엄청난 기술 경쟁의 소용돌이는 시장을 혼란에 빠뜨리고 고객들을 잘못된 정보에 쉽게 동요시키기도 한다. 안타까운 것은 많은 사람들이 빠른 기술 트렌드를 제대로 이해하지 못하고 잘못된 정보를 의심 없이 받아들인다는 사실이다. 감시 카메라 분야도 마찬가지다. 아날로그 영상 감시에서 네트워크 카메라로 급속히 전환되는 추세에 있다 보니, 취약한 지식을 가진 고객들이 피해를 입는 일도 속출하고 있다.
특히, 카메라를 직접 테스트하지 않고 업체가 제공하는 스펙(사양)만을 통해 감시 카메라의 우수성을 판별하는 일은 매우 위험하다. 암호와 같은 기술용어들은 전문 지식이 부족한 고객들에게 더욱 혼란을 가져올 수도 있다. 국민의 생명과 안전을 지키는 파수꾼 역할을 하는 영상 감시 카메라는 용도에 가장 적합한 제품으로 선택되어야 한다. 이 글에서는, 많은 사람들이 속고 있는 몇 가지 스펙에 대해 알아보려 한다.
1. 조도 수치에 "0"이 많을수록 우수하다?
업체> 담당관님 최근에 S사가 출시한 네트워크 SSK100입니다. 이 제품은 기존의 제품에 비해 조도가 훨씬 좋습니다. 여기 사양서가 있습니다. 보세요 무려 0.0001 lux입니다. 대단하지 않습니까? 이 제품으로 구매 하시면 틀림 없습니다.
고객> 그래요? 그런데 얼마 전 K사가 보여준 제품은 0.001lux인데, 소개하신 제품이 이보다 더 좋다는 말씀이신가요?
업체> 그렇습니다. 조도에는 "0"이 많아야 우수합니다. 어떠한 어둠에서도 우수한 품질을 보여 줍니다. 비교해 보실 필요도 없습니다.
고객> 하긴
조도는 고객들이 가장 많이 속는 요소가 아닐까 생각한다. 때문에 개인적으로 가장 안타까운 부분이기도 하다. 조도의 실체를 좀 더 들여다 볼 필요가 있다.
조명은 이미지 품질을 좌우하는 중요한 요소이다. 영국의 윌리엄 블레이크가 '색은 빛의 상처다'라고 말했듯이, 빛 없이는 어떠한 색도 표현할 수 없다. 과도하게 노출되지만 않는다면, 현장에 빛이 풍부할 수록 이미지 품질도 높아진다. 반대로 빛의 양이 충분치 않을 경우에는, 영상에 노이즈가 많아지거나 화면이 어두워지게 된다. 우수한 이미지 생성에 필요한 빛의 양은 카메라의 감광도에 따라 결정되는데, 일반적으로 촬영 현장이 어두울수록 카메라의 감광도가 높아야 선명한 영상을 제공할 수 있다.
감광도 또는 최소 조도는 카메라로 유용한 화질의 영상을 촬영하는 데 필요한 최소 조명 수준을 일컫는다. 최소 조도는 조도를 측정하는 lux(lx)로 표시된다. 몇몇 업체는 표시한 lux 등급이 낮을수록 카메라의 감광도가 높다고 주장하지만 이는 그리 단순한 문제가 아니다. 감광도는 제품 및 업체를 결정할 때 주된 판단 요인이 되는 경우가 많은데, 이는 가장 표현하기 어려운 요소 중 하나이자 카메라 기술에서 가장 흥미로운 측면이기도 하기 때문이다.
감광도를 측정하는 과정은 복잡하고 결론에 이르기도 힘들다. 여기에는 몇 가지 이유가 있다. 첫째, 조도는 럭스계(lux meter)로 측정하기 때문이다. 측정 방식 자체는 정확하더라도 럭스계는 가시광선의 양(입사광)을, 카메라는 물체에서 반사된 빛(반사광)의 양을 기록하는 등 동일한 조명 정보를 수집하지는 않기 때문에 카메라 감광도를 표시하는 데 lux 수치는 사용자를 현혹시키기 쉽다. 조도 또는 lux에 대해 이야기할 때 촬영 현장에 어느 정도의 조명이 있었는지는 나타내지만 카메라가 어떻게 빛을 수집했는지에 대해서는 알 수 없다.
