DNN(300)은 퀄리티 손실 정보 또는 최종 손실 정보에 기초한 역전사 과정을 통해 초기 세팅된 DNN 설정 정보를 갱신한다(S1285). 훈련 장치(1200)는 퀄리티 손실 정보(1130)에 기초하여 제 2 DNN(300)의 훈련을 위한 최종 손실 정보를 산출할 수 있다.The second DNN 300 updates the initially set DNN configuration information through a reverse transcription process based on quality loss information or final loss information (S1285). The training apparatus 1200 may calculate final loss information for training of the second DNN 300 based on the quality loss information 1130 .

이후, 훈련 장치(1200), 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)은 최종 손실 정보들이 최소화될 때까지 S1250 내지 S1285 과정을 반복하면서 DNN 설정 정보를 갱신한다. 이 때, 각 반복 과정 동안 제 1 DNN(800) 및 제 2 DNN(300)은 이전 과정에서 갱신된 DNN 설정 정보에 따라 동작한다.Thereafter, the training apparatus 1200, the first DNN 800, and the second DNN 300 update the DNN configuration information while repeating processes S1250 to S1285 until the final loss information is minimized. At this time, during each iteration process, the first DNN 800 and the second DNN 300 operate according to the DNN configuration information updated in the previous process.

아래의 표 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 원본 영상(105)을 AI 부호화 및 AI 복호화한 경우와, HEVC로 원본 영상(105)을 부호화 및 복호화한 경우의 효과를 나타낸다.Table 1 below shows the effects of AI encoding and AI decoding of the original image 105 and encoding and decoding of the original image 105 using HEVC according to an embodiment of the present disclosure.

[표 1][Table 1]

Figure 112020105549897-pat00002
Figure 112020105549897-pat00002

표 1에서 알 수 있듯이, 본 개시의 일 실시예에 따라 8K 해상도의 300개의 프레임들로 이루어진 컨텐츠들을 AI 부호화 및 AI 복호화한 경우의 주관적 화질이 HEVC로 부호화 및 복호화한 경우의 주관적 화질보다 높음에도, 비트레이트가 50% 이상 감소한 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, the subjective picture quality when AI encoding and AI decoding of contents consisting of 300 frames of 8K resolution according to an embodiment of the present disclosure is higher than the subjective picture quality when encoding and decoding using HEVC. , it can be seen that the bit rate is reduced by more than 50%.

한편, 전술한 AI 부호화 장치(700)는 원본 영상(105)을 제 1 DNN으로 처리하여 제 1 영상(115)을 획득하고, AI 복호화 장치(200)는 제 2 영상(135)을 제 2 DNN으로 처리하여 제 3 영상(145)을 획득한다. AI 부호화 및 AI 복호화의 대상인 원본 영상(105) 및 제 2 영상(135)이 직접 제 1 DNN과 제 2 DNN으로 입력되기 때문에, 제 1 DNN 및 제 2 DNN에서 수행되어야 하는 연산량이 많아질 수 있다. 예를 들어, 제 1 DNN은 제 1 영상(115)의 획득을 위해 원본 영상(105)의 해상도를 감소시켜야 하고, 제 2 DNN은 제 3 영상(145)의 획득을 위해 제 2 영상(135)의 해상도를 증가시켜야 한다. 즉, 제 1 DNN은 원본 영상(105)의 해상도를 감소시키는 연산을 필요로 하고, 제 2 DNN은 제 2 영상(135)의 해상도를 증가시키는 연산을 필요로 한다. 이러한 연산은 후술하는 전처리된 데이터에 기반한 AI 다운스케일 및 AI 업스케일 과정에서 생략될 수 있다.Meanwhile, the aforementioned AI encoding apparatus 700 processes the original image 105 as a first DNN to obtain a first image 115 , and the AI decoding apparatus 200 converts the second image 135 into a second DNN to obtain a third image 145 . Since the original image 105 and the second image 135, which are the objects of AI encoding and AI decoding, are directly input to the first DNN and the second DNN, the amount of calculations to be performed in the first DNN and the second DNN may increase. . For example, the first DNN needs to reduce the resolution of the original image 105 to acquire the first image 115 , and the second DNN requires the second image 135 to acquire the third image 145 . resolution should be increased. That is, the first DNN requires an operation to decrease the resolution of the original image 105 , and the second DNN requires an operation to increase the resolution of the second image 135 . These calculations may be omitted from the AI downscaling and AI upscaling processes based on preprocessed data, which will be described later.

또한, 전술한 제 1 DNN과 제 2 DNN은 모두 하나의 영상(즉, 원본 영상(105)과 제 2 영상(135))을 입력받아 처리하므로, AI 다운스케일 및 AI 업스케일의 대상이 되는 영상의 특성을 빠르게 파악하기 어렵다. 따라서, 영상 특성을 정확하게 반영한 AI 다운스케일 및 AI 업스케일을 수행하기 위해서는, 영상의 특성 추출을 위한 레이어를 제 1 DNN 및 제 2 DNN에 포함시켜야 하는데, 이는 제 1 DNN 및 제 2 DNN에 포함된 레이어의 개수를 증가시키는 원인이 될 수 있다.In addition, since the first DNN and the second DNN described above both receive and process one image (that is, the original image 105 and the second image 135), the image to be subjected to AI downscale and AI upscale It is difficult to quickly identify the characteristics of Therefore, in order to perform AI downscaling and AI upscaling that accurately reflect image characteristics, a layer for image characteristic extraction must be included in the first DNN and the second DNN, which are included in the first DNN and the second DNN. This may cause an increase in the number of layers.

즉, 전술한 AI 다운스케일 및 AI 업스케일 과정에 따르면, 제 1 DNN 및 제 2 DNN에 포함되어야 하는 레이어의 개수가 많아지고, 연산량도 많을 수 있으므로, 제 1 DNN 및 제 2 DNN을 저 복잡도로 구현할 필요가 있다.That is, according to the AI downscaling and AI upscaling process described above, the number of layers to be included in the first DNN and the second DNN increases and the amount of computation may be large, so that the first DNN and the second DNN are reduced in complexity. need to be implemented.

이하에서는, 도 13 내지 도 21을 참조하여, 저복잡도의 제 1 DNN 및 제 2 DNN을 이용한 AI 다운스케일 및 AI 업스케일 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, AI downscaling and AI upscaling processes using the first DNN and the second DNN of low complexity will be described with reference to FIGS. 13 to 21 .

도 13은 다른 실시예에 따른 AI 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.13 is a block diagram illustrating a configuration of an AI encoding apparatus according to another embodiment.

도 13을 참조하면, AI 부호화 장치(1300)는 AI 부호화부(1310) 및 전송부(1330)를 포함할 수 있다. AI 부호화부(1310)는 AI 다운스케일부(1312), 제 1 부호화부(1314), 데이터 처리부(1316) 및 AI 설정부(1318)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the AI encoding apparatus 1300 may include an AI encoding unit 1310 and a transmission unit 1330 . The AI encoder 1310 may include an AI downscaler 1312 , a first encoder 1314 , a data processor 1316 , and an AI setting unit 1318 .

AI 부호화부(1310) 및 전송부(1330)의 기능은 도 7과 관련하여 전술한 AI 부호화부(710) 및 전송부(730)의 기능과 동일할 수 있다. 즉, AI 부호화부(1310)의 AI 다운스케일부(1312)는 원본 영상(105)을 AI 다운스케일하여 제 1 영상(115)을 획득하고, 제 1 부호화부(1314)는 제 1 영상(115)을 제 1 부호화할 수 있다. AI 다운스케일과 관련된 AI 데이터와 제 1 부호화의 결과로 획득된 영상 데이터는 데이터 처리부(1316)로 전달된다. AI 설정부(1318)은 복수의 DNN 설정 정보 중 다운스케일 타겟에 대응하는 DNN 설정 정보를 획득하여 AI 다운스케일부(1312)로 전송한다. The functions of the AI encoder 1310 and the transmitter 1330 may be the same as those of the AI encoder 710 and the transmitter 730 described above with reference to FIG. 7 . That is, the AI downscaler 1312 of the AI encoder 1310 AI downscales the original image 105 to obtain the first image 115 , and the first encoder 1314 performs the AI downscale of the first image 115 . ) can be first encoded. AI data related to AI downscaling and image data obtained as a result of the first encoding are transmitted to the data processing unit 1316 . The AI setting unit 1318 acquires DNN setting information corresponding to the downscale target among a plurality of DNN setting information and transmits it to the AI downscale unit 1312 .

데이터 처리부(1316)는 영상 데이터와 AI 데이터를 포함하는 AI 부호화 데이터를 생성하여 전송부(1330)로 출력하고, 전숭부(1330)는 AI 부호화 데이터를 출력한다. AI 부호화부(1310) 및 전송부(1330)의 기능은 도 7과 관련하여 자세히 설명하였으므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.The data processing unit 1316 generates AI-encoded data including image data and AI data and outputs the generated AI-encoded data to the transmitter 1330 , and the transmission unit 1330 outputs the AI-encoded data. Since the functions of the AI encoder 1310 and the transmitter 1330 have been described in detail with reference to FIG. 7 , a detailed description thereof will be omitted here.

AI 다운스케일부(1312)를 도 7에 도시된 AI 다운스케일부(712)와 비교하면, AI 다운스케일부(1312)는 전처리부(1313)를 포함한다. Comparing the AI downscale unit 1312 with the AI downscale unit 712 shown in FIG. 7 , the AI downscale unit 1312 includes a preprocessor 1313 .

전처리부(1313)는 원본 영상(105)을 전처리하고, 전처리 결과로 획득된 데이터를 제 1 DNN에 입력한다. The preprocessor 1313 preprocesses the original image 105 and inputs data obtained as a result of the preprocessing into the first DNN.

일 실시예에서, 전처리 결과로 획득된 데이터는 원본 영상(105)의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 복수의 영상을 포함할 수 있다. 복수의 영상의 해상도는 원본 영상(105)의 해상도보다 작고 제 1 영상(115)의 해상도보다 클 수 있다. 또는 복수의 영상의 해상도는 제 1 영상(115)의 해상도와 동일할 수도 있다.In an embodiment, the data obtained as a result of the preprocessing may include a plurality of images having a resolution smaller than that of the original image 105 . The resolution of the plurality of images may be smaller than the resolution of the original image 105 and greater than the resolution of the first image 115 . Alternatively, the resolution of the plurality of images may be the same as the resolution of the first image 115 .

원본 영상(105)의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 복수의 영상이 제 1 DNN에 입력되기 때문에, 단일의 원본 영상(105)이 제 1 DNN에 입력되는 경우에 비해 제 1 DNN에서 수행되어야 하는 연산량을 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 원본 영상(105)을 제 1 DNN에 입력하는 경우에는 원본 영상(105)의 해상도를 제 1 영상(115)의 해상도로 감소시키는 연산이 필요하지만, 원본 영상(105)보다 작은 해상도를 갖는 영상들이 제 1 DNN에 입력되는 경우에는 영상의 해상도를 변경시키는 연산이 필요 없어지거나, 연산량이 감소될 수 있다.Since a plurality of images having a resolution smaller than that of the original image 105 are input to the first DNN, the amount of computation to be performed in the first DNN is reduced compared to a case in which a single original image 105 is input to the first DNN. can be reduced In other words, when the original image 105 is input to the first DNN, an operation for reducing the resolution of the original image 105 to that of the first image 115 is required, but a resolution smaller than that of the original image 105 is required. When the images having the images are input to the first DNN, the operation for changing the resolution of the image may not be necessary or the amount of computation may be reduced.

제 1 DNN에 포함되는 레이어의 개수는 연산량에 비례하므로, 제 1 DNN에서 수행되어야 하는 연산량을 감소시킴에 따라 제 1 DNN에 포함되는 레이어의 개수를 감소시킬 수 있다.Since the number of layers included in the first DNN is proportional to the amount of computation, the number of layers included in the first DNN may be reduced as the amount of computation to be performed in the first DNN is reduced.

전처리 결과로 획득된 복수의 영상 중 일부는 원본 영상(105)의 특징 맵을 포함할 수 있다. 특징 맵은 원본 영상(105)의 고유한 특성들, 예를 들어, 수직 방향 특성, 수평 방향 특성 또는 에지 특성 등을 나타낸다. 제 1 DNN는 원본 영상(105)으로부터 원본 영상(105)의 특성을 나타내는 특징 맵을 직접 획득할 필요없이 전처리부(1313)로부터 입력된 특징 맵을 이용하여 빠르게 원본 영상(105)의 특성을 파악할 수 있다.Some of the plurality of images obtained as a result of the preprocessing may include a feature map of the original image 105 . The feature map indicates unique characteristics of the original image 105 , for example, a vertical direction characteristic, a horizontal direction characteristic, or an edge characteristic. The first DNN quickly grasps the characteristics of the original image 105 by using the feature map input from the preprocessor 1313 without having to directly obtain a feature map representing the characteristics of the original image 105 from the original image 105 . can

즉, 일 실시예에 따르면, 원본 영상(105)의 해상도보다 작은 해상도를 가지면서, 일부가 특징 맵인 복수의 영상을 제 1 DNN으로 입력하므로, 제 1 DNN의 구조를 간략화할 수 있다.That is, according to an embodiment, since a plurality of images partially having a feature map while having a resolution smaller than that of the original image 105 are input to the first DNN, the structure of the first DNN can be simplified.

전처리부(1313)는 다수의 연산량을 필요로 하는, 훈련의 결과로 획득된 파라미터를 연산에 이용하는 신경망 대신 룰 기반의 방법(또는 레거시 방법으로도 참조됨)으로 원본 영상(105)을 전처리할 수 있다. 전처리에 레거시 방법을 이용하는 이유는, 신경망 기반으로 원본 영상(105)을 전처리하는 것은 원본 영상(105)을 직접 제 1 DNN으로 입력하는 것과 비교하여 연산량에 있어 큰 차이가 없을 수 있기 때문이다.The preprocessor 1313 may preprocess the original image 105 by a rule-based method (also referred to as a legacy method) instead of a neural network using parameters obtained as a result of training for calculation, which requires a large amount of computation. have. The reason for using the legacy method for preprocessing is that preprocessing the original image 105 based on a neural network may not have a significant difference in the amount of computation compared to directly inputting the original image 105 into the first DNN.

일 실시예에서, 전처리 결과로 획득된 데이터는 원본 영상(105)으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상과 원본 영상(105)에 대응하는 축소 특징 맵을 포함할 수 있다. 제 1 축소 영상은 원본 영상(105)을 레거시 스케일 방법으로 다운스케일하여 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 레거시 스케일 방법은 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법, 바이리니어(bilinear) 스케일 방법, 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법, 란조스(lanczos) 스케일 방법 및 스테어 스탭(stair step) 스케일 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In an embodiment, the data obtained as a result of the preprocessing may include a first reduced image downscaled from the original image 105 and a reduced feature map corresponding to the original image 105 . The first reduced image may be obtained by downscaling the original image 105 using a legacy scale method. In one embodiment, the legacy scale method is a near neighbor scale method, a bilinear scale method, a bicubic scale method, a lanczos scale method, and a stair step method. It may include at least one of a scale method.

제 1 축소 영상과 축소 특징 맵의 해상도는 원본 영상(105)의 해상도보다 작다. 예를 들어, 제 1 축소 영상과 축소 특징 맵의 해상도는 제 1 영상(115)의 해상도와 동일할 수 있다.The resolution of the first reduced image and the reduced feature map is smaller than the resolution of the original image 105 . For example, the resolution of the first reduced image and the reduced feature map may be the same as the resolution of the first image 115 .

제 1 DNN은 전처리부(1313)로부터 출력된 제 1 축소 영상과 축소 특징 맵을 처리하여 제 1 영상(115)을 획득한다. 전술한 바와 같이, 제 1 DNN은 복수의 DNN 설정 정보 중 다운스케일 타겟에 대응하는 DNN 설정 정보에 따라 동작할 수 있다.The first DNN processes the first reduced image output from the preprocessor 1313 and the reduced feature map to obtain the first image 115 . As described above, the first DNN may operate according to the DNN configuration information corresponding to the downscale target among the plurality of DNN configuration information.

이하에서는, 전처리부(1313)의 구성 및 전처리된 데이터를 처리하는 제 1 DNN의 구조에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the preprocessor 1313 and the structure of the first DNN for processing the preprocessed data will be described in detail.

도 14는 일 실시예에 따른 제 1 DNN(2400)을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for explaining an AI downscaling process using the first DNN 2400 according to an embodiment.

전처리부(1313)는 원본 영상(105)의 전처리를 위한 제 1 다운스케일러(1410), 제 2 다운스케일러(1430) 및 감산부(1450)를 포함한다.The preprocessor 1313 includes a first downscaler 1410 , a second downscaler 1430 , and a subtraction unit 1450 for preprocessing the original image 105 .

제 1 다운스케일러(1410) 및 제 2 다운스케일러(1430) 각각은 미리 결정된 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)을 다운스케일할 수 있다. 제 1 다운스케일러(1410) 및 제 2 다운스케일러(1430)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법(또는 레거시 스케일 방법으로도 참조됨)으로 원본 영상(105)을 다운스케일한다. Each of the first downscaler 1410 and the second downscaler 1430 may downscale the original image 105 according to a predetermined scaling method. The first downscaler 1410 and the second downscaler 1430 downscale the original image 105 using a rule-based scaling method (also referred to as a legacy scaling method).

일 실시예에서, 레거시 스케일 방법은 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법, 바이리니어(bilinear) 스케일 방법, 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법, 란조스(lanczos) 스케일 방법 및 스테어 스탭(stair step) 스케일 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the legacy scale method is a near neighbor scale method, a bilinear scale method, a bicubic scale method, a lanczos scale method, and a stair step method. It may include at least one of a scale method.

제 1 다운스케일러(1410) 및 제 2 다운스케일러(1430)는 서로 다른 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 다운스케일러(1410)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하고, 제 2 다운스케일러(1430)는 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일할 수 있다.The first downscaler 1410 and the second downscaler 1430 may downscale the original image 105 using different scaling methods. For example, the first downscaler 1410 downscales the original image 105 using a near-neighbor scale method, and the second downscaler 1430 uses a bicubic scale method for the original image. (105) can be downscaled.

