'메타브레인' 고속·저전력 강점
실사 가까운 이미지 렌더링 가능
사람 눈 모방 VPC·HNE 칩 구현
효율 2만배↑…메타버스에 유용
실사 가까운 이미지 렌더링 가능
사람 눈 모방 VPC·HNE 칩 구현
효율 2만배↑…메타버스에 유용
KAIST 제공
실사에 가까운 이미지를 모바일 기기에서 렌더링하는 속도가 GPU보다 900배 빠르면서 에너지는 획기적으로 적게 쓰는 게 강점이다. AI 기반의 3D 그래픽과 메타버스를 구현하는 데 유용할 것으로 기대된다.
KAIST는 유회준 전기·전자공학과 교수 연구팀이 AI 기반 3D 렌더링을 고속·저전력으로 처리해 주는 AI 반도체 '메타브레인'을 개발했다고 7일 밝혔다.
AI 반도체는 인식·추론·학습·판단 등의 AI 기능을 처리해 주는 반도체다. 그러면서 초지능, 초저전력, 초신뢰 기술을 구현한다. 최근 AI 기계학습의 한 종류인 심층신경망 기술은 음성인식, 이미지 분석뿐 아니라 고성능 3D 렌더링에 쓰인다.
연구팀은 AI로 3D 렌더링을 구현할 때 발생하는 비효율적인 연산을 발견하고, 이를 줄이기 위해 사람의 시각적 인지 방식을 적용한 AI 반도체를 개발했다. 저해상도 복셀을 통해 미리 사물의 대략적인 형태를 파악한 뒤 과거 렌더링 결과를 토대로 현재 렌더링에 필요한 연산량을 최소화하는 연산 방식으로 속도를 향상시킨 것이다. 복셀은 3D 공간의 한 점을 정의한 그래픽 정보를 말한다.
메타브레인은 사람의 눈을 모방한 시각 인지 하드웨어(VPC)와 하이브리드 인공지능 가속기(HNE), AI 학습 기반 3D 모델 스타일 전환 시스템 등을 집적한 CMOS 칩으로 구현됐다. 이를 AI 기반 3D 렌더링에 적용하면, 최대 100FPS(초당 프레임 수) 이상의 렌더링 속도를 나타낸다. 이는 기존 GPU보다 911배 빠른 속도다.
아울러 1개 영상 화면 처리에 소모되는 에너지를 나타내는 에너지 효율도 GPU보다 2만6400배 우수하다. VR·AR(가상·증강현실) 헤드셋과 모바일 기기에서 AI 기반 실시간 렌더링이 가능하다는 점을 보여준 성능이라고 연구팀은 설명했다.
특히 기존 GPU로 구동되는 레이 트레이싱 기반 3D 렌더링을 메타브레인에서 AI 기반 3차원으로 만들어 3차원 모델 제작에 드는 비용을 크게 줄일 수 있다. 레이 트레이싱은 광선 궤적을 추적해 실사에 가까운 이미지를 얻도록 하는 기술이다.
아울러 사용되는 메모리는 180분의 1 수준으로 줄일 수 있다. 블렌더 등 복잡한 소프트웨어를 사용하던 기존 3D 그래픽 편집과 디자인을 간단한 AI 학습으로 대체할 수 있어 일반인도 손쉽게 사용할 수 있다.
메타브레인을 활용하면 사용자의 얼굴을 본떠 만든 실제에 가까운 3D 아바타를 만들거나, 각종 구조물의 3D 모델을 만들어 영화 제작 환경에 맞춰 날씨는 바꾸는 등 다양하게 응용할 수 있다.
유회준 교수는 "현재의 3D 그래픽은 사람이 어떻게 사물을 보는지가 아니라, 사물이 어떻게 생겼는지 묘사하는 데 집중하고 있다"면서 "이번 연구는 AI가 사람의 공간 인지 능력을 모방하고 사람이 인식하는 방법을 차용해 효율적인 3D 그래픽을 가능하게 했다"고 설명했다.
또 "메타브레인은 AI에 원하는 스타일의 이미지를 주고 재학습만 시키면 되기 때문에 복잡한 SW 도움 없이 손쉽게 3D 모델의 스타일을 손쉽게 바꿀 수 있다"며 "AI와 3D 그래픽의 결합은 메타버스 실현을 위한 기술적 혁신으로 이어질 것"이라고 말했다.메타브레인은 지난달 미국 샌프란시스코에서 열린 '국제고체회로설계학회(ISSCC)'에서 발표됐다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
KAIST 제공
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