따라서 동일한 공간에 각각 흰 옷과 검은 옷을 입은 두 사람에 대한 lux 수치는 동일해야 하지만, 동일한 장소를 촬영하는 카메라에 포착된 빛의 양은 더 많거나 적을 수도 있습니다. 검정 옷을 입은 사람이 흰 옷을 입은 사람보다 빛을 적게 반사한다는 점이 부분적으로 영향을 끼쳤기 때문이다. 또한, 유광 물체는 무광 물체보다 많은 빛을 반사하며, 기상 조건도 조명과 반사에 영향을 끼친다. 눈은 반사광을 늘리는 반면, 비는 반사광을 상당 부분 흡수한다.
[그림 1] 럭스계로 측정한 입사광과 카메라에 포착된 반사광의 차이
둘째, 자연 풍광은 대부분 조도가 상당히 복잡하고, 역광 조건, 그림자, 하이라이트 등이 화질에 영향을 끼친다. 예를 들어 역광에서는 물체가 어둡게 보여 카메라가 이를 정확하게 식별하지 못하기도 한다. 실외 감시의 경우 낮 동안 햇빛의 강도와 방향이 바뀌므로, 하나의 조도 수치로는 현장의 조명 조건을 전체적으로 커버할 수 없으며 빛의 방향도 알 수 없다는 점을 고려해야 한다.
셋째, 노출 시간, f-스톱(f-stop), 센서의 크기 및 품질, 렌즈의 품질, 색상 온도 등 다양한 요인이 카메라 감광도에 영향을 끼친다. 이들 요인 중 대다수는 조작 가능하다. 예를 들어, 노출 시간을 늘리면 셔터 속도가 느려지면서 센서에 더 많은 빛이 도달하여 이미지 품질을 향상시키고 정지 영상에 대한 좋은 평가를 받을 수 있다. 하지만 현장에 움직임이 있는 경우 영상이 흐려져 물체를 정확히 식별할 수 없게 된다. 고객은 저조도 조건에서 자사 카메라의 모션 비디오 성능을 입증하는 증거로 정지 영상을 제시하는 업체들을 항상 경계해야 한다.
현재 최소 조도를 측정하는 국제 표준이 업계에 확립되어 있지 않다는 점도 고객들을 함정에 빠뜨리는 중요 요인이다. 이는 곧 시장을 선도하는 기업들조차 같은 방식을 공유하지 않아 판매업체들이 고객들이 신뢰할 만한 정확한 정보를 제공하는 것을 어렵게 한다는 말이다. 이러한 이유로, 테스트 이미지와 데이터 제공 시 속임수를 쓰는 등의 병폐는 근절되지 않고 있다.
일부의 경우에는 심지어 일반 소비자들이 구매하기 어려운 옵션 렌즈 또는 고가의 고급 렌즈를 이용해 테스트를 하여 보기 좋게 성능을 최적화하기도 한다. 고객들은 카메라가 배송되면 제공된 최소 조도 값과 f넘버를 표준 렌즈의 실제 f넘버와 비교하는 것을 잊지 말아야 한다. 또한, 설치 환경에서 최소 조도 값이 중요한 결정 요인인 경우, 제시된 값만 맹목적으로 신뢰할 것이 아니라 카메라의 사양을 충분히 검토하고 테스트하는 데 시간을 투자하는 것이 도움이 된다.
2. 화소수가 높을 수록 우수한 영상 품질을 제공 한다.
업체> 얼마 전에 고객님께서 2백 만 화소 제품을 보셨죠? 저희가 이번에 새로이 출시한 제품은 3백만 화소 입니다. 감시 카메라는 화소 수가 높아야 많은 정보를 담고 있어 뚜렷하게 식별할 수 있는 거 알고 계시죠? 가격도 훨씬 저렴합니다.
고객> 아 기다렸는데 이처럼 빨리 시장에 출시되다니. 그렇죠! 당연히 화소 수가 많은 것이 우수하죠. 그런데 한번 비교해 보아야 하지 않을까요?