제 1 다운스케일러(1410)는 원본 영상(105)을 다운스케일하여 제 1 축소 영상(1412)을 획득한다. 제 2 다운스케일러(1430)는 원본 영상(105)을 다운스케일하여 제 2 축소 영상(1432)을 획득한다. The first downscaler 1410 downscales the original image 105 to obtain a first reduced image 1412 . The second downscaler 1430 downscales the original image 105 to obtain a second reduced image 1432 .

감산부(1450)는 제 2 축소 영상(1432)과 제 1 축소 영상(1412) 사이의 잔차 영상을 축소 특징 맵(1452)으로 획득한다. 잔차 영상은 제 1 축소 영상(1412) 및 제 2 축소 영상(1432) 중 어느 하나의 영상의 픽셀 값들과 다른 하나의 영상의 픽셀 값들 사이의 차이 값들로 이루어질 수 있다.The subtractor 1450 obtains a residual image between the second reduced image 1432 and the first reduced image 1412 as the reduced feature map 1452 . The residual image may include difference values between pixel values of one of the first and second reduced images 1412 and 1432 and pixel values of the other image.

제 1 축소 영상(1412)과 축소 특징 맵(1452)은 결합(concatenate)(1470)되어 제 1 DNN(2400)으로 입력된다. 제 1 축소 영상(1412)의 개수와 축소 특징 맵(1452)의 개수의 합은 제 1 DNN(2400)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 14에서 제 1 DNN(2400)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(2410)의 5 x 5 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(2410)가 5 x 5 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 are concatenated 1470 and input to the first DNN 2400 . The sum of the number of first reduced images 1412 and the number of reduced feature maps 1452 should be equal to the number of input channels of the first layer of the first DNN 2400 . In FIG. 14 , 5 x 5 x 2n x k of the first convolutional layer 2410, which is the first layer of the first DNN 2400, is 2n with k filter kernels having a size of 5 x 5 in the first convolutional layer 2410. This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(2410)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 축소 영상(1412)의 개수와 축소 특징 맵(1452)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 축소 영상(1412)의 개수가 p개라면, 축소 특징 맵(1452)의 개수는 2n-p개이어야 한다.Since the number of input channels of the first convolutional layer 2410 is 2n, the sum of the number of first reduced images 1412 and the number of reduced feature maps 1452 should also be 2n. That is, if the number of first reduced images 1412 is p, the number of reduced feature maps 1452 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1410)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 p개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득한다. 그리고, 제 2 다운스케일러(1430)는 서로 다른 q개(q는 자연수)의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 q개의 제 2 축소 영상(1432)을 획득한다. 감산부(1450)는 p개의 제 1 축소 영상(1412)과 q개의 제 2 축소 영상(1432) 사이에서 2n-p개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. p개의 제 1 축소 영상(1412) 및 2n-p개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2400)으로 입력될 수 있다.In an embodiment, the first downscaler 1410 downscales the original image 105 using different p (p is a natural number) scale method to obtain p first reduced images 1412 . Then, the second downscaler 1430 downscales the original image 105 using q different scale methods (where q is a natural number) to obtain q second reduced images 1432 . The subtractor 1450 may acquire 2n-p residual images between the p first reduced images 1412 and q second reduced images 1432 . The p first reduced images 1412 and 2n-p residual images may be input to the first DNN 2400 .

다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1410)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 n개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득한다. 그리고, 제 2 다운스케일러(1430)는 어느 하나의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 1개의 제 2 축소 영상(1432)을 획득한다. 감산부(1450)는 n개의 제 1 축소 영상(1412) 각각과 1개의 제 2 축소 영상(1432) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1412) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2400)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first downscaler 1410 downscales the original image 105 using n different scaling methods to obtain n first reduced images 1412 . Then, the second downscaler 1430 downscales the original image 105 by any one of the scaling methods to obtain one second reduced image 1432 . The subtractor 1450 may obtain n residual images between each of the n first reduced images 1412 and one second reduced images 1432 . The n first reduced images 1412 and n residual images may be input to the first DNN 2400 .

또 다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1410)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 n개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득한다. 그리고, 제 2 다운스케일러(1430)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 n개의 제 2 축소 영상(1432)을 획득한다. 감산부(1450)는 n개의 제 1 축소 영상(1412)과 n개의 제 2 축소 영상(1432) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 감산부(1450)는 n개의 제 1 축소 영상(1412)과 n개의 제 2 축소 영상(1432)을 일대일로 매핑하고, 서로 매핑된 제 1 축소 영상(1412)들과 제 2 축소 영상(1432)들 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1412) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2400)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first downscaler 1410 downscales the original image 105 using n different scale methods to obtain n first reduced images 1412 . In addition, the second downscaler 1430 downscales the original image 105 using n different scaling methods to obtain n second reduced images 1432 . The subtractor 1450 may acquire n residual images between the n first reduced images 1412 and n second reduced images 1432 . For example, the subtractor 1450 maps n first reduced images 1412 and n second reduced images 1432 on a one-to-one basis, and maps the first reduced images 1412 and the second reduced images 1412 to each other. Among the images 1432 , n residual images may be obtained. The n first reduced images 1412 and n residual images may be input to the first DNN 2400 .

또 다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1410)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)으로부터 서로 다른 n개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득하고, 제 2 다운스케일러(1430)는 어느 하나의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 1개의 제 2 축소 영상(1432)을 획득한다. 그리고, 감산부(1450)는 n개의 제 1 축소 영상(1412) 각각과 1개의 제 2 축소 영상(1432) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1412) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2400)으로 입력될 수 있다. In another embodiment, the first downscaler 1410 obtains n different first reduced images 1412 from the original image 105 according to the near-near scale method, and the second downscaler 1430 One second reduced image 1432 is obtained by downscaling the original image 105 by any one of the scaling methods. In addition, the subtractor 1450 may obtain n residual images between each of the n first reduced images 1412 and one second reduced images 1432 . The n first reduced images 1412 and n residual images may be input to the first DNN 2400 .

니어리스트 네이버 스케일 방법에 따르면, 제 1 다운스케일러(1410)는 n개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득하기 위해, 원본 영상(105)에서 n개의 픽셀들을 포함하는 픽셀 그룹들을 결정하고, 각각의 픽셀 그룹에서 서로 다른 지점에 위치한 픽셀들로 이루어진 n개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득할 수 있다. n개의 픽셀들을 포함하는 픽셀 그룹들은 정사각형 블록 또는 직사각형 블록의 형태를 가질 수 있다.According to the near list neighbor scale method, the first downscaler 1410 determines pixel groups including n pixels in the original image 105 to obtain n first reduced images 1412, and each The n first reduced images 1412 including pixels located at different points in the pixel group may be acquired. Pixel groups including n pixels may have the form of a square block or a rectangular block.

예를 들어, 제 1 다운스케일러(1410)가 4개의 제 1 축소 영상(1412)을 획득하고자 하는 경우, 제 1 다운스케일러(1410)는 원본 영상(105) 내에서 서로 인접한 4개의 픽셀들을 포함하는 픽셀 그룹들을 결정한다. 여기서, 4개의 픽셀들을 포함하는 각 픽셀 그룹은 정사각형 블록의 형태를 가질 수 있다. 제 1 다운스케일러(1410)는 픽셀 그룹들 각각에 포함된 4개의 픽셀들 중 좌상측에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412), 우상측에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412), 좌하측에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412) 및 우하측에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412)을 획득할 수 있다. For example, when the first downscaler 1410 is to acquire four first reduced images 1412 , the first downscaler 1410 includes four pixels adjacent to each other in the original image 105 . Determine pixel groups. Here, each pixel group including four pixels may have the shape of a square block. The first downscaler 1410 includes a first reduced image 1412 including pixels located on the upper left and a first reduced image 1412 including pixels located on the upper right among four pixels included in each of the pixel groups. ), a first reduced image 1412 including pixels located on the lower left side and a first reduced image 1412 including pixels located on the lower right side may be obtained.

다른 예로, 4개의 픽셀들을 포함하는 각 픽셀 그룹이 직사각형 블록의 형태를 가지는 경우, 제 1 다운스케일러(1410)는 픽셀 그룹들 각각에 포함된 4개의 픽셀들 중 최상단(또는 가장 좌측)에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412), 위에서 두 번째 (또는 좌에서 두 번째)에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412), 위에서 세 번째 (또는 좌에서 세 번째)에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412) 및 최하단(또는 가장 우측)에 위치한 픽셀들로 이루어진 제 1 축소 영상(1412)을 획득할 수 있다.As another example, when each pixel group including 4 pixels has the shape of a rectangular block, the first downscaler 1410 is a pixel located at the top (or the leftmost) among 4 pixels included in each of the pixel groups. A first reduced image 1412 consisting of The formed first reduced image 1412 and the first reduced image 1412 including pixels located at the lowermost (or rightmost) side may be obtained.

전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도에 따라 제 1 축소 영상(1412) 및 제 2 축소 영상(1432)의 해상도를 결정할 수 있다. 일 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/2인 경우, 제 1 축소 영상(1412) 및 제 2 축소 영상(1432)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1410) 및 제 2 다운스케일러(1430)는 각각 원본 영상(105)으로부터 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1412)과 제 2 축소 영상(1432)을 획득할 수 있다. The preprocessor 1313 may determine the resolutions of the first reduced image 1412 and the second reduced image 1432 according to the target resolution of the first image 115 . For example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/2, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1412 and the second reduced image 1432 . ) may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . In addition, the first downscaler 1410 and the second downscaler 1430 obtain a first reduced image 1412 and a second reduced image 1432, each having a resolution reduced by 1/2 times from the original image 105 , respectively. can do.

다른 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/4인 경우, 제 1 축소 영상(1412) 및 제 2 축소 영상(1432)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1410) 및 제 2 다운스케일러(1430)는 각각 원본 영상(105)으로부터 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1412)과 제 2 축소 영상(1432)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 1 DNN(2400)은 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/4배만큼 감소한 제 1 영상(115)을 획득하기 위해, 제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)의 해상도를 1/2배만큼 감소시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/4, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1412 and the second reduced image 1432 . ) may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . In addition, the first downscaler 1410 and the second downscaler 1430 obtain a first reduced image 1412 and a second reduced image 1432, each having a resolution reduced by 1/2 times from the original image 105 , respectively. can do. In this case, the first DNN 2400 uses the first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 to obtain the first image 115 whose resolution is reduced by a factor of 1/4 compared to the original image 105 . An operation for reducing the resolution by 1/2 can be performed.

제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)은 제 1 컨볼루션 레이어(2410)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(2410)는 5 x 5의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(2420)로 입력된다. The first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 are input to the first convolutional layer 2410 . The first convolutional layer 2410 performs convolution processing on the first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 using k filter kernels having a size of 5×5. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 2420 .

제 1 활성화 레이어(2420)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(2420)는 제 1 컨볼루션 레이어(2410)로부터 출력되는 특징 맵들의 샘플 값들을 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특징 맵들의 샘플 값들 중 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2420)에 의해 활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로 전달되고, 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2420)에 의해 비활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로 전달되지 않는다. 제 1 컨볼루션 레이어(2410)로부터 출력되는 특징 맵들이 나타내는 정보가 제 1 활성화 레이어(2420)에 의해 강조된다.The first activation layer 2420 may provide a non-linear characteristic to the k feature maps. The first activation layer 2420 determines whether to transfer sample values of the feature maps output from the first convolution layer 2410 to the second convolution layer 2430 . For example, some sample values among the sample values of the feature maps are activated by the first activation layer 2420 and transmitted to the second convolution layer 2430 , and some sample values are activated by the first activation layer 2420 . It is deactivated and is not transmitted to the second convolutional layer 2430 . Information indicated by the feature maps output from the first convolutional layer 2410 is emphasized by the first activation layer 2420 .

제 1 활성화 레이어(2420)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로 입력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(2430)는 5 x 5의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 1개의 영상이 출력된다.The output of the first activation layer 2420 is input to the second convolution layer 2430 . The second convolution layer 2430 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 5×5. As a result of the convolution process, one image is output from the second convolutional layer 2430 .

제 2 다운스케일러(1430)에 의해 획득된 제 2 축소 영상(1432)이 제 2 컨볼루션 레이어(2430)에서 출력된 영상과 합해짐으로써 제 1 영상(115)이 획득될 수 있다. 여기서, 제 2 축소 영상(1432)과 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 출력된 영상이 합해진다는 것은, 두 영상의 픽셀 값들이 서로 더해져 하나의 영상이 획득된다는 것을 의미할 수 있다. 두 영상이 합해지는 것과 두 영상이 결합(concatenate)된다는 것은 서로 다른 의미를 갖는다. 구체적으로, 두 영상이 결합된다는 것은 두 영상이 함께 레이어에 입력된다는 것을 의미하며, 두 영상이 합해진다는 것은 두 영상의 픽셀 값들이 서로 더해져 하나의 영상이 생성된다는 것을 의미한다.The first image 115 may be obtained by combining the second reduced image 1432 obtained by the second downscaler 1430 with the image output from the second convolutional layer 2430 . Here, the summing of the second reduced image 1432 and the images output from the second convolutional layer 2430 may mean that one image is obtained by adding pixel values of the two images to each other. Concatenating two images and concatenating two images have different meanings. Specifically, combining two images means that the two images are input to a layer together, and combining two images means that pixel values of the two images are added to each other to generate one image.

일 실시예에서, 제 2 축소 영상(1432)의 해상도와 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 출력된 영상의 해상도가 서로 다른 경우, 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 출력된 영상의 해상도에 맞춰 제 2 축소 영상(1432)의 해상도가 스케일링될 수 있다.In an embodiment, when the resolution of the second reduced image 1432 and the resolution of the image output from the second convolutional layer 2430 are different from each other, in accordance with the resolution of the image output from the second convolution layer 2430 The resolution of the second reduced image 1432 may be scaled.

구현예에 따라, 제 2 축소 영상(1432)이 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 출력된 영상과 합해지지 않고, 제 2 컨볼루션 레이어(2430)로부터 출력된 영상이 제 1 영상(115)으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, the second reduced image 1432 is not combined with the image output from the second convolution layer 2430 , and the image output from the second convolution layer 2430 is converted to the first image 115 . can be decided.

도 14는 제 1 DNN(2400)이 두 개의 컨볼루션 레이어(2410, 2430)와 한 개의 활성화 레이어(2420)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 1 DNN(2400)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 1 DNN(2400)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.14 illustrates that the first DNN 2400 includes two convolutional layers 2410 and 2430 and one activation layer 2420, but this is only an example, and according to an implementation, The number of solution layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an embodiment, the first DNN 2400 may be implemented through a recurrent neural network (RNN). That is, the CNN structure of the first DNN 2400 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 14는 컨볼루션 레이어(2410, 2430)의 필터 커널의 크기가 5x5인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.14 shows that the filter kernels of the convolutional layers 2410 and 2430 have a size of 5x5, but this is only an example, and the size of the filter kernels used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

전술한 바와 같이, 제 1 DNN(2400)으로 입력되는 제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)은 원본 영상(105)의 해상도보다 작은 해상도를 가지므로, 제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)을 처리하기 위한 제 1 DNN(2400)에서의 연산량이 감소할 수 있다. 구체적으로, 소정 스트라이드에 따라 필터 커널이 이동하며 입력 데이터와의 컨볼루션 연산이 수행되는 경우, 입력 데이터의 해상도가 크면 컨볼루션 연산의 횟수가 증가할 수 밖에 없다. 그러나, 일 실시예에서는 원본 영상(105)의 전처리를 통해 해상도가 감소한 제 1 축소 영상(1412) 및 축소 특징 맵(1452)이 제 1 DNN(2400)으로 입력되므로, 컨볼루션 연산의 횟수가 감소될 수 있다. As described above, since the first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 input to the first DNN 2400 have a resolution smaller than that of the original image 105, the first reduced image 1412 and the amount of computation in the first DNN 2400 for processing the reduced feature map 1452 may be reduced. Specifically, when the filter kernel moves according to a predetermined stride and a convolution operation with input data is performed, if the resolution of the input data is high, the number of convolution operations is inevitably increased. However, in an embodiment, since the first reduced image 1412 and the reduced feature map 1452 whose resolution is reduced through preprocessing of the original image 105 are input to the first DNN 2400, the number of convolution operations is reduced. can be

또한, 일 실시예에서, 원본 영상(105)으로부터 축소된 제 1 축소 영상(1412)뿐만 아니라, 원본 영상(105)의 고유한 특성들, 예를 들어, 수직 방향 특성, 수평 방향 특성 또는 에지 특성 등을 나타내는 축소 특징 맵(1452)이 제 1 DNN(2400)으로 입력되기 때문에, 하나의 정보(즉, 원본 영상)를 이용하는 것과 비교하여 제 1 DNN(2400)의 훈련이 간소화될 수 있다. 또한, 원본 영상(105)의 특성을 나타내는 다양한 데이터가 제 1 DNN(2400)으로 입력되므로, 적은 개수의 레이어를 포함하는 제 1 DNN(2400)만으로도 원본 영상(105)과의 동일성이 유지되는 제 1 영상(115) 및 제 3 영상(145)이 획득될 수 있다.Also, according to an embodiment, in addition to the first reduced image 1412 reduced from the original image 105 , intrinsic characteristics of the original image 105 , for example, a vertical direction characteristic, a horizontal direction characteristic, or an edge characteristic Since the reduced feature map 1452 representing the etc. is input to the first DNN 2400 , training of the first DNN 2400 may be simplified compared to using one piece of information (ie, an original image). In addition, since various data representing characteristics of the original image 105 are input to the first DNN 2400 , the first DNN 2400 including a small number of layers maintains the sameness with the original image 105 . A first image 115 and a third image 145 may be acquired.

도 15는 다른 실시예에 따른 제 1 DNN(2500)을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for explaining an AI downscaling process using the first DNN 2500 according to another embodiment.

전처리부(1313)는 원본 영상(105)의 전처리를 위한 제 1 다운스케일러(1510), 제 2 다운스케일러(1530), 업스케일러(1550), 제 3 다운스케일러(1570) 및 감산부(1590)를 포함할 수 있다.The preprocessor 1313 includes a first downscaler 1510 , a second downscaler 1530 , an upscaler 1550 , a third downscaler 1570 and a subtraction unit 1590 for preprocessing the original image 105 . may include.

