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어떤 높이에서도 선명한 이미지를 제공하는 샤프돔 기술

신동훈 기자l승인2015.10.15 17:12:14l수정2015.10.15 17:19

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우리 일상에서 많이 사용되는 PTZ(팬-틸트-줌) 카메라는 쇼핑몰, 도로, 운동 경기장과 같은 다양한 공공장소를 모니터링 하는데 매우 유용하다. 팬과 틸트 기능을 이용해 넓은 면적을 촬영하고 원하는 지점 여러 곳을 확대할 수 있기 때문이다.

하지만 카메라 외부에 돔이 장착되면 돔의 지평선 위로는 감시를 할 수 없게 되어서 에스컬레이터나 계단, 경사진 도로와 같이 가파른 장소나 고도가 일정하지 않은 환경에서는 문제가 발생하게 된다.

제조 공정 상의 문제로, 기존 카메라 돔은 완벽한 구체가 아니라 직선과 구형 부분으로 구성되어 있다. 그렇기에 돔 내부의 카메라로 촬영된 이미지는 왜곡된다. 또 카메라가 기울어져 있으면 카메라 렌즈와 투명커버 간의 거리가 달라지게 되고 이로 인해서 반사 현상이 일어난다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 나온 기술이 바로 샤프돔(Sharpdome)이다.

기존 돔의 한계

▲ 기존 카메라 돔. 카메라 밖에 씌워져 있는 투명 돔은 완벽한 구체가 아니라 반구 형태로, 곡면 부분과 직선 부분으로 구성되어 있다.

돔 카메라에서 투명 커버는 렌즈 역할을 해 들어오는 빛을 굴절시킨다. 직선 부분과 구형 부분이 만나는 점에서 굴절 특성이 변하면서 카메라로 촬영한 이미지가 왜곡된다. 이 왜곡 현상은 제조공정으로 인해 생기는 것이기 때문에 감시 카메라 업계 전반의 보편적인 문제였다. 직선과 구형 부분이 만나는 지점은 특정 높이에서 카메라의 시야를 방해해 감시 영상의 이미지를 흐리게 표시한다. 이렇게 흐려진 영역을 넓히면 흐려진 정도를 완화해 왜곡을 줄일 수 있지만, 흐려지는 범위가 더 넓어지게 된다.

지금까지는 이러한 문제에 대한 이론적 솔루션이 하나 있었는데 그것은 바로 원형 돔이다. 하지만 원형 돔은 광학적 측면에서 고품질을 보장할 수 있는 유일한 방법인 사출 성형으로는 제조할 수 없다. 사출 성형에서는 내·외부 도구가 모두 필요하며, 돔이 주조된 후에는 내부 도구를 제거할 수 없기 때문이다.

기존 돔의 또 다른 문제로는 돔의 지평선 위로는 제대로 촬영을 할 수 없다는 점이다. 특히 고도가 변하는 영역을 모니터링 해야 하는 상황에서 이런 단점은 더욱 부각된다. 카메라가 많이 기울어질수록 이미지는 더욱 흐려지는데 이러한 현상을 미러링이라고 한다.

▲ 미러링 현상. 기존의 돔 카메라에서 20°의 기울기와 20배의 줌을 사용하면, <그림 2>와 같이 이미지가 흐려지는 미러링 현상이 나타난다.

대부분의 돔 카메라는 구체의 중심점보다 낮은 위치에 배치되는데 이는 구체 부분이 돔의 직선 부분과 만나는 곳에서 굴절 오류가 발생하지 않도록 방지하기 위한 것이다. 카메라의 위치를 낮추면 틸트 범위가 넓어지고 틸트 범위가 넓어질수록 카메라는 더 넓은 영역을 모니터링 할 수 있다. 하지만 카메라의 위치를 낮추면 이미지 품질 저하가 심해진다는 단점이 있다.

구심점과 카메라 블록의 광학적 축 간의 수직 거리나 조정 오류를 L-value라고 한다. L-value는 이미지 해상도에 대한 조건을 설정하는 중요한 값으로, 최적의 이미지 품질을 얻으려면 카메라 블록의 광축이 구의 중심점에 있어야(L-value=0) 한다.

샤프돔 기술

엑시스가 선보인 샤프돔 기술은 기존의 돔에서 발생하는 문제를 해결하는 혁신적인 기술이다. 샤프돔에서는 구가 39°로 기울어져, 이미지 품질을 최적화한다. 돔이 기울어지면 L-value가 0이 되는 구심점에 카메라를 배치할 수 있다.

투명 커버가 렌즈로 작동하므로 왜곡과 이중 이미지를 방지하기 위해서는 카메라 렌즈를 항상 모든 틸트 각도에서 투명 커버에 대해 동일한 거리에 오도록 배치해야 한다. 돔이 기울어지면 카메라의 전체 화각은 구형이 되고 카메라는 항상 투명 커버에 대해 동일한 거리에 있어서 광학적으로 최적의 상태가 되어 굴절과 이중 이미지 오류를 최소화한다.