업체> 번거롭게 그러실 필요 있을까요? 화소수가 동일한 제품의 경우라면 몰라도 이처럼 차이가 나는데요. 굳이 시연을 원하신 다면 얼마든지 보여드리겠습니다.
고객> 아닙니다. 안 그래도 너무 바빠 그럴 경황이 없어요. 언제 그걸 일일이 다 하겠어요.
많은 사람들이 디지털 카메라를 구매할 때는 대리점을 방문하여 여러 회사의 제품을 직접 비교해보고 선택하면서, 값비싼 감시 카메라 구입에는 시간이 없고 불편하다는 핑계로 제품을 테스트해보는 것조차 망설인다. 업체들은 이런 고객을 매우 좋아한다. 쉽게 속아 넘어가기 때문이다.
메가픽셀, HDTV 네트워크 카메라를 선택하는데 있어 고객들이 가장 범하기 쉬운 실수는 카달로그에 명기된 해상도만으로 영상 품질을 판단하는 것이다. 단순히 해상도가 높아야 화질이 우수하다면 1000만 해상도의 핸드폰 카메라가 500만 화소의 DSLR 카메라보다 뛰어난 영상을 제공하겠지만 현실은 절대 그렇지 않다. 해상도가 높은 카메라인데도 오히려 기대 이하의 품질을 보이는 경우도 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 카메라의 화질은 렌즈 구경, 센서, 영상 압축 기술, 렌더링 기술이 한데 어우러져 표출되는 결과물이기 때문이다.
따라서 제품의 화질(컬러, 디테일)을 현장에서 검증하는 것이 가장 신뢰할 수 있는 방안이 될 수 있다. LCD TV, 디지털 카메라처럼 보안 카메라도 어느 제품이 자연스럽고 우수한 영상을 제공하는지 반드시 눈으로 직접 확인해야 한다. 고객들은 흔히 '엑시스 제품의 640x480가 왜 타사의 704x480 해상도보다 더 우수하죠?'라던가, '엑시스 720P HDTV 네트워크 카메라가 타사의 1080P HDTV 제품보다 컬러 표현과 디테일이 우수한가요?'라고 질문한다. 스펙은 스펙일 뿐이다. 표시 사양으로 어떤 영상이 표출되는지는 테스트를 해봐야만 정확히 알 수 있다.
이 외에도, 화질을 구성하는 몇몇 요소들을 제대로 확인해야 한다. 낮은 해상도를 리스케일링(re-scaling)기법으로 고의적으로 조절하여 높은 해상도인 것처럼 속이고 있지는 않은지, 프레임의 손실 없이 30 프레임이 전송 되고 있는지에 대한 검증 (1시간 이상의 테스트), 영상 전송 시 지연시간(latency), 프레임 녹화 영상 크기(1시간 이상 테스트), 낮과 밤의 상황에서 영상 품질 비교 (다양한 해상도별 이미지 품질), 영상처리 칩의 성능은 어떠한지도 중요하다. 엑시스는 감시 분야 최고의 원 칩 솔루션 ARTPEC을 통해 강력한 이미지 프로세싱 능력을 제공한다.
업체가 제시하는 화소수는 "참고"하고, 내 눈으로 직접 확인 한 것을 믿는다라는 다짐해야 한다.
3. 줌 배율이 높을 수록 더 가까이 본다 ?
업체> 고객님 방범용 PTZ 카메라에 줌 배율이 정말 중요하죠. 이번에 출시한 35배줌 정말 반응이 좋습니다.
고객> 아 얼마전 18배를 지원하는 HDTV 메가픽셀 카메라를 보았는데 고화질이라 우수하다고 하던데.
업체> 무슨 말씀 이세요. 18배하고 35배는 무려 17배나 차이가 나는데요.
전동 줌 렌즈는 카메라를 선택할 때 해상도와 더불어 가장 중요하게 검토되어야 할 사항이다. 전동 줌 렌즈 선택에서 카메라로부터 얼마만큼의 거리에 있는 물체를 정확히 감지할 수 있는지가 핵심이다.