제 1 다운스케일러(1510)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)을 다운스케일할 수 있다. 제 1 다운스케일러(1510)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일한다. The first downscaler 1510 may downscale the original image 105 according to a predetermined scaling method. The first downscaler 1510 downscales the original image 105 using a rule-based scaling method.

제 2 다운스케일러(1530) 및 업스케일러(1550)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)을 다운스케일 및 업스케일할 수 있다.The second downscaler 1530 and the upscaler 1550 may downscale and upscale the original image 105 according to a predetermined scaling method.

제 1 다운스케일러(1510)에서 이용되는 스케일 방법과 제 2 다운스케일러(1530) 및 업스케일러(1550)에서 이용되는 스케일 방법은 서로 동일할 수도, 서로 상이할 수도 있다.The scale method used in the first downscaler 1510 and the scale method used in the second downscaler 1530 and the upscaler 1550 may be the same or different from each other.

제 2 다운스케일러(1530) 및 업스케일러(1550)의 다운스케일 및 업스케일에 따라 원본 영상(105)으로부터 변경된 변형 영상(1552)이 획득된다. 변형 영상(1552)의 해상도는 원본 영상(105)의 해상도와 동일할 수 있다. 제 2 다운스케일러(1530) 및 업스케일러(1550)는 원본 영상(105)의 퀄리티 저감(degradation)을 위한 것으로서, 원본 영상(105) 내 적어도 일부의 픽셀 값들이 제 2 다운스케일러(1530) 및 업스케일러(1550)에 의해 변경될 수 있다. A modified image 1552 is obtained from the original image 105 according to the downscale and upscale of the second downscaler 1530 and the upscaler 1550 . The resolution of the modified image 1552 may be the same as the resolution of the original image 105 . The second downscaler 1530 and the upscaler 1550 are for quality degradation of the original image 105 , and at least some pixel values in the original image 105 are generated by the second downscaler 1530 and the upscaler 1530 . It may be changed by the scaler 1550 .

제 3 다운스케일러(1570)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 변형 영상(1552)을 다운스케일할 수 있다. 제 3 다운스케일러(1570)는 룰 기반의 스케일 방법으로 변형 영상(1552)을 다운스케일한다.The third downscaler 1570 may downscale the deformed image 1552 according to a predetermined scaling method. The third downscaler 1570 downscales the transformed image 1552 using a rule-based scaling method.

제 1 다운스케일러(1510) 및 제 3 다운스케일러(1570)는 서로 동일한 스케일 방법으로 원본 영상(105) 및 변형 영상(1552)을 각각 다운스케일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 다운스케일러(1510) 및 제 3 다운스케일러(1570)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 원본 영상(105) 및 변형 영상(1552)을 각각 다운스케일할 수 있다.The first downscaler 1510 and the third downscaler 1570 may downscale the original image 105 and the transformed image 1552 by the same scaling method, respectively. For example, the first downscaler 1510 and the third downscaler 1570 may downscale the original image 105 and the transformed image 1552 using a near-neighbor scale method, respectively.

구현예에 따라, 제 1 다운스케일러(1510) 및 제 3 다운스케일러(1570)는 서로 다른 스케일 방법으로 원본 영상(105) 및 변형 영상(1552)을 각각 다운스케일할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 다운스케일러(1510)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하고, 제 3 다운스케일러(1570)는 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법으로 변형 영상(1552)을 다운스케일할 수 있다.According to an embodiment, the first downscaler 1510 and the third downscaler 1570 may downscale the original image 105 and the transformed image 1552 by different scaling methods, respectively. For example, the first downscaler 1510 downscales the original image 105 using a near-neighbor scale method, and the third downscaler 1570 uses a bicubic scale method to downscale the transformed image. (1552) can be downscaled.

감산부(1590)는 제 1 다운스케일러(1510)에 의해 획득된 제 1 축소 영상(1512)과 제 3 다운스케일러(1570)에 의해 획득된 제 2 축소 영상(1572) 사이의 잔차 영상을 축소 특징 맵(1592)으로 획득한다. 잔차 영상은 제 1 축소 영상(1512) 및 제 2 축소 영상(1572) 중 어느 하나의 영상의 픽셀 값들과 다른 하나의 영상의 픽셀 값들 사이의 차이 값들로 이루어질 수 있다.The subtraction unit 1590 reduces the residual image between the first reduced image 1512 obtained by the first downscaler 1510 and the second reduced image 1572 obtained by the third downscaler 1570 . Acquired as a map (1592). The residual image may include difference values between pixel values of one of the first and second reduced images 1512 and 1572 and pixel values of the other image.

제 1 축소 영상(1512)과 축소 특징 맵(1592)은 결합(concatenate)(1595)되어 제 1 DNN(2500)으로 입력된다. 제 1 축소 영상(1512)의 개수와 축소 특징 맵(1592)의 개수의 합은 제 1 DNN(2500)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 15에서 제 1 DNN(2500)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(2510)의 5 x 5 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(2510)가 5 x 5 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The first reduced image 1512 and the reduced feature map 1592 are concatenated 1595 and input to the first DNN 2500 . The sum of the number of first reduced images 1512 and the number of reduced feature maps 1592 should be equal to the number of input channels of the first layer of the first DNN 2500 . In FIG. 15 , 5 x 5 x 2n x k of the first convolutional layer 2510 that is the first layer of the first DNN 2500 is 2n with k filter kernels having a size of 5 x 5 in the first convolutional layer 2510 . This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(2510)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 축소 영상(1512)의 개수와 축소 특징 맵(1592)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 축소 영상(1512)의 개수가 p개라면, 축소 특징 맵(1592)의 개수는 2n-p개이어야 한다.Since the number of input channels of the first convolutional layer 2510 is 2n, the sum of the number of first reduced images 1512 and the number of reduced feature maps 1592 should also be 2n. That is, if the number of first reduced images 1512 is p, the number of reduced feature maps 1592 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1510)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 p개의 제 1 축소 영상(1512)을 획득한다. 그리고, 제 3 다운스케일러(1570)는 서로 다른 q개(q는 자연수)의 스케일 방법으로 변형 영상(1552)을 다운스케일하여 q개의 제 2 축소 영상(1572)을 획득한다. 감산부(1590)는 p개의 제 1 축소 영상(1512)과 q개의 제 2 축소 영상(1572) 사이에서 2n-p개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. p개의 제 1 축소 영상(1512) 및 2n-p개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2500)으로 입력될 수 있다.In an embodiment, the first downscaler 1510 downscales the original image 105 using different p (p is a natural number) scaling method to obtain p first reduced images 1512 . In addition, the third downscaler 1570 downscales the transformed image 1552 using q different scale methods (where q is a natural number) to obtain q second reduced images 1572 . The subtractor 1590 may acquire 2n-p residual images between the p first reduced images 1512 and q second reduced images 1572 . The p first reduced images 1512 and 2n-p residual images may be input to the first DNN 2500 .

다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1510)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 n개의 제 1 축소 영상(1512)을 획득한다. 그리고, 제 3 다운스케일러(1570)는 어느 하나의 스케일 방법으로 변형 영상(1552)을 다운스케일하여 1개의 제 2 축소 영상(1572)을 획득한다. 감산부(1590)는 n개의 제 1 축소 영상(1512) 각각과 1개의 제 2 축소 영상(1572) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1512) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2500)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first downscaler 1510 downscales the original image 105 using n different scale methods to obtain n first reduced images 1512 . Then, the third downscaler 1570 downscales the transformed image 1552 by any one scaling method to obtain one second reduced image 1572 . The subtractor 1590 may obtain n residual images between each of the n first reduced images 1512 and one second reduced images 1572 . The n first reduced images 1512 and n residual images may be input to the first DNN 2500 .

또 다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1510)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 n개의 제 1 축소 영상(1512)을 획득한다. 그리고, 제 3 다운스케일러(1570)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 변형 영상(1552)을 다운스케일하여 n개의 제 2 축소 영상(1572)을 획득한다. 감산부(1590)는 n개의 제 1 축소 영상(1512)과 n개의 제 2 축소 영상(1572) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 감산부(1590)는 n개의 제 1 축소 영상(1512)과 n개의 제 2 축소 영상(1572)을 일대일로 매핑하고, 서로 매핑된 제 1 축소 영상들(1512)과 제 2 축소 영상들(1572) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1512) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2500)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first downscaler 1510 downscales the original image 105 using n different scale methods to obtain n first reduced images 1512 . Then, the third downscaler 1570 downscales the transformed image 1552 using n different scale methods to obtain n second reduced images 1572 . The subtractor 1590 may obtain n residual images between the n first reduced images 1512 and n second reduced images 1572 . For example, the subtractor 1590 maps n first reduced images 1512 and n second reduced images 1572 one-to-one, and maps the first reduced images 1512 and the second reduced images 1572 to each other. Among the images 1572 , n residual images may be obtained. The n first reduced images 1512 and n residual images may be input to the first DNN 2500 .

또 다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1510)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)으로부터 서로 다른 n개의 제 1 축소 영상(1512)을 획득하고, 제 3 다운스케일러(1570)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 변형 영상(1552)으로부터 서로 다른 n개의 제 2 축소 영상(1572)을 획득한다. 그리고, 감산부(1590)는 n개의 제 1 축소 영상(1512)과 n개의 제 2 축소 영상(1572) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 축소 영상(1512) 및 n개의 잔차 영상은 제 1 DNN(2500)으로 입력될 수 있다. 니어리스트 네이버 스케일 방법에 대해서는 도 14와 관련하여 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다. In another embodiment, the first downscaler 1510 obtains n different first reduced images 1512 from the original image 105 according to the near list neighbor scale method, and the third downscaler 1570 According to the near list neighbor scale method, n different second reduced images 1572 are obtained from the transformed image 1552 . In addition, the subtractor 1590 may obtain n residual images between the n first reduced images 1512 and n second reduced images 1572 . The n first reduced images 1512 and n residual images may be input to the first DNN 2500 . Since the near list neighbor scale method has been described with reference to FIG. 14 , a detailed description thereof will be omitted.

전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도에 따라 제 1 축소 영상(1512) 및 제 2 축소 영상(1572)의 해상도를 결정할 수 있다. 일 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/2인 경우, 제 1 축소 영상(1512) 및 제 2 축소 영상(1572)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1510) 및 제 3 다운스케일러(1570)는 각각 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1512)과 제 2 축소 영상(1572)을 획득할 수 있다. The preprocessor 1313 may determine the resolutions of the first reduced image 1512 and the second reduced image 1572 according to the target resolution of the first image 115 . For example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/2, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1512 and the second reduced image 1572 . ) may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . In addition, the first downscaler 1510 and the third downscaler 1570 acquire a first reduced image 1512 and a second reduced image 1572, each having a resolution reduced by 1/2 compared to the original image 105 , respectively. can do.

다른 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/4인 경우, 제 1 축소 영상(1512) 및 제 2 축소 영상(1572)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1510) 및 제 3 다운스케일러(1570)는 각각 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1512)과 제 2 축소 영상(1572)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 1 DNN(2500)은 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/4배만큼 감소한 제 1 영상(115)을 획득하기 위해, 제 1 축소 영상(1512) 및 축소 특징 맵(1592)의 해상도를 1/2배만큼 감소시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/4, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1512 and the second reduced image 1572 . ) may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . In addition, the first downscaler 1510 and the third downscaler 1570 acquire a first reduced image 1512 and a second reduced image 1572, each having a resolution reduced by 1/2 compared to the original image 105 , respectively. can do. In this case, in order to obtain the first image 115 whose resolution is reduced by a factor of 1/4 compared to the original image 105 , the first DNN 2500 performs the first reduced image 1512 and the reduced feature map 1592 . An operation for reducing the resolution by 1/2 can be performed.

제 1 축소 영상(1512) 및 축소 특징 맵(1592)은 제 1 컨볼루션 레이어(2510)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(2510)는 5 x 5의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 축소 영상(1512) 및 축소 특징 맵(1592)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(2520)로 입력된다. The first reduced image 1512 and the reduced feature map 1592 are input to the first convolutional layer 2510 . The first convolutional layer 2510 performs convolution processing on the first reduced image 1512 and the reduced feature map 1592 using k filter kernels having a size of 5×5. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 2520 .

제 1 활성화 레이어(2520)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(2520)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로 입력된다. The first activation layer 2520 may provide a non-linear characteristic to the k feature maps. An output of the first activation layer 2520 is input to the second convolution layer 2530 .

제 2 컨볼루션 레이어(2530)는 5 x 5의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 1개의 영상이 출력된다.The second convolution layer 2530 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 5×5. As a result of the convolution process, one image is output from the second convolutional layer 2530 .

제 2 다운스케일러(1530)에 의해 획득된 축소 영상은 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 출력된 영상과 합해짐으로써 제 1 영상(115)이 획득될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 다운스케일러(1530)에 의해 획득된 축소 영상의 해상도와 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 출력된 영상의 해상도가 서로 다른 경우, 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 출력된 영상의 해상도에 맞춰 제 2 다운스케일러(1530)에 의해 획득된 축소 영상의 해상도가 스케일링될 수 있다. 구현예에 따라, 제 2 다운스케일러(1530)가 제 1 영상(115)의 해상도에 맞춰 원본 영상(105)을 다운스케일할 수도 있다. 이 경우, 업스케일러(1550)는 원본 영상(105)의 해상도에 맞춰 제 2 다운스케일러(1530)에 의해 획득된 축소 영상을 업스케일할 수 있다.The first image 115 may be obtained by combining the reduced image obtained by the second downscaler 1530 with an image output from the second convolution layer 2530 . In an embodiment, when the resolution of the reduced image obtained by the second downscaler 1530 and the resolution of the image output from the second convolution layer 2530 are different from each other, output from the second convolution layer 2530 The resolution of the reduced image obtained by the second downscaler 1530 may be scaled according to the resolution of the converted image. According to an embodiment, the second downscaler 1530 may downscale the original image 105 to match the resolution of the first image 115 . In this case, the upscaler 1550 may upscale the reduced image acquired by the second downscaler 1530 according to the resolution of the original image 105 .

구현예에 따라, 제 2 다운스케일러(1530)에 의해 획득된 축소 영상이 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 출력된 영상과 합해지지 않고, 제 2 컨볼루션 레이어(2530)로부터 출력된 영상이 제 1 영상(115)으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, the reduced image obtained by the second downscaler 1530 is not combined with the image output from the second convolution layer 2530, and the image output from the second convolution layer 2530 is One image 115 may be determined.

도 15는 제 1 DNN(2500)이 두 개의 컨볼루션 레이어(2510, 2530)와 한 개의 활성화 레이어(2520)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라서, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 1 DNN(2500)은 RNN을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 1 DNN(2500)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.15 shows that the first DNN 2500 includes two convolutional layers 2510 and 2530 and one activation layer 2520, but this is only an example, and according to an implementation, The number of solution layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an implementation, the first DNN 2500 may be implemented through an RNN. That is, the CNN structure of the first DNN 2500 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 15는 컨볼루션 레이어(2510, 2530)의 필터 커널의 크기가 5x5인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.15 shows that the size of the filter kernel of the convolutional layers 2510 and 2530 is 5x5, this is only an example, and the size of the filter kernel used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

도 16은 또 다른 실시예에 따른 제 1 DNN(2600)을 이용한 AI 다운스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.16 is a diagram for explaining an AI downscaling process using the first DNN 2600 according to another embodiment.

전처리부(1313)는 원본 영상(105)의 전처리를 위한 제 1 다운스케일러(1610), 특징 맵 획득부(1630) 및 제 2 다운스케일러(1650)를 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 제 2 다운스케일러(1650)는 전처리부(1313)에 포함되지 않을 수 있다.The preprocessor 1313 may include a first downscaler 1610 , a feature map obtainer 1630 , and a second downscaler 1650 for preprocessing the original image 105 . Depending on the embodiment, the second downscaler 1650 may not be included in the preprocessor 1313 .

제 1 다운스케일러(1610)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)을 다운스케일할 수 있다. 제 1 다운스케일러(1610)는 룰 기반의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일한다. The first downscaler 1610 may downscale the original image 105 according to a predetermined scaling method. The first downscaler 1610 downscales the original image 105 using a rule-based scaling method.

특징 맵 획득부(1630)는 미리 결정된 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 원본 영상(105)으로부터 축소 특징 맵(1632)을 생성한다. 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 생성된 영상이 제 1 다운스케일러(1610)에 의해 획득된 제 1 축소 영상(1612)의 해상도와 상이한 경우, 특징 맵 획득부(1630)는 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 생성된 영상의 해상도를 제 1 축소 영상(1612)의 해상도에 맞춰 스케일할 수 있다.The feature map obtainer 1630 generates a reduced feature map 1632 from the original image 105 according to a predetermined feature map extraction algorithm. When the image generated according to the feature map extraction algorithm is different from the resolution of the first reduced image 1612 acquired by the first downscaler 1610, the feature map acquisition unit 1630 is generated according to the feature map extraction algorithm. The resolution of the image may be scaled according to the resolution of the first reduced image 1612 .

일 실시예에서, 특징 맵 획득부(1630)는 에지 검출 알고리즘에 따라 생성된 에지 맵을 축소 특징 맵(1632)으로 획득할 수 있다. 에지 검출 알고리즘은, 소벨(sobel) 알고리즘, 프리윗(prewitt) 알고리즘, 로버츠(Roberts) 알고리즘, 컴퍼스(compass) 알고리즘 또는 캐니(canny) 알고리즘을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. In an embodiment, the feature map acquirer 1630 may acquire the edge map generated according to the edge detection algorithm as the reduced feature map 1632 . The edge detection algorithm may include, but is not limited to, a Sobel algorithm, a prewitt algorithm, a Roberts algorithm, a compass algorithm, or a canny algorithm.

에지 맵은 원본 영상(105)의 에지 특성, 예를 들어, 상하 방향의 밝기 변화량, 좌우 방향의 밝기 변화량 등을 잘 보여주므로, 이러한 에지 맵이 축소 특징 맵(1632)으로서 제 1 DNN(2600)에 입력됨에 따라, 영상 특성을 고려한 AI 다운스케일이 보다 신속하게 수행될 수 있다. The edge map shows the edge characteristics of the original image 105, for example, the amount of brightness change in the vertical direction, the amount of brightness change in the left and right directions, etc., so this edge map is the reduced feature map 1632 and the first DNN 2600 As input to , AI downscaling in consideration of image characteristics can be performed more quickly.