카메라가 고정 돔 내에서 회전하는 기존 돔과는 대조적으로 엑시스의 샤프돔은 전체 돔이 회전한다. 이 기술은 모든 팬과 틸트 위치에서 동일한 최적의 이미지 선명도와 전체 장면 정밀도를 구현하는 독자적인 돔 기하학과 결합됐다. 이를 통해 카메라 지평선 위 20° 정도에 있는 물체도 선명하게 식별할 수 있게 되어 굴곡이 많거나, 계단이나 언덕과 같이 고도가 변화하는 지역에 적합하다.

▲ 샤프돔(왼쪽)과 기존 돔(오른쪽). 샤프돔은 구가 39°로 기울어져, 지평선 위 최대 20° 정도에 있는 물체까지 식별할 수 있다.
▲ 기존 돔(왼쪽)과 샤프돔(오른쪽)에서 촬영한 이미지(20° 기울기, 20배 줌). 기존 돔은 이미지 윗부분이 흐릿한 반면, 샤프돔은 전체적으로 깨끗한 이미지를 제공한다.

카메라를 둘러싸는 투명 커버는 두꺼울수록 강한 바람이나 충격에 더 잘 견딘다. 하지만 이 커버의 두께가 두꺼울수록 결함이 발생할 위험 역시 증가한다. 돔이 두꺼우면 왜곡이 더욱 심하고 이중 이미지 사이의 거리가 증가해 카메라 이미지 품질이 저하되고 확대 성능도 줄어든다.

커버는 아크릴이나 폴리카보네이트로 제작된다. 녹은 폴리카보네이트는 사출 성형 시 아크릴만큼 액성이 높지 않아서 폴리카보네이트 돔은 아크릴 돔만큼 얇게 만들 수 없다. 반면 아크릴 돔은 부서지기 쉽고 필수 UL(Underwriters Laboratories, 미국 보험협회 안전시험소) 충격 테스트 기준에 미치지 못하므로, 보통 UL승인을 받을 수 없다. 샤프돔은 폴리카보네이트로 제작되어 UL의 충격 요건을 충족한다.

엑시스 샤프돔의 또 다른 특징으로는 엑시스 스피드 드라이 기능이 있다. 스피드 드라이 기능은 돔을 고속으로 방향을 바꿔가며 회전해 물의 표면장력을 깨서 물방울이 돔 유리에서 제거되도록 하는 기능이다. 이 기능은 우천 시에도 선명한 이미지를 제공하며, 고압수를 이용한 간편한 돔 세척도 가능하게 한다.

샤프돔은 모든 높이에서 균일한 고품질 영상을 제공하므로, 경기장이나 경사진 도로와 같이 고도가 변하는 장소에 적합하다. 샤프돔은 도시 및 외곽 지역 감시, 쇼핑몰, 개방된 주차장 및 기타 개방된 구역 모니터링에 이상적인 기술이다.

샤프돔 기술은 생활 곳곳에서 유용하게 사용될 수 있다. 소방서에서 경보가 울리면, 담당자는 도시 방범 카메라를 사용해 경보 위치를 찾아낼 수 있다. 샤프돔 카메라를 사용하면 각 층에서 촬영되는 선명한 영상을 볼 수 있어 어디서 연기가 나는지 빨리 확인할 수 있다. 쇼핑몰이나 기타 고층 빌딩의 에스컬레이터도 모니터링 할 수 있어 사고를 방지할 수 있다. 운동장의 경우 기존 돔 카메라로는 경기장의 맨 위부터 맨 아래까지 모든 좌석을 모니터링 하려면 여러 대의 카메라를 설치해야 했지만 샤프돔 카메라를 사용하면 한 구역에 있는 모든 좌석을 단 한대의 카메라로 모니터링 할 수 있다.

샤프돔은 도시, 방범, 교통 모니터링, 경기장 등 다양한 곳에 적합한 PTZ카메라가 얼마나 발전했는지를 보여준다. 샤프돔은 왜곡 현상을 대폭 줄이고 이중이미지 문제를 제거해 돔 내부의 카메라 이미지 품질을 개선시키며, 카메라가 카메라 지평선 위까지도 볼 수 있어 더 적은 수의 카메라로 고도 차가 큰 지역을 모니터링 할 수 있다. 이는 영상 감시 솔루션 구축 비용을 낮춰줄 뿐만 아니라, 해상도나 반사, 제한된 화각 문제를 해결하여 효율적인 감시를 가능하게 한다.

▲ 안상근 엑시스커뮤니케이션즈코리아 차장

작성자 : 엑시스커뮤니케이션즈코리아 안상근 차장(anj@axis.com)

신동훈 기자  sharksin@cctvnews.co.kr
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