시중 감시용 카메라들은 '광학 줌 X배', '디지털 줌 X배' 등으로 줌 성능을 표현하고 있다. 하지만, X배 줌 이라는 것은 최대 광각일 때의 비율과 최대 망원일 때의 비율차이를 말하는 것이기 때문에, 최대 망원이 120mm일 경우 시작점이 2.8mm인지 혹은 3.5mm인지에 따라 35배가 되기도 하고 36배, 37배, 43배가 되는 등 그 값이 달라진다. 고객은 광각과 망원차이의 배율이 아니라 카메라로부터 어느 정도 거리가 떨어진 사람인식이나 차량번호판을 인식할 수 있는지에 대한 분명한 기준을 세운 뒤, 이를 위해 몇 mm의 망원 줌이 지원되는 카메라가 필요한지 결정해야 한다.
또한, 고효율 영상 압출 기술의 발전으로 고화질의 메가픽셀 이미지를 보다 고화질의 낮은 대역폭으로 전송 및 저장이 가능해진 것도 고려해야 한다. 메가픽셀의 선명하고 디테일한 고화질 영상으로 HDTV 네트워크 카메라 18배 줌이 아날로그 방식의 고배율 35배 줌 보다 우수한 영상 품질을 제공할 수 있게 되었기 때문이다. 이제 고배율 줌은 숫자에 불과하다고 해도 과언이 아니다.
[그림 2] 아날로그 카메라의 35배 광학 줌 확대(왼쪽) 및 HDTV 720P 네트워크 카메라의 18배 광학 줌 확대(오른쪽)
4. 광역역광보정(WDR)의 실체
업체> 고객님, 많이 기다리셨습니다. 이번에 광역역광 보정 기술에 저희가 좀더 신경을 써서 DB 수치를 더 좋게 했습니다. 여기 카달로그를 보십시오.
고객> 그래요. 대단하네요. 자 직접 확인해 봅시다.
*테스트 후
고객> 아니 이봐요. 수치대로라면 여기 A사 보다 월등히 좋아야 하는데, 왜 못한 품질이 나오죠? 이 DB 수치의 기준이 뭔가요? 거짓 아닙니까?
고객은 다양한 조명 환경에서 사람, 물체, 차량을 안정적으로 식별하길 원한다. 특히, 어두운 조건이나 매우 밝은 조건에서 물체를 정확히 감지할 수 있는 보안 카메라에 대한 수요는 점차 늘어나고 있다. 이를 위해 최근 광역역광보정(WDR, Wide Dynamic Range) 기능의 중요성이 점점 커지고 있다. 이러한 기술은 특히 다음과 같은 영역에 필수적이다.
● 밝은 주간 실외와 어두운 실내 환경이 혼재하는 장소 (예: 출입구 감시)
● 실외는 밝고 실내는 어두운 주차장 또는 터널 진입 차량
● 장면의 일부는 햇빛에 직접 노출되고 다른 일부는 크게 그늘이 진 도시 감시
● 운송, 주변 감시 및 기타 실외 응용 분야
● 카메라를 직접 비추는 강한 헤드라이트를 켠 차량
● 창이 많은 사무실 건물이나 쇼핑몰과 같이 반사광이 매우 많은 환경
[그림 3] 빛 노출이 부족한 이미지(위) 및 빛 노출이 과한 이미지(아래)
[그림 4] WDR-다이나믹 기술을 내장한 엑시스 카메라로 촬영한 주차장 실내
광역 역광 보정 기능은 어두운 부분과 밝은 부분을 동시에 촬영해 한 개의 이미지로 동시에 표현할 수 있도록 하는 기술이다. 일부 최신 감시 카메라는 까다로운 장면 처리 개선을 위해 이러한 기술을 탑재하고 있다. 대부분의 경우 카메라의 역광 보정은 카메라가 포착할 수 있는 가장 밝은 객체와 어두운 객체의 휘도 비율인 dB 단위로 표시된다. 그러나, dB수치로는 WDR의 성능을 완전히 설명할 수 없다. 카메라의 새로운 기능을 완전히 이해하려면 직접 테스트해 볼 필요가 있다.