일 실시예에서, 특징 맵 획득부(1630)는 원본 영상(105)을 신경망으로 처리하여 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수도 있다. 예를 들어, 특징 맵 획득부(1630)는 VGGnet 등의 신경망을 이용하여 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수 있다.In an embodiment, the feature map obtainer 1630 may obtain the reduced feature map 1632 by processing the original image 105 with a neural network. For example, the feature map acquisition unit 1630 may acquire the reduced feature map 1632 using a neural network such as VGGnet.

제 1 축소 영상(1612)과 특징 맵 획득부(1630)에 의해 획득된 축소 특징 맵(1632)은 결합(concatenate)(1670)되어 제 1 DNN(2600)으로 입력된다.The first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 obtained by the feature map obtainer 1630 are concatenated 1670 and input to the first DNN 2600 .

제 1 축소 영상(1612)의 개수와 축소 특징 맵(1632)의 개수의 합은 제 1 DNN(2600)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 16에서 제 1 DNN(2600)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(2610)의 5 x 5 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(2610)가 5 x 5 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The sum of the number of first reduced images 1612 and the number of reduced feature maps 1632 should be equal to the number of input channels of the first layer of the first DNN 2600 . In FIG. 16 , 5 x 5 x 2n x k of the first convolutional layer 2610 that is the first layer of the first DNN 2600 is 2n with k filter kernels having a size of 5 x 5 in the first convolutional layer 2610 . This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(2610)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 축소 영상(1612)의 개수와 축소 특징 맵(1632)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 축소 영상(1612)의 개수가 p개라면, 축소 특징 맵(1632)의 개수는 2n-p개이어야 한다. Since the number of input channels of the first convolutional layer 2610 is 2n, the sum of the number of first reduced images 1612 and the number of reduced feature maps 1632 should also be 2n. That is, if the number of first reduced images 1612 is p, the number of reduced feature maps 1632 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1610)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 원본 영상(105)을 다운스케일하여 p개의 제 1 축소 영상(1612)을 획득할 수 있다. 특징 맵 획득부(1630)는 2n-p개의 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 2n-p개의 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수 있다.In an embodiment, the first downscaler 1610 may acquire p first reduced images 1612 by downscaling the original image 105 using different p scale methods (p is a natural number). The feature map acquisition unit 1630 may acquire 2n-p reduced feature maps 1632 according to the 2n-p feature map extraction algorithm.

다른 실시예에서, 제 1 다운스케일러(1610)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 원본 영상(105)으로부터 서로 다른 p개의 제 1 축소 영상(1612)을 획득할 수 있다. 특징 맵 획득부(1630)는 2n-p개의 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 2n-p개의 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수 있다.In another embodiment, the first downscaler 1610 may acquire different p number of first reduced images 1612 from the original image 105 according to the near list neighbor scale method. The feature map acquisition unit 1630 may acquire 2n-p reduced feature maps 1632 according to the 2n-p feature map extraction algorithm.

전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도에 따라 제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)의 해상도를 결정할 수 있다. The preprocessor 1313 may determine the resolution of the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 according to the target resolution of the first image 115 .

일 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/2인 경우, 제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1610) 및 특징 맵 획득부(1630)는 각각 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1612)과 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수 있다. For example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/2, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 . may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . Then, the first downscaler 1610 and the feature map acquisition unit 1630 obtain the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632, each having a resolution reduced by 1/2 compared to the original image 105, respectively. can

다른 예로, 전처리부(1313)는 제 1 영상(115)의 타겟 해상도와 원본 영상(105)의 해상도 사이의 비율이 1/4인 경우, 제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)의 해상도를 원본 영상(105)의 1/2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 다운스케일러(1610) 및 특징 맵 획득부(1630)는 각각 원본 영상(105)으로부터 해상도가 1/2배만큼 감소한 제 1 축소 영상(1612)과 축소 특징 맵(1632)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 1 DNN(2600)은 원본 영상(105) 대비 해상도가 1/4배만큼 감소한 제 1 영상(115)을 획득하기 위해, 제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)의 해상도를 1/2배만큼 감소시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the ratio between the target resolution of the first image 115 and the resolution of the original image 105 is 1/4, the preprocessor 1313 may perform the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 . may be determined to be 1/2 the resolution of the original image 105 . In addition, the first downscaler 1610 and the feature map acquisition unit 1630 obtain the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632, each having a resolution reduced by a factor of 1/2 from the original image 105 , respectively. can In this case, the first DNN 2600 performs the first reduced image 1612 and reduced feature map 1632 of the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 to obtain the first image 115 whose resolution is reduced by a factor of 1/4 compared to the original image 105 . An operation for reducing the resolution by 1/2 can be performed.

제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)은 제 1 컨볼루션 레이어(2610)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(2610)는 5 x 5의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 축소 영상(1612) 및 축소 특징 맵(1632)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(2620)로 입력된다. The first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 are input to the first convolutional layer 2610 . The first convolutional layer 2610 performs convolution processing on the first reduced image 1612 and the reduced feature map 1632 using k filter kernels having a size of 5×5. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 2620 .

제 1 활성화 레이어(2620)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(2620)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(2630)로 입력된다. The first activation layer 2620 may provide a non-linear characteristic to the k feature maps. The output of the first activation layer 2620 is input to the second convolution layer 2630 .

제 2 컨볼루션 레이어(2630)는 5 x 5의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(2630)로부터 1개의 영상이 출력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(2630)에서 출력된 영상이 제 1 영상(115)으로 결정될 수 있다.The second convolution layer 2630 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 5×5. As a result of the convolution process, one image is output from the second convolutional layer 2630 . An image output from the second convolutional layer 2630 may be determined as the first image 115 .

도 16에 도시된 바와 같이, 제 2 컨볼루션 레이어(2630)에서 출력된 영상과 제 2 다운스케일러(1650)에 의해 획득된 제 2 축소 영상(1652)이 합해져 제 1 영상(115)이 획득될 수 있다. 제 2 다운스케일러(2630)는 원본 영상을 레거시 다운스케일하여 제 2 축소 영상(1650)을 획득할 수 있다.As shown in FIG. 16 , the first image 115 is obtained by adding the image output from the second convolutional layer 2630 and the second reduced image 1652 obtained by the second downscaler 1650 . can The second downscaler 2630 may acquire the second reduced image 1650 by legacy downscaling the original image.

도 16은 제 1 DNN(2600)이 두 개의 컨볼루션 레이어(2610, 2630)와 한 개의 활성화 레이어(2620)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라서, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 1 DNN(2600)은 RNN을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 1 DNN(2600)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.16 shows that the first DNN 2600 includes two convolutional layers 2610 and 2630 and one activation layer 2620, but this is only an example, and according to an implementation, The number of solution layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an implementation, the first DNN 2600 may be implemented through an RNN. That is, the CNN structure of the first DNN 2600 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 16은 컨볼루션 레이어(2610, 2630)의 필터 커널의 크기가 5x5인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.Although FIG. 16 shows that the size of the filter kernel of the convolutional layers 2610 and 2630 is 5x5, this is only an example, and the size of the filter kernel used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

도 17은 또 다른 실시예에 따른 제 1 DNN(2700)을 나타내는 예시적인 도면이다.17 is an exemplary diagram illustrating a first DNN 2700 according to another embodiment.

제 1 DNN(2700)은 전술한 도 14 내지 도 16에서 설명된 제 1 DNN(2400, 2500, 2600)을 대체할 수 있다. 제 1 DNN(2700)은 복수의 컨볼루션 레이어(2710, 2730, 2750) 및 복수의 활성화 레이어(2720, 2740)를 포함할 수 있으나, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 구현예에 따라 다양하게 결정될 수 있다.The first DNN 2700 may replace the first DNNs 2400 , 2500 , and 2600 described above with reference to FIGS. 14 to 16 . The first DNN 2700 may include a plurality of convolutional layers 2710 , 2730 , and 2750 and a plurality of activation layers 2720 and 2740 , but the number of convolutional layers and activation layers may vary according to implementations. can be decided.

도 17을 참조하면, 어느 하나의 컨볼루션 레이어(2710 또는 2730)의 출력 데이터가 이전 레이어의 출력 데이터 및 입력 데이터와 합해져 다음 레이어로 전달되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 17 , it can be seen that output data of any one convolutional layer 2710 or 2730 is combined with output data and input data of a previous layer and transferred to the next layer.

구체적으로, 제 1 컨볼루션 레이어(2710)의 출력은 입력 데이터와 합해져 제 1 활성화 레이어(2720)로 전달되고, 제 2 컨볼루션 레이어(2730)의 출력은 제 1 컨볼루션 레이어(2710)의 출력 및 입력 데이터와 합해져 제 2 활성화 레이어(2740)로 전달된다. 그리고, 제 3 컨볼루션 레이어(2750)의 출력이 제 1 DNN(2700)의 출력 데이터로 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 DNN(2700)의 출력 데이터는 도 14 내지 도 16의 제 2 다운스케일러(1430, 1530, 1650)에 의해 획득된 축소 영상과 합해져 제 1 영상(115)이 획득될 수 있다. Specifically, the output of the first convolutional layer 2710 is combined with input data and transmitted to the first activation layer 2720 , and the output of the second convolution layer 2730 is the output of the first convolutional layer 2710 . and input data and transferred to the second activation layer 2740 . Also, the output of the third convolutional layer 2750 may be determined as output data of the first DNN 2700 . As described above, the output data of the first DNN 2700 is combined with the reduced images obtained by the second downscalers 1430, 1530, and 1650 of FIGS. 14 to 16 to obtain a first image 115. have.

도 17을 참조하면, 제 1 컨볼루션 레이어(2710) 및 제 2 컨볼루션 레이어(2730)의 입력 채널 수 및 출력 채널 수(필터 커널의 개수)는 모두 2n이고, 제 3 컨볼루션 레이어(2750)의 입력 채널 수는 2n이다. 제 1 컨볼루션 레이어(2710)의 2n개의 출력 데이터와 2n개의 입력 데이터가 합해질 때, 서로 대응하는 채널 별로 출력 데이터와 입력 데이터의 엘리먼트 값, 즉, 픽셀 값들 또는 샘플 값들이 더해질 수 있다. 그리고, 제 2 컨볼루션 레이어(2730)의 2n개의 출력 데이터, 제 1 컨볼루션 레이어(2710)의 2n개의 출력 데이터 및 2n개의 입력 데이터가 합해질 때, 서로 대응하는 채널 별로 출력 데이터와 입력 데이터의 엘리먼트 값, 즉, 픽셀 값들이 서로 더해질 수 있다.Referring to FIG. 17 , the number of input channels and the number of output channels (the number of filter kernels) of the first convolution layer 2710 and the second convolution layer 2730 are both 2n, and the third convolution layer 2750 . The number of input channels is 2n. When 2n pieces of output data and 2n pieces of input data of the first convolution layer 2710 are summed, output data and element values of the input data for each channel corresponding to each other, that is, pixel values or sample values may be added. And, when 2n pieces of output data of the second convolutional layer 2730, 2n pieces of output data of the first convolutional layer 2710, and 2n pieces of input data are combined, output data and input data for each channel corresponding to each other are combined. Element values, ie, pixel values, may be added to each other.

어느 하나의 레이어의 출력 데이터에 이전 레이어의 출력 데이터 및 입력 데이터를 합하는 이유는, 각 레이어에서 처리되어야 하는 입력 채널 수 및 출력 채널 수를 감소시키기 위함이다. 각 컨볼루션 레이어의 입력 채널 수가 감소되었다는 것은, 컨볼루션 처리의 대상이 되는 영상 또는 특징 맵의 개수가 감소되었다는 것을 의미하므로, 컨볼루션 처리를 위한 연산량이 감소될 수 있다.The reason for adding the output data and input data of the previous layer to the output data of one layer is to reduce the number of input channels and the number of output channels to be processed in each layer. The reduction in the number of input channels of each convolutional layer means that the number of images or feature maps to be subjected to the convolution process is reduced, so that the amount of computation for the convolution process may be reduced.

도 18은 다른 실시예에 따른 AI 복호화 장치(1800)의 구성을 나타내는 블록도이다.18 is a block diagram illustrating a configuration of an AI decoding apparatus 1800 according to another embodiment.

도 18를 참조하면, AI 복호화 장치(1800)는 수신부(1810) 및 AI 복호화부(1830)를 포함할 수 있다. AI 복호화부(1830)는 파싱부(1832), 제 1 복호화부(1834), AI 업스케일부(1836) 및 AI 설정부(1838)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , the AI decoding apparatus 1800 may include a receiving unit 1810 and an AI decoding unit 1830 . The AI decoding unit 1830 may include a parsing unit 1832 , a first decoding unit 1834 , an AI upscaling unit 1836 , and an AI setting unit 1838 .

수신부(1810) 및 AI 복호화부(1830)의 기능은 도 2와 관련하여 전술한 수신부(210) 및 AI 복호화부(230)의 기능과 동일할 수 있다. 즉, 수신부(1810)는 AI 부호화 데이터를 수신하여 AI 복호화부(1830)로 전달한다. AI 복호화부(1830)의 파싱부(1832)는 AI 부호화 데이터를 파싱하여 AI 부호화 데이터에 포함된 영상 데이터를 제 1 복호화부(1834)로 출력하고, AI 데이터를 AI 설정부(1838)로 출력한다. 제 1 복호화부(1834)는 영상 데이터를 제 1 복호화하여 제 2 영상(135)을 획득하고, 제 2 영상(135)을 AI 업스케일부(1836)로 전달한다. AI 설정부(1838)는 AI 데이터에 기초하여 복수의 DNN 설정 정보 중에서 획득된 DNN 설정 정보를 AI 업스케일부(1836)로 전달한다. AI 업스케일부(1836)는 제 2 영상(135)을 DNN 설정 정보에 따라 AI 업스케일하여 제 3 영상(145)을 획득한다. 수신부(1810) 및 AI 복호화부(1830)의 기능은 도 2와 관련하여 자세히 설명하였으므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.The functions of the receiving unit 1810 and the AI decoding unit 1830 may be the same as the functions of the receiving unit 210 and the AI decoding unit 230 described above with reference to FIG. 2 . That is, the receiver 1810 receives the AI encoded data and transmits it to the AI decoder 1830 . The parsing unit 1832 of the AI decoding unit 1830 parses the AI-encoded data, outputs image data included in the AI-encoded data to the first decoder 1834 , and outputs the AI data to the AI setting unit 1838 . do. The first decoder 1834 first decodes the image data to obtain a second image 135 , and transmits the second image 135 to the AI upscaler 1836 . The AI setting unit 1838 transmits DNN setting information obtained from among a plurality of DNN setting information based on the AI data to the AI upscaling unit 1836 . The AI upscaling unit 1836 acquires the third image 145 by AI upscaling the second image 135 according to the DNN setting information. Since the functions of the receiver 1810 and the AI decoder 1830 have been described in detail with reference to FIG. 2 , a detailed description thereof will be omitted here.

AI 업스케일부(1836)와 도 2에 도시된 AI 업스케일부(236)와 비교하면, AI 업스케일부(1836)는 전처리부(1837)를 포함한다. Compared with the AI upscaling unit 1836 and the AI upscaling unit 236 shown in FIG. 2 , the AI upscaling unit 1836 includes a preprocessing unit 1837 .

전처리부(1837)는 제 2 영상(135)을 전처리하고, 전처리 결과로 획득된 데이터를 제 2 DNN에 입력한다. The preprocessor 1837 preprocesses the second image 135 and inputs data obtained as a result of the preprocessing into the second DNN.

일 실시예에서, 전처리 결과로 획득된 데이터는 제 2 영상(135)의 해상도보다 큰 해상도를 갖는 복수의 영상을 포함할 수 있다. 복수의 영상의 해상도는 제 2 영상(135)의 해상도보다 크고 제 3 영상(145)의 해상도보다 작을 수 있다. 또는 복수의 영상의 해상도는 제 3 영상(145)의 해상도와 동일할 수도 있다.In an embodiment, data obtained as a result of the preprocessing may include a plurality of images having a resolution greater than that of the second image 135 . The resolution of the plurality of images may be greater than the resolution of the second image 135 and smaller than the resolution of the third image 145 . Alternatively, the resolution of the plurality of images may be the same as the resolution of the third image 145 .

제 2 영상(135)의 해상도보다 큰 해상도를 갖는 복수의 영상이 제 2 DNN에 입력되기 때문에, 단일의 제 2 영상(135)이 제 2 DNN에 입력되는 경우에 비해 제 2 DNN에서 수행되어야 하는 연산량을 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 제 2 영상(135)을 제 2 DNN에 입력하는 경우에는 제 2 영상(135)의 해상도를 제 3 영상(145)의 해상도로 증가시키는 연산이 필요하지만, 제 2 영상(135)보다 큰 해상도를 갖는 영상들이 제 2 DNN에 입력되는 경우에는 영상의 해상도를 증가시키는 연산이 필요 없어지거나, 연산량이 감소될 수 있다. Since a plurality of images having a resolution greater than that of the second image 135 are input to the second DNN, compared to a case in which a single second image 135 is input to the second DNN, the second DNN should be performed. The amount of computation can be reduced. In other words, when the second image 135 is input to the second DNN, an operation of increasing the resolution of the second image 135 to that of the third image 145 is required, but When images having a large resolution are input to the second DNN, the calculation for increasing the resolution of the image may be eliminated or the amount of calculation may be reduced.

제 2 DNN에 포함되는 레이어의 개수는 연산량에 비례하므로, 제 2 DNN에서 수행되어야 하는 연산량을 감소시킴에 따라 제 2 DNN에 포함되는 레이어의 개수를 감소시킬 수 있다.Since the number of layers included in the second DNN is proportional to the amount of computation, the number of layers included in the second DNN may be reduced as the amount of computation to be performed in the second DNN is reduced.

전처리 결과로 획득된 복수의 영상 중 일부는 제 2 영상(135)의 특징 맵을 포함할 수 있다. 특징 맵은 제 2 영상(135)의 고유한 특성들, 예를 들어, 수직 방향 특성, 수평 방향 특성 또는 에지 특성 등을 나타낸다. 제 2 DNN는 제 2 영상(135)으로부터 제 2 영상(135)의 특성을 나타내는 특징 맵을 직접 획득할 필요없이 전처리부(1837)로부터 입력된 특징 맵을 이용하여 빠르게 제 2 영상(135)의 특성을 파악할 수 있다.Some of the plurality of images obtained as a result of the preprocessing may include a feature map of the second image 135 . The feature map indicates unique characteristics of the second image 135 , for example, a vertical direction characteristic, a horizontal direction characteristic, or an edge characteristic. The second DNN uses the feature map input from the preprocessor 1837 without having to directly obtain a feature map representing the characteristics of the second image 135 from the second image 135 to quickly generate the second image 135 . characteristics can be identified.

즉, 일 실시예에 따르면, 제 2 영상(135)의 해상도보다 큰 해상도를 가지면서, 일부가 특징 맵인 복수의 영상을 제 2 DNN으로 입력하므로, 제 2 DNN의 구조를 간략화할 수 있다.That is, according to an embodiment, since a plurality of images having a resolution greater than that of the second image 135 and a part of which are feature maps are input to the second DNN, the structure of the second DNN can be simplified.

전처리부(1837)는 다수의 연산량을 필요로 하는 신경망 대신 룰 기반의 방법으로 제 2 영상(135)을 전처리할 수 있다.The preprocessor 1837 may preprocess the second image 135 by a rule-based method instead of a neural network requiring a large amount of computation.

일 실시예에서, 전처리 결과로 획득된 데이터는 제 2 영상(135)으로부터 업스케일된 제 1 확대 영상과 제 2 영상(135)에 대응하는 확대 특징 맵을 포함할 수 있다. 제 1 확대 영상은 제 2 영상을 레거시 스케일 방법으로 업스케일하여 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 레거시 스케일 방법은 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법, 바이리니어(bilinear) 스케일 방법, 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법, 란조스(lanczos) 스케일 방법 및 스테어 스탭(stair step) 스케일 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In an embodiment, data obtained as a result of the preprocessing may include a first enlarged image upscaled from the second image 135 and an enlarged feature map corresponding to the second image 135 . The first enlarged image may be obtained by upscaling the second image using a legacy scale method. In one embodiment, the legacy scale method is a near neighbor scale method, a bilinear scale method, a bicubic scale method, a lanczos scale method, and a stair step method. It may include at least one of a scale method.

제 1 확대 영상과 확대 특징 맵의 해상도는 제 2 영상(135)의 해상도보다 크다. 예를 들어, 제 1 확대 영상과 확대 특징 맵의 해상도는 제 3 영상(145)의 해상도와 동일할 수 있다.The resolution of the first enlarged image and the enlarged feature map is greater than the resolution of the second image 135 . For example, the resolution of the first enlarged image and the enlarged feature map may be the same as the resolution of the third image 145 .

제 2 DNN은 전처리부(1837)로부터 출력된 제 1 확대 영상과 확대 특징 맵을 처리하여 제 3 영상(145)을 획득한다. 전술한 바와 같이, 제 2 DNN은 복수의 DNN 설정 정보 중 AI 데이터에 기초하여 선택된 DNN 설정 정보에 따라 동작할 수 있다.The second DNN processes the first enlarged image and the enlarged feature map output from the preprocessor 1837 to obtain the third image 145 . As described above, the second DNN may operate according to DNN configuration information selected based on AI data among a plurality of DNN configuration information.

이하에서는, 전처리부(1837)의 구성 및 전처리된 데이터를 처리하는 제 2 DNN의 구조에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the preprocessor 1837 and the structure of the second DNN for processing the preprocessed data will be described in detail.

도 19는 일 실시예에 따른 제 2 DNN(2900)을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.19 is a diagram for explaining an AI upscaling process using the second DNN 2900 according to an embodiment.

전처리부(1837)는 제 2 영상(135)의 전처리를 위한 제 1 업스케일러(1910), 제 2 업스케일러(1930) 및 감산부(1950)를 포함한다.The preprocessor 1837 includes a first upscaler 1910 , a second upscaler 1930 , and a subtraction unit 1950 for preprocessing the second image 135 .

제 1 업스케일러(1910) 및 제 2 업스케일러(1930) 각각은 미리 결정된 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)을 업스케일할 수 있다. 제 1 업스케일러(1910) 및 제 2 업스케일러(1930)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일한다. Each of the first upscaler 1910 and the second upscaler 1930 may upscale the second image 135 according to a predetermined scaling method. The first upscaler 1910 and the second upscaler 1930 upscale the second image 135 using a rule-based scaling method.

일 실시예에서, 룰 기반의 스케일 방법은 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법, 바이리니어(bilinear) 스케일 방법, 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법, 란조스(lanczos) 스케일 방법 및 스테어 스탭(stair step) 스케일 방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the rule-based scale method includes a near neighbor scale method, a bilinear scale method, a bicubic scale method, a lanczos scale method, and a stair step method. step) may include at least one of a scale method.

제 1 업스케일러(1910) 및 제 2 업스케일러(1930)는 서로 다른 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 업스케일러(1910)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하고, 제 2 업스케일러(1930)는 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일할 수 있다.The first upscaler 1910 and the second upscaler 1930 may upscale the second image 135 using different scaling methods. For example, the first upscaler 1910 upscales the second image 135 using a near-neighbor scale method, and the second upscaler 1930 uses a bicubic scale method. 2 The image 135 may be upscaled.

제 1 업스케일러(1910)는 제 2 영상(135)을 업스케일하여 제 1 확대 영상(1912)을 획득한다. 제 2 업스케일러(1930)는 제 2 영상(135)을 업스케일하여 제 2 확대 영상(1932)을 획득한다. The first upscaler 1910 acquires a first enlarged image 1912 by upscaling the second image 135 . The second upscaler 1930 upscales the second image 135 to obtain a second enlarged image 1932 .

감산부(1950)는 제 2 확대 영상(1932)과 제 1 확대 영상(1912) 사이의 잔차 영상을 확대 특징 맵(1952)으로 획득한다. 잔차 영상은 제 1 확대 영상(1912) 및 제 2 확대 영상(1932) 중 어느 하나의 영상의 픽셀 값들과 다른 하나의 영상의 픽셀 값들 사이의 차이 값들로 이루어질 수 있다.The subtractor 1950 obtains a residual image between the second enlarged image 1932 and the first enlarged image 1912 as the enlarged feature map 1952 . The residual image may include difference values between pixel values of one of the first and second enlarged images 1912 and 1932 and pixel values of the other image.

제 1 확대 영상(1912)과 확대 특징 맵(1952)은 결합(concatenate)(1970)되어 제 2 DNN(2900)으로 입력된다. The first enlarged image 1912 and the enlarged feature map 1952 are concatenated 1970 and input to the second DNN 2900 .

제 1 확대 영상(1912)의 개수와 확대 특징 맵(1952)의 개수의 합은 제 2 DNN(2900)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 19에서 제 2 DNN(2900)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(2910)의 3 x 3 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(2910)가 3 x 3 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The sum of the number of first enlarged images 1912 and the number of enlarged feature maps 1952 should be equal to the number of input channels of the first layer of the second DNN 2900 . In FIG. 19 , 3 x 3 x 2n x k of the first convolutional layer 2910, which is the first layer of the second DNN 2900, is 2n with k filter kernels having a size of 3 x 3 in the first convolutional layer 2910. This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(2910)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 확대 영상(1912)의 개수와 확대 특징 맵(1952)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 확대 영상(1912)의 개수가 p개라면, 확대 특징 맵(1952)의 개수는 2n-p개이어야 한다.Since the number of input channels of the first convolutional layer 2910 is 2n, the sum of the number of first enlarged images 1912 and the number of enlarged feature maps 1952 must also be 2n. That is, if the number of first enlarged images 1912 is p, the number of enlarged feature maps 1952 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 업스케일러(1910)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 p개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득한다. 그리고, 제 2 업스케일러(1930)는 서로 다른 q개(q는 자연수)의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 q개의 제 2 확대 영상(1932)을 획득한다. 감산부(1950)는 p개의 제 1 확대 영상(1912)과 q개의 제 2 확대 영상(1932) 사이에서 2n-p개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. p개의 제 1 확대 영상(1912) 및 2n-p개의 잔차 영상은 제 2 DNN(2900)으로 입력될 수 있다.In an embodiment, the first upscaler 1910 acquires p first enlarged images 1912 by upscaling the second image 135 using different p scale methods (p is a natural number). In addition, the second upscaler 1930 upscales the second image 135 using q different scale methods (where q is a natural number) to obtain q second enlarged images 1932 . The subtractor 1950 may acquire 2n-p residual images between the p first magnified images 1912 and q second magnified images 1932 . The p first enlarged images 1912 and 2n-p residual images may be input to the second DNN 2900 .

다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(1910)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 n개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득한다. 그리고, 제 2 업스케일러(1930)는 어느 하나의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 1개의 제 2 확대 영상(1932)을 획득한다. 감산부(1950)는 n개의 제 1 확대 영상(1912) 각각과 1개의 제 2 확대 영상(1932) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(1912) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(2900)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first upscaler 1910 acquires n first enlarged images 1912 by upscaling the second image 135 using n different scale methods. In addition, the second upscaler 1930 upscales the second image 135 by any one scaling method to obtain one second enlarged image 1932 . The subtractor 1950 may acquire n residual images between each of the n first magnified images 1912 and one second magnified image 1932 . The n first enlarged images 1912 and n residual images may be input to the second DNN 2900 .

또 다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(1910)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 n개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득한다. 그리고, 제 2 업스케일러(1930)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 n개의 제 2 확대 영상(1932)을 획득한다. 감산부(1950)는 n개의 제 1 확대 영상(1912)과 n개의 제 2 확대 영상(1932) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(1912) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(2900)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first upscaler 1910 acquires n first enlarged images 1912 by upscaling the second image 135 using n different scale methods. In addition, the second upscaler 1930 upscales the second image 135 using n different scale methods to obtain n second enlarged images 1932 . The subtractor 1950 may acquire n residual images between the n first magnified images 1912 and n second magnified images 1932 . The n first enlarged images 1912 and n residual images may be input to the second DNN 2900 .

또 다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(1910)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)으로부터 서로 다른 n개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득하고, 제 2 업스케일러(1930)는 어느 하나의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 1개의 제 2 확대 영상(1932)을 획득한다. 그리고, 감산부(1950)는 n개의 제 1 확대 영상(1912) 각각과 1개의 제 2 확대 영상(1932) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(1912) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(2900)으로 입력될 수 있다. In another embodiment, the first upscaler 1910 obtains n different first enlarged images 1912 from the second image 135 according to the near-near scale method, and the second upscaler 1930 to acquire one second enlarged image 1932 by upscaling the second image 135 by any one of the scaling methods. Also, the subtractor 1950 may acquire n residual images between each of the n first magnified images 1912 and one second magnified image 1932 . The n first enlarged images 1912 and n residual images may be input to the second DNN 2900 .

니어리스트 네이버 스케일 방법에 따르면, 제 1 업스케일러(1910)는 n개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득하기 위해, 제 2 영상(135)에 포함된 각각의 픽셀을 중심으로 새로운 픽셀들을 생성하고, 제 2 영상(135)에 포함된 픽셀들 및 새롭게 생성된 픽셀들을 포함하는 제 1 확대 영상(1912)을 획득할 수 있다. 이 때, 서로 다른 n개의 제 1 확대 영상(1912)을 획득하기 위해, 제 1 업스케일러(1910)는 제 2 영상(135)에 포함된 각각의 픽셀을 서로 다른 연산식에 적용하여 새로운 픽셀들을 생성할 수 있다.According to the near list neighbor scale method, the first upscaler 1910 generates new pixels centering on each pixel included in the second image 135 to obtain n first enlarged images 1912, and , a first enlarged image 1912 including pixels included in the second image 135 and newly generated pixels may be acquired. In this case, in order to obtain n different first enlarged images 1912 , the first upscaler 1910 applies each pixel included in the second image 135 to different equations to generate new pixels. can create

전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도에 따라 제 1 확대 영상(1912) 및 제 2 확대 영상(1932)의 해상도를 결정할 수 있다. 일 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 2배인 경우, 제 1 확대 영상(1912) 및 제 2 확대 영상(1932)의 해상도를 제 2 영상(135)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(1910) 및 제 2 업스케일러(1930)는 각각 제 2 영상(135)으로부터 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(1912)과 제 2 확대 영상(1932)을 획득할 수 있다. The preprocessor 1837 may determine the resolutions of the first enlarged image 1912 and the second enlarged image 1932 according to the target resolution of the third image 145 . For example, when the target resolution of the third image 145 is twice the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 may adjust the resolutions of the first enlarged image 1912 and the second enlarged image 1932 . It may be determined to be twice the size of the second image 135 . In addition, the first upscaler 1910 and the second upscaler 1930 each acquire a first enlarged image 1912 and a second enlarged image 1932 whose resolution is increased by two times from the second image 135. can

다른 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 4배인 경우, 제 1 확대 영상(1912) 및 제 2 확대 영상(1932)의 해상도를 제 2 영상(135)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(1910) 및 제 2 업스케일러(1930)는 각각 제 2 영상(135)으로부터 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(1912)과 제 2 확대 영상(1932)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 2 DNN(2900)은 제 2 영상(135) 대비 해상도가 4배만큼 증가한 제 3 영상(145)을 획득하기 위해, 제 1 확대 영상(1912) 및 확대 특징 맵(1952)의 해상도를 2배 증가시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the target resolution of the third image 145 is four times the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 may set the resolutions of the first enlarged image 1912 and the second enlarged image 1932 . It may be determined to be twice the size of the second image 135 . In addition, the first upscaler 1910 and the second upscaler 1930 each acquire a first enlarged image 1912 and a second enlarged image 1932 whose resolution is increased by two times from the second image 135. can In this case, the second DNN 2900 performs the resolution of the first enlarged image 1912 and the enlarged feature map 1952 in order to obtain the third image 145 with an increased resolution of 4 times compared to the second image 135 . It is possible to perform an operation that increases by 2 times.

제 1 확대 영상(1912) 및 확대 특징 맵(1952)은 제 1 컨볼루션 레이어(2910)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(2910)는 3 x 3의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 확대 영상(1912) 및 확대 특징 맵(1952)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(2920)로 입력된다. The first enlarged image 1912 and the enlarged feature map 1952 are input to the first convolutional layer 2910 . The first convolutional layer 2910 performs convolution processing on the first magnified image 1912 and the magnified feature map 1952 using k filter kernels having a size of 3×3. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 2920 .

제 1 활성화 레이어(2920)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(2920)는 제 1 컨볼루션 레이어(2910)로부터 출력되는 특징 맵들의 샘플 값들을 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특징 맵들의 샘플 값들 중 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2920)에 의해 활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로 전달되고, 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2920)에 의해 비활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로 전달되지 않는다. 제 1 컨볼루션 레이어(2910)로부터 출력되는 특징 맵들이 나타내는 정보가 제 1 활성화 레이어(2920)에 의해 강조된다.The first activation layer 2920 may provide a non-linear characteristic to the k feature maps. The first activation layer 2920 determines whether to transfer sample values of the feature maps output from the first convolution layer 2910 to the second convolution layer 2930 . For example, some sample values among the sample values of the feature maps are activated by the first activation layer 2920 and transmitted to the second convolution layer 2930 , and some sample values are activated by the first activation layer 2920 . It is deactivated and is not transmitted to the second convolutional layer 2930 . Information indicated by the feature maps output from the first convolutional layer 2910 is emphasized by the first activation layer 2920 .

제 1 활성화 레이어(2920)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로 입력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(2930)는 3 x 3의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 1개의 영상이 출력된다.The output of the first activation layer 2920 is input to the second convolution layer 2930 . The second convolution layer 2930 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 3×3. As a result of the convolution processing, one image is output from the second convolutional layer 2930 .

제 2 업스케일러(1930)에 의해 획득된 제 2 확대 영상(1932)이 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상과 합해짐으로써 제 3 영상(145)이 획득된다. 여기서, 제 2 확대 영상(1932)과 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상이 합해진다는 것은, 두 영상의 픽셀 값들이 서로 더해져 하나의 영상이 획득된다는 것을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 확대 영상(1932)의 해상도와 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상의 해상도가 서로 다른 경우, 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상의 해상도에 맞춰 제 2 확대 영상(1932)의 해상도가 스케일링될 수 있다.A third image 145 is obtained by combining the second enlarged image 1932 obtained by the second upscaler 1930 with the image output from the second convolutional layer 2930 . Here, the summing of the second enlarged image 1932 and the images output from the second convolutional layer 2930 may mean that one image is obtained by adding pixel values of the two images to each other. In an embodiment, when the resolution of the second enlarged image 1932 and the resolution of the image output from the second convolutional layer 2930 are different from each other, in accordance with the resolution of the image output from the second convolutional layer 2930 The resolution of the second enlarged image 1932 may be scaled.

구현예에 따라서, 제 2 확대 영상(1932)이 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상과 합해지지 않고, 제 2 컨볼루션 레이어(2930)로부터 출력된 영상이 제 3 영상(145)으로 결정될 수도 있다.According to an embodiment, the second enlarged image 1932 is not combined with the image output from the second convolution layer 2930 , and the image output from the second convolution layer 2930 is converted to the third image 145 . may be decided.

도 19는 제 2 DNN(2900)이 두 개의 컨볼루션 레이어(2910, 2930)와 한 개의 활성화 레이어(2920)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 2 DNN(2900)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 2 DNN(2900)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.19 illustrates that the second DNN 2900 includes two convolutional layers 2910 and 2930 and one activation layer 2920, but this is only an example, and according to an implementation, The number of solution layers and activation layers may be variously changed. Also, depending on the implementation, the second DNN 2900 may be implemented through a recurrent neural network (RNN). That is, the CNN structure of the second DNN 2900 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 19는 컨볼루션 레이어(2910, 2930)의 필터 커널의 크기가 3x3인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.19 shows that the size of the filter kernel of the convolutional layers 2910 and 2930 is 3x3, this is only an example, and the size of the filter kernel used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

도 20은 다른 실시예에 따른 제 2 DNN(3000)을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.20 is a diagram for explaining an AI upscaling process using the second DNN 3000 according to another embodiment.