다양한 카메라 제조업체의 데이터시트를 비교할 때에는 dB단위가 단순히 해당 카메라의 다이나믹 성능을 대략적으로 나타낸 것임을 유념해야 한다. 일반적으로 고품질 WDR 이미지 역시 아티팩트 수준과 처리 품질에 따라 달라지기 때문에 엑시스는 보통 주어진 비율에서 중간 정도의 성능을 보여준다. 따라서 엑시스 카메라가 주어진 비율이 다소 낮음에도 불구하고 경쟁 제품보다 우수한 성능을 보여줄 수 있다.
WDR 카메라의 이미지 결과는 장면의 복잡성과 움직임의 정도에 따라 달라진다. 모든 영상 감시 상황과 마찬가지로 가장 중요한 것은 감시 대상과 캡처한 이미지의 표현 방식이다. 아래는 광역 역광 보정을 통해 촬영한 장면의 2가지 다른 예시이다. 첫 번째 사진은 표준 설정과 광역 역광 보정 처리 기능으로 촬영한 것이며, 두 번째 사진은 WDR-다이나믹 기능을 내장한 AXIS Q1604 네트워크 카메라와 같은 엑시스 카메라로 촬영한 것이다.
[그림 5] 표준 카메라 이미지(위) 및 엑시스 WDR-다이나믹 캡처 카메라의 이미지(아래)
5. 어떤 VMS 애플리케이션을 선택 해야 하나?
보안 시스템 구축에 있어, 가장 예산이 불필요하게 사용 되고 있는 분야가 바로 애플리케이션이 다. SDK, API가 공개되지 않은 특정 카메라 제조사의 제품을 사용하다가 이후 다른 업체 제품을 추가 도입하면 기존 카메라와 통합하기 위해 과다한 비용을 내야 하는 악순환이 계속되고 있기 때문이다.
어플리케이션도 현재 고객의 다양한 요구에 의해 다변화, 복잡화되고 있기 때문에, 가급적이면 어플리케이션만 집중하여 개발하고 있는 업체의 제품을 사용 하는 것이 현재뿐만 아니라 미래를 위해 효율적이다. 또한 무수히 많은 여러 제조사의 제품의 통합이 되어 있어 카메라 라이선스 추가 비용만으로 추가 카메라 증설이 가능 하고, 예산을 보다 중요한 곳에 쓸 수 있기 때문에 효과적이다. 애플리케이션 업체 선택 시에는 다음과 같은 사항을 필수적으로 검토하여야 한다.
한때 그렇게 승승 장구 하고 많았던 DVR업체가 현재는 온데 간데 없이 사라졌다. 그리고 지금도 계속해서 새로운 소프트웨어 개발업체가 생겨 나고 있다. 중요한 것은 기업이 얼마나 재무적으로 탄탄하고 해당 관련 부분에서 이익을 보고 있는지 정확하게 집고 넘어 가야 한다. 피해가 고스란히 소비자에게로 되돌아가 불필요한 재 투자를 하는 경우가 빈번 하다.
● 지원하는 국내외 네트워크 카메라, 비디오 엔코더 제조사의 수
● 어플리케이션에서 자체적으로 SDK, API를 제공하여 타 어플리케이션과의 원활한 연동
● ONVIF 지원 여부
● 최근 3년 동안의 매출 성장률 (해당 관련 부문에 한함)
● 관련 부문 핵심 기술 확보 여부 (특허 출원 기술 등)
Seeing is Believing, 백문이불여일견
지금까지 살펴본 것과 같이, 최적의 보안 시스템을 하기 위해서는 충분한 시간을 갖고 카메라의 성능을 꼼꼼히 확인하는 절차를 거쳐야 한다. 이를 통해 고객들은 감시 카메라 도입 후 발생 할 수 있는 예기치 못한 문제를 사전에 방지할 수 있다. 검토할 장비나 항목이 너무 많다고 해서 제조사에서 제공되는 스펙 만을 맹목적으로 신뢰했다가는 크게 후회할 수 있다. 특히, 방범 CCTV 카메라는 네트워크를 통해 전송되어야 하므로 반드시 실무자의 눈으로 고화질 영상이 프레임에 손상 없이 전달되는지 직접 확인해야 한다.
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