전처리부(1837)는 제 2 영상(135)의 전처리를 위한 제 1 업스케일러(2010), 제 2 업스케일러(2030), 다운스케일러(2050), 제 3 업스케일러(2070) 및 감산부(2090)를 포함할 수 있다.The preprocessor 1837 includes a first upscaler 2010, a second upscaler 2030, a downscaler 2050, a third upscaler 2070, and a subtraction unit 2090 for preprocessing the second image 135. ) may be included.

제 1 업스케일러(2010)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)을 업스케일할 수 있다. 제 1 업스케일러(2010)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일한다. The first upscaler 2010 may upscale the second image 135 according to a predetermined scaling method. The first upscaler 2010 upscales the second image 135 using a rule-based scaling method.

제 2 업스케일러(2030) 및 다운스케일러(2050)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)을 업스케일 및 다운스케일할 수 있다.The second upscaler 2030 and the downscaler 2050 may upscale and downscale the second image 135 according to a predetermined scaling method.

제 1 업스케일러(2010)에서 이용되는 스케일 방법과 제 2 업스케일러(2030) 및 다운스케일러(2050)에서 이용되는 스케일 방법은 서로 동일할 수도, 서로 상이할 수도 있다.The scale method used in the first upscaler 2010 and the scale method used in the second upscaler 2030 and the downscaler 2050 may be the same or different from each other.

제 2 업스케일러(2030) 및 다운스케일러(2050)의 업스케일 및 다운스케일에 따라 제 2 영상(135)으로부터 변형된 변형 영상(2052)이 획득된다. 변형 영상(2052)의 해상도는 제 2 영상(135)의 해상도와 동일할 수 있다. 제 2 업스케일러(2030) 및 다운스케일러(2050)는 제 2 영상(135)의 퀄리티 저감(degradation)을 위한 것으로서, 제 2 영상(135) 내 적어도 일부의 픽셀 값들이 제 2 업스케일러(2030) 및 다운스케일러(2050)에 의해 변경될 수 있다. A transformed image 2052 is obtained from the second image 135 according to the upscaling and downscaling of the second upscaler 2030 and the downscaler 2050 . The resolution of the deformed image 2052 may be the same as the resolution of the second image 135 . The second upscaler 2030 and the downscaler 2050 are for quality degradation of the second image 135 , and at least some pixel values in the second image 135 are determined by the second upscaler 2030 . and the downscaler 2050.

제 3 업스케일러(2070)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 변형 영상(2052)을 업스케일할 수 있다. 제 3 업스케일러(2070)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법으로 변형 영상(2052)을 업스케일한다.The third upscaler 2070 may upscale the deformed image 2052 according to a predetermined scaling method. The third upscaler 2070 upscales the transformed image 2052 using a rule-based scaling method.

제 1 업스케일러(2010) 및 제 3 업스케일러(2070)는 서로 동일한 스케일 방법으로 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)을 각각 업스케일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 업스케일러(2010) 및 제 3 업스케일러(2070)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)을 각각 업스케일할 수 있다.The first upscaler 2010 and the third upscaler 2070 may respectively upscale the second image 135 and the transformed image 2052 by the same scaling method. For example, the first upscaler 2010 and the third upscaler 2070 may respectively upscale the second image 135 and the transformed image 2052 by using a near-neighbor scale method.

구현예에 따라, 제 1 업스케일러(2010) 및 제 3 업스케일러(2070)는 서로 다른 스케일 방법으로 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)을 각각 업스케일할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 업스케일러(2010)는 니어리스트 네이버(nearest neighbor) 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하고, 제 3 업스케일러(2070)는 바이큐빅(bicubic) 스케일 방법으로 변형 영상(2052)을 업스케일할 수 있다.According to an embodiment, the first upscaler 2010 and the third upscaler 2070 may respectively upscale the second image 135 and the transformed image 2052 using different scaling methods. For example, the first upscaler 2010 upscales the second image 135 by a near neighbor scale method, and the third upscaler 2070 transforms it to a bicubic scale method The image 2052 may be upscaled.

감산부(2090)는 제 1 업스케일러(2010)에 의해 획득된 제 1 확대 영상(2012)과 제 3 업스케일러(2070)에 의해 획득된 제 2 확대 영상(2072) 사이의 잔차 영상을 확대 특징 맵(2092)으로 획득한다. 잔차 영상은 제 1 확대 영상(2012) 및 제 2 확대 영상(2072) 중 어느 하나의 영상의 픽셀 값들과 다른 하나의 영상의 픽셀 값들 사이의 차이 값들로 이루어질 수 있다.The subtraction unit 2090 enlarges the residual image between the first enlarged image 2012 acquired by the first upscaler 2010 and the second enlarged image 2072 acquired by the third upscaler 2070 . It is obtained as a map 2092 . The residual image may be formed of difference values between pixel values of one of the first and second enlarged images 2012 and 2072 and pixel values of the other image.

제 1 확대 영상(2012)과 확대 특징 맵(2092)은 결합(concatenate)(2095)되어 제 2 DNN(3000)으로 입력된다. The first enlarged image 2012 and the enlarged feature map 2092 are concatenated 2095 and input to the second DNN 3000 .

제 1 확대 영상(2012)의 개수와 확대 특징 맵(2092)의 개수의 합은 제 2 DNN(3000)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 20에서 제 2 DNN(3000)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(3010)의 3 x 3 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(3010)가 3 x 3 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The sum of the number of first enlarged images 2012 and the number of enlarged feature maps 2092 should be equal to the number of input channels of the first layer of the second DNN 3000 . In FIG. 20 , 3 x 3 x 2n x k of the first convolutional layer 3010, which is the first layer of the second DNN 3000, is 2n with k filter kernels having a size of 3 x 3 in the first convolutional layer 3010. This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(3010)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 확대 영상(2012)의 개수와 확대 특징 맵(2092)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 확대 영상(2012)의 개수가 p개라면, 확대 특징 맵(2092)의 개수는 2n-p개이어야 한다.Since the number of input channels of the first convolutional layer 3010 is 2n, the sum of the number of first enlarged images 2012 and the number of enlarged feature maps 2092 should also be 2n. That is, if the number of first enlarged images 2012 is p, the number of enlarged feature maps 2092 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 업스케일러(2010)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 p개의 제 1 확대 영상(2012)을 획득한다. 그리고, 제 3 업스케일러(2070)는 서로 다른 q개(q는 자연수)의 스케일 방법으로 변형 영상(2052)을 업스케일하여 q개의 제 2 확대 영상(2072)을 획득한다. 감산부(2090)는 p개의 제 1 확대 영상(2012)과 q개의 제 2 확대 영상(2072) 사이에서 2n-p개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. p개의 제 1 확대 영상(2012) 및 2n-p개의 잔차 영상은 제 2 DNN(3000)으로 입력될 수 있다.In an embodiment, the first upscaler 2010 acquires p first enlarged images 2012 by upscaling the second image 135 using different p (p is a natural number) scale method. Then, the third upscaler 2070 upscales the transformed image 2052 using q different scale methods (where q is a natural number) to obtain q second enlarged images 2072 . The subtractor 2090 may acquire 2n-p residual images between the p first magnified images 2012 and q second magnified images 2072 . The p first enlarged images 2012 and 2n-p residual images may be input to the second DNN 3000 .

다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(2010)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 n개의 제 1 확대 영상(2012)을 획득한다. 그리고, 제 3 업스케일러(2070)는 어느 하나의 스케일 방법으로 변형 영상(2052)을 업스케일하여 1개의 제 2 확대 영상(2072)을 획득한다. 감산부(2090)는 n개의 제 1 확대 영상(2012) 각각과 1개의 제 2 확대 영상(2072) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(2012) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(3000)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first upscaler 2010 acquires n first enlarged images 2012 by upscaling the second image 135 using n different scale methods. In addition, the third upscaler 2070 upscales the deformed image 2052 by any one scaling method to obtain one second enlarged image 2072 . The subtractor 2090 may obtain n residual images between each of the n first magnified images 2012 and one second magnified image 2072 . The n first enlarged images 2012 and n residual images may be input to the second DNN 3000 .

또 다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(2010)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 n개의 제 1 확대 영상(2012)을 획득한다. 그리고, 제 3 업스케일러(2070)는 서로 다른 n개의 스케일 방법으로 변형 영상(2052)을 업스케일하여 n개의 제 2 확대 영상(2072)을 획득한다. 감산부(2090)는 n개의 제 1 확대 영상(2012)과 n개의 제 2 확대 영상(2072) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(2012) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(3000)으로 입력될 수 있다.In another embodiment, the first upscaler 2010 acquires n first enlarged images 2012 by upscaling the second image 135 using n different scale methods. In addition, the third upscaler 2070 upscales the transformed image 2052 using n different scale methods to obtain n second enlarged images 2072 . The subtractor 2090 may obtain n residual images between the n first magnified images 2012 and the n second magnified images 2072 . The n first enlarged images 2012 and n residual images may be input to the second DNN 3000 .

또 다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(2010)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)으로부터 서로 다른 n개의 제 1 확대 영상(2012)을 획득하고, 제 3 업스케일러(2070)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 변형 영상(2052)으로부터 서로 다른 n개의 제 2 확대 영상(2072)을 획득한다. 그리고, 감산부(2090)는 n개의 제 1 확대 영상(2012)과 n개의 제 2 확대 영상(2072) 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 감산부(2090)는 n개의 제 1 확대 영상(2012)과 n개의 제 2 확대 영상(2072)을 일대일로 매핑하고, 서로 매핑된 제 1 확대 영상(2012)들과 제 2 확대 영상(2072)들 사이에서 n개의 잔차 영상을 획득할 수 있다. n개의 제 1 확대 영상(2012) 및 n개의 잔차 영상은 제 2 DNN(3000)으로 입력될 수 있다. 니어리스트 네이버 스케일 방법에 대해서는 도 19와 관련하여 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다. In another embodiment, the first upscaler 2010 obtains n different first magnified images 2012 from the second image 135 according to the near list neighbor scale method, and the third upscaler 2070 obtains n different second enlarged images 2072 from the deformed image 2052 according to the near list neighbor scale method. In addition, the subtractor 2090 may acquire n residual images between the n first magnified images 2012 and the n second magnified images 2072 . For example, the subtractor 2090 maps the n first magnified images 2012 and the n second magnified images 2072 one-to-one, and maps the first magnified images 2012 and the second magnified images to each other. Among the images 2072 , n residual images may be obtained. The n first enlarged images 2012 and n residual images may be input to the second DNN 3000 . Since the near list neighbor scale method has been described with reference to FIG. 19 , a detailed description thereof will be omitted.

전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도에 따라 제 1 확대 영상(2012) 및 제 2 확대 영상(2072)의 해상도를 결정할 수 있다. 일 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 2배인 경우, 제 1 확대 영상(2012) 및 제 2 확대 영상(2072)의 해상도를 제 2 영상(135)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(2010) 및 제 3 업스케일러(2070)는 각각 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)으로부터 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(2012)과 제 2 확대 영상(2072)을 획득할 수 있다. The preprocessor 1837 may determine the resolutions of the first enlarged image 2012 and the second enlarged image 2072 according to the target resolution of the third image 145 . For example, when the target resolution of the third image 145 is twice the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 may adjust the resolutions of the first enlarged image 2012 and the second enlarged image 2072 . It may be determined to be twice the size of the second image 135 . In addition, the first upscaler 2010 and the third upscaler 2070 are the first enlarged image 2012 and the second enlarged image in which the resolution is increased by two times from the second image 135 and the modified image 2052 , respectively. (2072) can be obtained.

다른 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 4배인 경우, 제 1 확대 영상(2012) 및 제 2 확대 영상(2072)의 해상도를 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(2010) 및 제 3 업스케일러(2070)는 각각 제 2 영상(135) 및 변형 영상(2052)으로부터 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(2012)과 제 2 확대 영상(2072)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 2 DNN(3000)은 제 2 영상(135) 대비 해상도가 4배만큼 증가한 제 3 영상(145)을 획득하기 위해, 제 1 확대 영상(2012) 및 확대 특징 맵(2092)의 해상도를 2배 증가시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the target resolution of the third image 145 is 4 times the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 may adjust the resolutions of the first enlarged image 2012 and the second enlarged image 2072 . It may be determined to be twice the size of the second image 135 and the modified image 2052 . In addition, the first upscaler 2010 and the third upscaler 2070 are the first enlarged image 2012 and the second enlarged image in which the resolution is increased by two times from the second image 135 and the modified image 2052 , respectively. (2072) can be obtained. In this case, the second DNN 3000 performs the resolution of the first magnified image 2012 and the magnified feature map 2092 to obtain the third image 145 with an increased resolution of 4 times compared to the second image 135 . It is possible to perform an operation to increase by 2 times.

제 1 확대 영상(2012) 및 확대 특징 맵(2092)은 제 1 컨볼루션 레이어(3010)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(3010)는 3 x 3의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 확대 영상(2012) 및 확대 특징 맵(2092)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(3020)로 입력된다. The first enlarged image 2012 and the enlarged feature map 2092 are input to the first convolutional layer 3010 . The first convolution layer 3010 performs convolution processing on the first magnified image 2012 and the magnified feature map 2092 using k filter kernels having a size of 3×3. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 3020 .

제 1 활성화 레이어(3020)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다.The first activation layer 3020 may provide non-linear characteristics to k feature maps.

제 1 활성화 레이어(3020)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로 입력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(3030)는 3 x 3의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 1개의 영상이 출력된다.An output of the first activation layer 3020 is input to the second convolution layer 3030 . The second convolution layer 3030 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 3×3. As a result of the convolution process, one image is output from the second convolutional layer 3030 .

제 2 업스케일러(2030)에 의해 획득된 확대 영상은 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 출력된 영상과 합해짐으로써 제 3 영상(145)이 획득될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 업스케일러(2030)에 의해 획득된 확대 영상의 해상도와 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 출력된 영상의 해상도가 서로 다른 경우, 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 출력된 영상의 해상도에 맞춰 제 2 업스케일러(2030)에 의해 획득된 확대 영상의 해상도가 스케일링될 수 있다. 또는, 제 2 업스케일러(2030)가 제 3 영상(145)의 해상도에 맞춰 제 2 영상(135)을 업스케일할 수도 있다. 이 경우, 다운스케일러(2050)는 제 2 영상(135)의 해상도에 맞춰 제 2 업스케일러(2030)에 의해 획득된 확대 영상을 다운스케일할 수 있다.A third image 145 may be obtained by combining the enlarged image obtained by the second upscaler 2030 with an image output from the second convolutional layer 3030 . In an embodiment, when the resolution of the enlarged image obtained by the second upscaler 2030 and the resolution of the image output from the second convolution layer 3030 are different from each other, output from the second convolution layer 3030 The resolution of the enlarged image acquired by the second upscaler 2030 may be scaled according to the resolution of the converted image. Alternatively, the second upscaler 2030 may upscale the second image 135 to match the resolution of the third image 145 . In this case, the downscaler 2050 may downscale the enlarged image acquired by the second upscaler 2030 according to the resolution of the second image 135 .

구현예에 따라서, 제 2 업스케일러(2030)에 의해 획득된 확대 영상이 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 출력된 영상과 합해지지 않고, 제 2 컨볼루션 레이어(3030)로부터 출력된 영상이 제 3 영상(145)으로 결정될 수 있다.According to an embodiment, the enlarged image obtained by the second upscaler 2030 is not combined with the image output from the second convolution layer 3030, and the image output from the second convolution layer 3030 is 3 images 145 may be determined.

도 20은 제 2 DNN(3000)이 두 개의 컨볼루션 레이어(3010, 3030)와 한 개의 활성화 레이어(3020)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 구현예에 따라서, 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 구현예에 따라서, 제 2 DNN(3000)은 RNN을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 2 DNN(3000)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.20 illustrates that the second DNN 3000 includes two convolutional layers 3010 and 3030 and one activation layer 3020, but this is only an example, and according to an implementation, The number of solution layers and activation layers may be variously changed. Also, according to an implementation, the second DNN 3000 may be implemented through an RNN. That is, the CNN structure of the second DNN 3000 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 20은 컨볼루션 레이어(3010, 3030)의 필터 커널의 크기가 3x3인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.Although FIG. 20 shows that the size of the filter kernel of the convolutional layers 3010 and 3030 is 3x3, this is only an example, and the size of the filter kernel used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

도 21는 또 다른 실시예에 따른 제 2 DNN(3100)을 이용한 AI 업스케일 과정을 설명하기 위한 도면이다.21 is a diagram for explaining an AI upscaling process using the second DNN 3100 according to another embodiment.

전처리부(1837)는 제 2 영상(135)의 전처리를 위한 제 1 업스케일러(2110), 특징 맵 획득부(2130) 및 제 2 업스케일러(2150)를 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 제 2 업스케일러(2150)는 전처리부(1837)에 포함되지 않을 수 있다.The preprocessor 1837 may include a first upscaler 2110 , a feature map acquirer 2130 , and a second upscaler 2150 for preprocessing the second image 135 . Depending on the embodiment, the second upscaler 2150 may not be included in the preprocessor 1837 .

제 1 업스케일러(2110)는 미리 결정된 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)을 업스케일할 수 있다. 제 1 업스케일러(2110)는 룰(rule) 기반의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일한다. The first upscaler 2110 may upscale the second image 135 according to a predetermined scaling method. The first upscaler 2110 upscales the second image 135 using a rule-based scaling method.

특징 맵 획득부(2130)는 미리 결정된 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 제 2 영상(135)으로부터 확대 특징 맵(2132)을 생성한다. 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 생성된 영상이 제 1 확대 영상(2112)의 해상도와 상이한 경우, 특징 맵 획득부(2130)는 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 생성된 영상의 해상도를 제 1 확대 영상(2112)의 해상도에 맞춰 스케일할 수 있다.The feature map acquisition unit 2130 generates an enlarged feature map 2132 from the second image 135 according to a predetermined feature map extraction algorithm. When the image generated according to the feature map extraction algorithm is different from the resolution of the first enlarged image 2112 , the feature map acquirer 2130 sets the resolution of the image generated according to the feature map extraction algorithm to the first enlarged image 2112 . can be scaled according to the resolution of

일 실시예에서, 특징 맵 획득부(2130)는 에지 검출 알고리즘에 따라 생성된 에지 맵을 확대 특징 맵(2132)으로 획득할 수 있다. 에지 검출 알고리즘은, 소벨(sobel) 알고리즘, 프리윗(prewitt) 알고리즘, 로버츠(Roberts) 알고리즘, 컴퍼스(compass) 알고리즘 또는 캐니(canny) 알고리즘을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 에지 맵은 제 2 영상(135)의 에지 특성, 예를 들어, 상하 방향의 밝기 변화량, 좌우 방향의 밝기 변화량 등을 잘 보여주므로, 이러한 에지 맵이 확대 특징 맵(2132)으로서 제 2 DNN(3100)에 입력됨에 따라 영상 특성을 고려한 AI 업스케일이 보다 신속하게 수행될 수 있다. In an embodiment, the feature map acquisition unit 2130 may acquire an edge map generated according to an edge detection algorithm as the enlarged feature map 2132 . The edge detection algorithm may include, but is not limited to, a Sobel algorithm, a prewitt algorithm, a Roberts algorithm, a compass algorithm, or a canny algorithm. Since the edge map shows the edge characteristics of the second image 135 well, for example, the amount of brightness change in the vertical direction, the amount of brightness change in the left and right directions, etc., this edge map is used as the enlarged feature map 2132 for the second DNN 3100 ), AI upscaling in consideration of image characteristics can be performed more quickly.

일 실시예에서, 특징 맵 획득부(2130)는 제 2 영상(135)을 신경망으로 처리하여 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수도 있다. 예를 들어, 특징 맵 획득부(2130)는 VGGnet 등의 신경망을 이용하여 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수 있다.In an embodiment, the feature map acquisition unit 2130 may obtain the enlarged feature map 2132 by processing the second image 135 with a neural network. For example, the feature map acquisition unit 2130 may acquire the enlarged feature map 2132 using a neural network such as VGGnet.

제 1 확대 영상(2112)과 확대 특징 맵(2132)은 결합(concatenate)(2170)되어 제 2 DNN(3100)으로 입력된다.The first enlarged image 2112 and the enlarged feature map 2132 are concatenated 2170 and input to the second DNN 3100 .

제 1 확대 영상(2112)의 개수와 확대 특징 맵(2132)의 개수의 합은 제 2 DNN(3100)의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일하여야 한다. 도 21에서 제 2 DNN(3100)의 첫 번째 레이어인 제 1 컨볼루션 레이어(3110)의 3 x 3 x 2n x k는 제 1 컨볼루션 레이어(3110)가 3 x 3 크기의 k개의 필터 커널로 2n개의 영상을 처리하여 k개의 특징 맵을 출력한다는 것을 의미한다. 여기서, n 및 k는 0보다 큰 실수이다.The sum of the number of first enlarged images 2112 and the number of enlarged feature maps 2132 should be equal to the number of input channels of the first layer of the second DNN 3100 . In FIG. 21 , 3 x 3 x 2n x k of the first convolutional layer 3110, which is the first layer of the second DNN 3100, is 2n with k filter kernels having a size of 3 x 3 in the first convolutional layer 3110. This means that k images are processed and k feature maps are output. where n and k are real numbers greater than zero.

제 1 컨볼루션 레이어(3110)의 입력 채널 수는 2n이므로, 제 1 확대 영상(2112)의 개수와 확대 특징 맵(2132)의 개수의 합도 2n이어야 한다. 즉, 제 1 확대 영상(2112)의 개수가 p개라면, 확대 특징 맵(2132)의 개수는 2n-p개이어야 한다. Since the number of input channels of the first convolutional layer 3110 is 2n, the sum of the number of first enlarged images 2112 and the number of enlarged feature maps 2132 should also be 2n. That is, if the number of first enlarged images 2112 is p, the number of enlarged feature maps 2132 should be 2n-p.

일 실시예에서, 제 1 업스케일러(2110)는 서로 다른 p개(p는 자연수)의 스케일 방법으로 제 2 영상(135)을 업스케일하여 p개의 제 1 확대 영상(2112)을 획득할 수 있다. 특징 맵 획득부(2130)는 2n-p개의 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 2n-p개의 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수 있다.In an embodiment, the first upscaler 2110 may acquire p first enlarged images 2112 by upscaling the second image 135 using different p scale methods (p is a natural number). . The feature map acquisition unit 2130 may acquire 2n-p enlarged feature maps 2132 according to the 2n-p feature map extraction algorithm.

다른 실시예에서, 제 1 업스케일러(2110)는 니어리스트 네이버 스케일 방법에 따라 제 2 영상(135)으로부터 서로 다른 p개의 제 1 확대 영상(2112)을 획득할 수 있다. 특징 맵 획득부(2130)는 2n-p개의 특징 맵 추출 알고리즘에 따라 2n-p개의 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수 있다.In another embodiment, the first upscaler 2110 may acquire different p number of first magnified images 2112 from the second image 135 according to the near list neighbor scale method. The feature map acquisition unit 2130 may acquire 2n-p enlarged feature maps 2132 according to the 2n-p feature map extraction algorithm.

전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도에 따라 제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)의 해상도를 결정할 수 있다. The preprocessor 1837 may determine the resolutions of the first enlarged image 2112 and the enlarged feature map 2132 according to the target resolution of the third image 145 .

일 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 2배인 경우, 제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)의 해상도를 제 2 영상(135)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(2110) 및 특징 맵 획득부(2130)는 각각 제 2 영상(135) 대비 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(2112)과 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수 있다. As an example, when the target resolution of the third image 145 is twice the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 sets the resolutions of the first magnified image 2112 and the magnified feature map 2132 . 2 It can be determined to be twice the image 135 . In addition, the first upscaler 2110 and the feature map acquisition unit 2130 may acquire the first magnified image 2112 and the magnified feature map 2132, each having an increased resolution by 2 times compared to the second image 135 , respectively. have.

다른 예로, 전처리부(1837)는 제 3 영상(145)의 타겟 해상도가 제 2 영상(135)의 해상도의 4배인 경우, 제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)의 해상도를 제 2 영상(135)의 2배로 결정할 수 있다. 그리고, 제 1 업스케일러(2110) 및 특징 맵 획득부(2130)는 각각 제 2 영상(135) 대비 해상도가 2배만큼 증가한 제 1 확대 영상(2112)과 확대 특징 맵(2132)을 획득할 수 있다. 이 경우, 제 2 DNN(3100)은 제 2 영상(135) 대비 해상도가 4배만큼 증가한 제 3 영상(145)을 획득하기 위해, 제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)의 해상도를 2배 증가시키는 연산을 수행할 수 있다.As another example, when the target resolution of the third image 145 is 4 times the resolution of the second image 135 , the preprocessor 1837 sets the resolutions of the first enlarged image 2112 and the enlarged feature map 2132 . 2 It can be determined to be twice the image 135 . In addition, the first upscaler 2110 and the feature map acquisition unit 2130 may acquire the first magnified image 2112 and the magnified feature map 2132, each having an increased resolution by 2 times compared to the second image 135 , respectively. have. In this case, the second DNN 3100 performs the resolution of the first enlarged image 2112 and the enlarged feature map 2132 in order to obtain the third image 145 with an increased resolution of 4 times compared to the second image 135 . It is possible to perform an operation to increase by 2 times.

제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)은 제 1 컨볼루션 레이어(3110)로 입력된다. 제 1 컨볼루션 레이어(3110)는 3 x 3의 크기의 k개의 필터 커널을 이용하여 제 1 확대 영상(2112) 및 확대 특징 맵(2132)에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 생성된 k개의 특징 맵은 제 1 활성화 레이어(3120)로 입력된다. The first enlarged image 2112 and the enlarged feature map 2132 are input to the first convolutional layer 3110 . The first convolution layer 3110 performs convolution processing on the first magnified image 2112 and the magnified feature map 2132 using k filter kernels having a size of 3×3. The k feature maps generated as a result of the convolution process are input to the first activation layer 3120 .

제 1 활성화 레이어(3120)는 k개의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(3120)의 출력이 제 2 컨볼루션 레이어(3130)로 입력된다. The first activation layer 3120 may provide a non-linear characteristic to the k feature maps. The output of the first activation layer 3120 is input to the second convolution layer 3130 .

제 2 컨볼루션 레이어(3130)는 3 x 3의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 k개의 특징 맵에 대해 컨볼루션 처리를 한다. 컨볼루션 처리 결과 제 2 컨볼루션 레이어(3130)로부터 1개의 영상이 출력된다. 제 2 컨볼루션 레이어(3130)에서 출력된 영상이 제 3 영상(145)으로 결정될 수 있다.The second convolutional layer 3130 performs convolution processing on k feature maps using one filter kernel having a size of 3×3. As a result of the convolution processing, one image is output from the second convolutional layer 3130 . An image output from the second convolutional layer 3130 may be determined as the third image 145 .

도 21에 도시된 바와 같이, 제 2 컨볼루션 레이어(3130)에서 출력된 영상과 제 2 업스케일러(2150)에 의해 획득된 제 2 확대 영상(2152)이 합해져 제 3 영상(145)이 획득될 수 있다. 제 2 업스케일러(2150)는 제 2 영상(135)을 레거시 업스케일하여 제 2 확대 영상(2152)을 획득할 수 있다.As shown in FIG. 21 , the image output from the second convolution layer 3130 and the second enlarged image 2152 obtained by the second upscaler 2150 are summed to obtain a third image 145 . can The second upscaler 2150 may legacy upscale the second image 135 to obtain a second enlarged image 2152 .

도 21는 제 2 DNN(3100)이 두 개의 컨볼루션 레이어(3110, 3130)와 한 개의 활성화 레이어(3120)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이다. 구현예에 따라서, 제 2 DNN(3100)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시에 따른 제 2 DNN(3100)의 CNN 구조가 RNN 구조로 변경될 수 있다.21 illustrates that the second DNN 3100 includes two convolutional layers 3110 and 3130 and one activation layer 3120, but this is only an example. According to an embodiment, the second DNN 3100 may be implemented through a recurrent neural network (RNN). That is, the CNN structure of the second DNN 3100 according to an example of the present disclosure may be changed to an RNN structure.

도 21는 컨볼루션 레이어(3110, 3130)의 필터 커널의 크기가 3x3인 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 각 컨볼루션 레이어에서 이용되는 필터 커널의 크기는 구현예에 따라 다양할 수 있다.21 shows that the size of the filter kernel of the convolutional layers 3110 and 3130 is 3x3, this is only an example, and the size of the filter kernel used in each convolutional layer may vary depending on the implementation. have.

도 19 내지 도 21과 관련하여 설명한 제 2 DNN(2900, 3000, 3100)에서 어느 하나의 컨볼루션 레이어의 출력이 이전 레이어의 출력 및 제 2 DNN(2900, 3000, 3100)의 입력 데이터와 합해져 다음 레이어로 전달될 수 있다. 예를 들어, 제 1 DNN을 도시하고 있는 도 17에서 설명한 것과 같이, 제 1 컨볼루션 레이어의 출력이 제 2 DNN의 입력 데이터와 합해져 다음 레이어로 전달되고, 제 2 컨볼루션 레이어의 출력이 제 1 컨볼루션 레이어의 출력 및 제 2 DNN의 입력 데이터와 합해져 다음 레이어로 전달될 수 있다.In the second DNNs 2900, 3000, and 3100 described with reference to FIGS. 19 to 21 , the output of any one convolution layer is summed with the output of the previous layer and the input data of the second DNNs 2900, 3000, and 3100 to create the next It can be passed on to a layer. For example, as described in FIG. 17 showing the first DNN, the output of the first convolutional layer is combined with the input data of the second DNN and transferred to the next layer, and the output of the second convolutional layer is transmitted to the first It may be combined with the output of the convolution layer and the input data of the second DNN and transmitted to the next layer.

이하에서는, 도 22 내지 도 24를 참조하여, 도 14, 도 15, 도 19 및 도 20과 관련하여 설명한 잔차 영상(즉, 축소 특징맵 또는 확대 특징 맵)을 획득하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of acquiring the residual image (ie, the reduced feature map or the enlarged feature map) described with reference to FIGS. 14, 15, 19, and 20 will be described with reference to FIGS. 22 to 24 .

도 22 내지 도 24는 제 1 축소 영상(또는 제 1 확대 영상)과 제 2 축소 영상(또는 제 2 확대 영상)을 이용하여 잔차 영상을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.22 to 24 are diagrams for explaining a method of obtaining a residual image using a first reduced image (or a first enlarged image) and a second reduced image (or a second enlarged image).

이하에서는, 제 1 축소 영상, 제 2 축소 영상 및 제 1 DNN을 중심으로 설명하지만, 제 1 축소 영상, 제 2 축소 영상 및 제 1 DNN은 각각 제 1 확대 영상, 제 2 확대 영상 및 제 2 DNN으로 대체될 수 있음이 자명할 것이다.Hereinafter, the first reduced image, the second reduced image, and the first DNN will be mainly described, but the first reduced image, the second reduced image, and the first DNN are the first enlarged image, the second enlarged image, and the second DNN, respectively. It will be apparent that it can be replaced with

앞서 설명한 바와 같이, 제 1 DNN의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수가 2n인 경우, 제 1 DNN으로 입력되는 제 1 축소 영상의 개수와 잔차 영상의 개수의 합은 2n이어야 한다.As described above, when the number of input channels of the first layer of the first DNN is 2n, the sum of the number of first reduced images input to the first DNN and the number of residual images should be 2n.

도 22 내지 도 24는 2n이 4인 경우를 예시하고 있다.22 to 24 exemplify a case where 2n is 4.

도 22에 도시된 바와 같이, 제 1 축소 영상(2201a, 2201b)의 개수가 2개이고, 제 2 축소 영상(2202a, 2202b, 2202c)의 개수가 3개인 경우, 제 1 축소 영상(2201a, 2201b)과 제 2 축소 영상(2202a, 2202b, 2202c) 사이에서 2개의 잔차 영상(2203a, 2203b)을 획득하여야 한다.22 , when the number of first reduced images 2201a and 2201b is two and the number of second reduced images 2202a, 2202b, and 2202c is three, first reduced images 2201a and 2201b Two residual images 2203a and 2203b must be obtained between the second reduced images 2202a, 2202b, and 2202c.

구체적으로, 2개의 제 1 축소 영상(2201a, 2201b) 중 어느 하나와 3개의 제 2 축소 영상(2202a, 2202b, 2202c) 중 어느 하나 사이에서 하나의 잔차 영상(2203a)을 획득할 수 있다. 그리고, 2개의 제 1 축소 영상(2201a, 2201b) 중 어느 하나와 3개의 제 2 축소 영상(2202a, 2202b, 2202c) 중 어느 하나 사이에서 다른 하나의 잔차 영상(2203b)을 획득할 수 있다. 이 때 2개의 잔차 영상(2203a, 2203b)이 동일해지는 경우를 방지하기 위하여, 두 번째 잔차 영상(2203b)을 획득하는데 이용되는 제 1 축소 영상 및/또는 제 2 축소 영상이 첫 번째 잔차 영상(2203a)을 획득하는데 이용되는 제 1 축소 영상 및/또는 제 2 축소 영상과 상이할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 잔차 영상(2203a)을 획득하는데 제 1 축소 영상(2201a) 및 제 2 축소 영상(2202a)이 이용되었다면, 두 번째 잔차 영상(2203b)을 획득할 때에는 제 1 축소 영상(2201a)과 제 2 축소 영상(2202b)을 이용하거나, 제 1 축소 영상(2201b)과 제 2 축소 영상(2202a)을 이용하거나 또는 제 1 축소 영상(2201b)과 제 2 축소 영상(2202b)을 이용할 수 있다. 즉 잔차 영상(2203a, 2203b)들이 서로 차이가 나게 생성함으로써, 제 1 DNN으로 입력되는 데이터의 종류를 다양화할 수 있다.Specifically, one residual image 2203a may be obtained between any one of the two first reduced images 2201a and 2201b and any one of the three second reduced images 2202a, 2202b, and 2202c. In addition, the other residual image 2203b may be obtained between any one of the two first reduced images 2201a and 2201b and any one of the three second reduced images 2202a, 2202b, and 2202c. In this case, in order to prevent the case where the two residual images 2203a and 2203b become the same, the first reduced image and/or the second reduced image used to obtain the second residual image 2203b is the first residual image 2203a. ) may be different from the first reduced image and/or the second reduced image used to obtain the . For example, if the first reduced image 2201a and the second reduced image 2202a are used to obtain the first residual image 2203a, when the second residual image 2203b is obtained, the first reduced image 2201a ) and the second reduced image 2202b, the first reduced image 2201b and the second reduced image 2202a, or the first reduced image 2201b and the second reduced image 2202b can be used. have. That is, by generating the residual images 2203a and 2203b to be different from each other, the type of data input to the first DNN can be diversified.

다음으로, 도 23에 도시된 바와 같이, 제 1 축소 영상(2201a, 2201b)의 개수가 2개이고, 제 2 축소 영상(2202a, 2202b)의 개수가 2개인 경우, 2개의 제 1 축소 영상(2201a, 2201b) 중 어느 하나와 2개의 제 2 축소 영상(2202a, 2202b) 중 어느 하나 사이에서 하나의 잔차 영상(2203a)을 획득할 수 있다. 그리고, 2개의 제 1 축소 영상(2201a, 2201b) 중 어느 하나와 2개의 제 2 축소 영상(2202a, 2202b) 중 어느 하나 사이에서 다른 하나의 잔차 영상(2203b)을 획득할 수 있다. 이 때 2개의 잔차 영상(2203a, 2203b)이 동일해지는 경우를 방지하기 위하여, 두 번째 잔차 영상(2203b)을 획득하는데 이용되는 제 1 축소 영상 및/또는 제 2 축소 영상이 첫 번째 잔차 영상(2203a)을 획득하는데 이용되는 제 1 축소 영상 및/또는 제 2 축소 영상과 다를 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 잔차 영상(2203a)을 획득하는데 제 1 축소 영상(2201a) 및 제 2 축소 영상(2202a)이 이용되었다면, 두 번째 잔차 영상(2203b)을 획득할 때에는 제 1 축소 영상(2201a)과 제 2 축소 영상(2202b)을 이용하거나, 제 1 축소 영상(2201b)과 제 2 축소 영상(2202a)을 이용하거나 또는 제 1 축소 영상(2201b)과 제 2 축소 영상(2202b)을 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 23 , when the number of first reduced images 2201a and 2201b is two and the number of second reduced images 2202a and 2202b is two, two first reduced images 2201a , 2201b) and one residual image 2203a between any one of the two second reduced images 2202a and 2202b. In addition, the other residual image 2203b may be acquired between any one of the two first reduced images 2201a and 2201b and any one of the two second reduced images 2202a and 2202b. In this case, in order to prevent the case where the two residual images 2203a and 2203b become the same, the first reduced image and/or the second reduced image used to obtain the second residual image 2203b is the first residual image 2203a. ) may be different from the first reduced image and/or the second reduced image used to obtain the . For example, if the first reduced image 2201a and the second reduced image 2202a are used to obtain the first residual image 2203a, when the second residual image 2203b is obtained, the first reduced image 2201a ) and the second reduced image 2202b, the first reduced image 2201b and the second reduced image 2202a, or the first reduced image 2201b and the second reduced image 2202b can be used. have.

다음으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 제 1 축소 영상(2201a, 2201b)의 개수가 2개이고, 제 2 축소 영상(2202)의 개수가 1개인 경우, 2개의 제 1 축소 영상(2201a, 2201b) 각각과 하나의 제 2 축소 영상(2202) 사이에서 2개의 잔차 영상(2203a, 2203b)을 획득할 수 있다. 즉, 제 1 축소 영상(2201a)과 제 2 축소 영상(2202) 사이의 잔차 영상(2203a), 및 제 1 축소 영상(2201b)과 제 2 축소 영상(2202) 사이의 잔차 영상(2203b)이 획득될 수 있다.Next, as shown in FIG. 24 , when the number of first reduced images 2201a and 2201b is two and the number of second reduced images 2202 is one, two first reduced images 2201a and 2201b ) and one second reduced image 2202 , two residual images 2203a and 2203b may be obtained. That is, the residual image 2203a between the first reduced image 2201a and the second reduced image 2202 and the residual image 2203b between the first reduced image 2201b and the second reduced image 2202 are obtained. can be

도 22 내지 도 24는 제 1 축소 영상과 잔차 영상의 개수의 합을 제 1 DNN의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수에 일치시키기 위한 일 실시예를 도시하고 있을 뿐, 도 22 내지 도 24와 관련하여 설명한 방법 이외의 다른 방법들이 당업자에게 자명한 범위 내에서 이용될 수 있다.22 to 24 only show an embodiment for matching the sum of the number of the first reduced image and the residual image to the number of input channels of the first layer of the first DNN. Methods other than the described methods may be used within the scope apparent to those skilled in the art.

이하에서는, 도 25를 참조하여, 저 복잡도의 제 1 DNN(2400, 2500, 2600 또는 2700) 및 제 2 DNN (2900, 3000 또는 3100)의 훈련 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a training method of the first DNN (2400, 2500, 2600, or 2700) and the second DNN (2900, 3000, or 3100) of low complexity will be described with reference to FIG. 25 .

도 25는 제 1 DNN(2503) 및 제 2 DNN(2507)을 훈련시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.25 is a diagram for explaining a method of training the first DNN 2503 and the second DNN 2507 .

도 25에 도시된 제 1 DNN(2503)은 전술한 제 1 DNN(2400, 2500, 2600 또는 2700)이고, 제 2 DNN(2507)은 전술한 제 2 DNN (2900, 3000 또는 3100)일 수 있다.The first DNN 2503 shown in FIG. 25 may be the aforementioned first DNN (2400, 2500, 2600, or 2700), and the second DNN 2507 may be the aforementioned second DNN (2900, 3000, or 3100). .

도 25와 전술한 도 11을 비교하면, 도 25에 도시된 훈련 과정에서는 원본 훈련 영상(2501)이 제 1 DNN(2503)으로 입력되기 전에 전처리(2502)되고, 제 1 훈련 영상(2504)(또는, 제 2 훈련 영상)이 제 2 DNN(2507)으로 입력되기 전에 전처리(2506)되는 것을 알 수 있다.Comparing FIG. 25 with the aforementioned FIG. 11, in the training process shown in FIG. 25, the original training image 2501 is preprocessed 2502 before being input to the first DNN 2503, and the first training image 2504 ( Alternatively, it can be seen that the second training image) is pre-processed ( 2506 ) before being input to the second DNN ( 2507 ).

구체적으로, 원본 훈련 영상(2501)은 전처리(2502)되고, 전처리(2502) 결과로 획득된 축소 영상과 축소 특징 맵이 제 1 DNN(2503)으로 입력된다. 여기서, 전처리(2502) 과정은 전술한 전처리부(1313)에 의해 수행되는 과정과 동일할 수 있다.Specifically, the original training image 2501 is pre-processed 2502 , and the reduced image and reduced feature map obtained as a result of the pre-processing 2502 are input to the first DNN 2503 . Here, the pre-processing 2502 may be the same as the process performed by the above-described pre-processing unit 1313 .

제 1 DNN(2503)에 의해 출력된 제 1 훈련 영상(2504) 또는 제 1 훈련 영상(2504)으로부터 제 1 부호화/제 1 복호화된 제 2 훈련 영상이 전처리(2506)된다. 전처리(2506) 결과로 획득된 확대 영상과 확대 특징 맵이 제 2 DNN(2507)으로 입력된다. 여기서, 전처리(2506) 과정은 전술한 전처리부(1837)에 의해 수행되는 과정과 동일할 수 있다.The first training image 2504 output by the first DNN 2503 or the first encoded/first decoded second training image from the first training image 2504 is pre-processed 2506 . The enlarged image and enlarged feature map obtained as a result of the preprocessing 2506 are input to the second DNN 2507 . Here, the preprocessing 2506 process may be the same as the process performed by the aforementioned preprocessing unit 1837 .

제 2 DNN(2507)에 의한 확대 영상과 확대 특징 맵의 처리 결과 제 3 훈련 영상(2508)이 획득된다.A third training image 2508 is obtained as a result of processing the enlarged image and the enlarged feature map by the second DNN 2507 .

원본 훈련 영상(2501)이 전처리(2502)되는 것과 별개로 원본 훈련 영상(2501)으로부터 다운스케일된 축소 훈련 영상(2505)이 획득되고, 제 1 훈련 영상(2504)과 축소 훈련 영상(2505) 사이의 비교 결과에 대응하는 구조적 손실 정보(2510)가 획득된다.A downscaled reduced training image 2505 is obtained from the original training image 2501 separately from the original training image 2501 being pre-processed 2502 , and between the first training image 2504 and the reduced training image 2505 . Structural loss information 2510 corresponding to the comparison result of .

또한, 제 1 훈련 영상(2504)의 공간적 복잡도에 기반하여 복잡성 손실 정보(2520)가 결정될 수 있다.Also, complexity loss information 2520 may be determined based on the spatial complexity of the first training image 2504 .

또한, 원본 훈련 영상(2501)과 제 3 훈련 영상(2508)의 비교 결과에 따라 퀄리티 손실 정보(2530)가 결정될 수 있다.Also, quality loss information 2530 may be determined according to a comparison result between the original training image 2501 and the third training image 2508 .

구조적 손실 정보(2510), 복잡성 손실 정보(2520) 및 퀄리티 손실 정보(2530)에 대해서는 도 11과 관련하여 상세하게 설명하였으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.Since the structural loss information 2510 , the complexity loss information 2520 , and the quality loss information 2530 have been described in detail with reference to FIG. 11 , their descriptions will be omitted herein.

도 25를 참조하면, 구조적 손실 정보(2510), 복잡성 손실 정보(2520) 및 퀄리티 손실 정보(2530)가 제 1 DNN(2503)의 훈련에 이용되고, 퀄리티 손실 정보(2530)는 제 2 DNN(2507)의 훈련에 이용된다. 즉, 퀄리티 손실 정보(2530)는 제 1 DNN(2503) 및 제 2 DNN(2507)의 훈련에 모두 이용된다.25, structural loss information 2510, complexity loss information 2520, and quality loss information 2530 are used for training of a first DNN 2503, and quality loss information 2530 is a second DNN ( 2507). That is, the quality loss information 2530 is used for both training of the first DNN 2503 and the second DNN 2507 .

제 1 DNN(2503)은 구조적 손실 정보(2510), 복잡성 손실 정보(2520) 및 퀄리티 손실 정보(2530)에 기초하여 결정된 최종 손실 정보가 감소 또는 최소화되도록 파라미터를 갱신할 수 있다. 또한, 제 2 DNN(2507)은 퀄리티 손실 정보(2530)가 감소 또는 최소화되도록 파라미터를 갱신할 수 있다. 구현 예에 따라 제 2 DNN(2507)은 구조적 손실 정보(2510) 및 복잡성 손실 정보(2520) 중 적어도 하나와, 퀄리티 손실 정보(2530)에 기초하여 훈련될 수도 있다.The first DNN 2503 may update a parameter such that the final loss information determined based on the structural loss information 2510 , the complexity loss information 2520 , and the quality loss information 2530 is reduced or minimized. Also, the second DNN 2507 may update the parameter so that the quality loss information 2530 is reduced or minimized. According to an implementation example, the second DNN 2507 may be trained based on at least one of the structural loss information 2510 and the complexity loss information 2520 , and the quality loss information 2530 .

최종 손실 정보에 기반한 제 1 DNN(2503) 및 제 2 DNN(2507)의 훈련 과정에 대해서는 도 11을 참조하여 설명한 것과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.한편, 상술한 본 개시의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램 또는 인스트럭션으로 작성가능하고, 작성된 프로그램 또는 인스트럭션은 매체에 저장될 수 있다.The training process of the first DNN 2503 and the second DNN 2507 based on the final loss information is the same as that described with reference to FIG. 11, and thus a description thereof will be omitted here. It can be written as a program or instruction that can be executed in the , and the written program or instruction can be stored in a medium.

매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램 또는 인스트럭션을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The medium may continuously store a program or instructions executable by a computer, or may be a temporary storage for execution or download. In addition, the medium may be various recording means or storage means in the form of a single or several hardware combined, it is not limited to a medium directly connected to any computer system, and may exist distributed on a network. Examples of the medium include a hard disk, a magnetic medium such as a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk, and those configured to store program instructions, including ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, examples of other media may include recording media or storage media managed by an app store that distributes applications, sites that supply or distribute various other software, or servers.

한편, 상술한 DNN과 관련된 모델은, 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈(예를 들어, 명령어(instruction)를 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, DNN 모델은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.Meanwhile, the above-described DNN-related model may be implemented as a software module. When implemented as a software module (eg, a program module including instructions), the DNN model may be stored in a computer-readable recording medium.

또한, DNN 모델은 하드웨어 칩 형태로 집적되어 전술한 AI 복호화 장치(200) 또는 AI 부호화 장치(600)의 일부가 될 수도 있다. 예를 들어, DNN 모델은 인공 지능을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예를 들어, CPU 또는 애플리케이션 프로세서) 또는 그래픽 전용 프로세서(예를 들어, GPU)의 일부로 제작될 수도 있다.In addition, the DNN model may be integrated in the form of a hardware chip to become a part of the aforementioned AI decoding apparatus 200 or AI encoding apparatus 600 . For example, a DNN model may be built in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence, or as part of an existing general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) or graphics-only processor (e.g., GPU). it might be

또한, DNN 모델은 다운로드 가능한 소프트웨어 형태로 제공될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 제조사 또는 전자 마켓을 통해 전자적으로 배포되는 소프트웨어 프로그램 형태의 상품(예를 들어, 다운로드 가능한 애플리케이션)을 포함할 수 있다. 전자적 배포를 위하여, 소프트웨어 프로그램의 적어도 일부는 저장 매체에 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 저장 매체는 제조사 또는 전자 마켓의 서버, 또는 중계 서버의 저장매체가 될 수 있다.In addition, the DNN model may be provided in the form of downloadable software. The computer program product may include a product (eg, a downloadable application) in the form of a software program distributed electronically through a manufacturer or an electronic market. For electronic distribution, at least a portion of the software program may be stored in a storage medium or may be temporarily generated. In this case, the storage medium may be a server of a manufacturer or an electronic market, or a storage medium of a relay server.

이상, 본 개시의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 개시의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.Above, the technical idea of the present disclosure has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the technical idea of the present disclosure is not limited to the above embodiments, and those of ordinary skill in the art within the scope of the technical spirit of the present disclosure Various modifications and changes are possible by the person.

Claims (12)

AI(artificial intelligence)를 이용하여 이미지를 제공하는 서버에 있어서,
상기 서버에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
원본 영상으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상 및 상기 원본 영상의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 축소 특징 맵을 다운스케일 DNN으로 입력하고,
상기 원본 영상으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상을 상기 다운스케일 DNN에서 획득하고,
상기 제 1 영상을 부호화하여 영상 데이터를 획득하고,
상기 영상 데이터를 전자 장치로 제공하는, 서버.
In a server that provides an image using AI (artificial intelligence),
A processor that executes one or more instructions stored in the server;
The processor is
A first reduced image downscaled from the original image and a reduced feature map having a resolution smaller than the resolution of the original image are input as downscale DNN,
Obtaining an AI downscaled first image from the original image in the downscale DNN,
Encoding the first image to obtain image data,
A server that provides the image data to an electronic device.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 2 축소 영상과 상기 제 1 축소 영상 사이의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득하는, 서버.
According to claim 1,
The processor is
A server for acquiring a residual image between the downscaled second reduced image and the first reduced image from the original image as the reduced feature map.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 원본 영상의 픽셀 그룹들 내에서 서로 다른 지점에 위치하는 픽셀들로 이루어진 복수의 제 1 축소 영상을 획득하고,
상기 복수의 제 1 축소 영상과 상기 제 2 축소 영상 사이의 복수의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득하는, 서버.
3. The method of claim 2,
The processor is
obtaining a plurality of first reduced images composed of pixels located at different points within the pixel groups of the original image;
A server for acquiring a plurality of residual images between the plurality of first reduced images and the second reduced images as the reduced feature map.
제3항에 있어서,
상기 복수의 제 1 축소 영상의 개수와 상기 복수의 잔차 영상의 개수의 합은, 상기 다운스케일 DNN의 첫 번째 레이어의 입력 채널 수와 동일한, 서버.
4. The method of claim 3,
A sum of the number of the plurality of first reduced images and the number of the plurality of residual images is equal to the number of input channels of the first layer of the downscale DNN.
제2항에 있어서,
상기 제 2 축소 영상과 상기 다운스케일 DNN의 마지막 레이어의 출력 영상이 합해짐에 따라 상기 제 1 영상이 획득되는, 서버.
3. The method of claim 2,
The server, wherein the first image is obtained as the second reduced image and the output image of the last layer of the downscale DNN are summed.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 원본 영상에 대응하는 에지 맵을 상기 축소 특징 맵으로 획득하는, 서버.
According to claim 1,
The processor is
A server for obtaining an edge map corresponding to the original image as the reduced feature map.
제6항에 있어서,
상기 원본 영상으로부터 다운스케일된 제 3 축소 영상과 상기 다운스케일 DNN의 마지막 레이어의 출력 영상이 합해짐에 따라 상기 제 1 영상이 획득되는, 서버.
7. The method of claim 6,
The server, wherein the first image is obtained as the third reduced image downscaled from the original image and the output image of the last layer of the downscale DNN are summed.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 원본 영상으로부터 다운스케일 및 업스케일된 변형 영상을 획득하고,
상기 변형 영상으로부터 다운스케일된 제 4 축소 영상과 상기 제 1 축소 영상 사이의 잔차 영상을 상기 축소 특징 맵으로 획득하는, 서버.
According to claim 1,
The processor is
Obtaining a downscaled and upscaled modified image from the original image,
A server for acquiring a residual image between the downscaled fourth reduced image and the first reduced image from the transformed image as the reduced feature map.
제1항에 있어서,
상기 다운스케일 DNN의 레이어들 중 어느 하나의 레이어의 출력 데이터는, 상기 어느 하나의 레이어 이전의 레이어들의 출력 데이터와 합해져 다음 레이어로 입력되는, 서버.
According to claim 1,
The output data of any one of the layers of the downscale DNN is added to the output data of the layers before the one of the layers and is input to the next layer.
AI(artificial intelligence)를 이용하여 이미지를 제공하는 서버에 의한 방법에 있어서,
원본 영상으로부터 다운스케일된 제 1 축소 영상 및 상기 원본 영상의 해상도보다 작은 해상도를 갖는 축소 특징 맵을 다운스케일 DNN으로 입력하는 단계;
상기 원본 영상으로부터 AI 다운스케일된 제 1 영상을 상기 다운스케일 DNN에서 획득하는 단계;
상기 제 1 영상을 부호화하여 영상 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 영상 데이터를 전자 장치로 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
In a method by a server that provides an image using AI (artificial intelligence),
inputting a first reduced image downscaled from the original image and a reduced feature map having a resolution smaller than the resolution of the original image into a downscale DNN;
acquiring an AI downscaled first image from the original image in the downscale DNN;
obtaining image data by encoding the first image; and
and providing the image data to an electronic device.
제10항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of claim 10. AI(artificial intelligence)를 이용하여 이미지를 디스플레이하는 전자 장치에 있어서,
상기 전자 장치에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
제 1 영상의 부호화 결과로 생성된 영상 데이터를 획득하고,
상기 영상 데이터를 복호화하여 제 2 영상을 획득하고,
상기 제 2 영상으로부터 업스케일된 제 1 확대 영상 및 상기 제 2 영상의 해상도보다 큰 해상도를 갖는 확대 특징 맵을 업스케일 DNN으로 입력하고,
상기 제 2 영상으로부터 AI 업스케일된 제 3 영상을 상기 업스케일 DNN에서 획득하고,
상기 제 3 영상을 디스플레이로 제공하는, 전자 장치.
In the electronic device for displaying an image using AI (artificial intelligence),
A processor for executing one or more instructions stored in the electronic device,
The processor is
Obtaining image data generated as a result of encoding the first image,
Decoding the image data to obtain a second image,
Input the first enlarged image upscaled from the second image and the enlarged feature map having a higher resolution than the resolution of the second image to the upscale DNN,
Obtaining an AI upscaled third image from the second image in the upscale DNN,
An electronic device that provides the third image to a display.
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