HD CAMERA 시대에 접어들다
진화하는 영상 감시 시스템
2010-07-01 CCTV뉴스
특히 지자체를 중심으로 기존에 저해상도 영상을 제공하는 아날로그 영상 감시 솔루션에서 메가픽셀급의 영상을 제공하는 솔루션의 도입이 활발히 이루어지고 있으며 이에 영상 감시시스템이 기존 아날로그, 저해상도 제품에서 고해상도 제품으로 급격히 이동하고 있는 추세이다.
그 가운데서도 100만 화소 이상의 카메라 개발이 열기를 띤 가운데 HD급 더 나아가 Full HD급의 화질을 구현하는 영상 감시 제품들이 쏟아져 나오고 있다.
SD vs HD vs Full HD
최근 들어 카메라 앞에 많이 붙는 용어(?)가 있다. HD가 바로 그것이다.
영상 전송 규격에는 SD와 HD, 2가지 규격이 있다. SD는 Standard Definition의 약자로 표준 화질, 표준 해상도를 의미하고 HD는 High Definition의 약자로 고화질, 고선명, 고해상도를 의미한다.
그럼 SD와 HD를 나누는 기준은 뭘까? 기준을 이야기 하자면 먼저 해상도에 대해 짚고 넘어가야 한다.
SD는 720x480 해상도, 즉 35만 픽셀 또는 35만 화소급 화질을 말한다. HD는 1366x768 해상도(또는 1280×720, 1280×720 해상도 이상이면 HD 화질이라 부름)로 대략 100만 화소급 화질이다.
그럼 풀(Full) HD는 뭔가? 일단 Full HD는 해상도가 1920×1080(200만화소)인데 기존 HD급(1366×768, 100만 화소)대비 2배, SD급(720×480, 30만 화소) 대비 6배 이상 화질이 뛰어나 밝고 선명한 화질을 제공하는 초고해상도를 의미한다고 볼 수 있다.
그런데 해상도만 1920x1080 크기를 유지한다고 Full HD가 되는 건 아니다. 1080p라는 전제 조건이 붙어야만 진정한 Full HD라 부를 수 있는 것이다.
1920x1080 해상도에는 1080p와 1080i 두 가지 방식이 있는데 여기서 p는 'progressive'의 약자로 프로그레시브 방식 또는 순차주사 방식이라 부르며, i는 'interlace'의 약자로 인터레이스 방식 또는 비월주사 방식을 뜻한다.
일반적으로 화면은 초당 60개의 다른 그림을 보여줘 하나의 연결된 영상을 만든다. 이때 프로그레시브 방식은 1초에 60번씩 화면 전체를 연속적으로 주사를 하여 화면을 구성한다.
인터레이스 방식도 1초 동안 60번씩 화면을 주사하지만 프로그레시브 방식과는 다르게 하나의 화면을 홀수와 짝수 가로줄로 나누어진 것을 번갈아가며 주사한다. 그래서 1초 동안 30번씩 화면을 보여주게 된다. 때문에 프로그레시브 방식이 인터레이스 방식에 비해 더 부드럽고 선명한 영상을 구현할 수 있다.
HD CCTV vs HD 메가픽셀 카메라 vs HD 네트워크 카메라
아직까지 고해상도 영상 감시 분야에서는 권위 있는 관계기관의 책임 하에 관련용어나 명칭이 정립된 사례가 없어 객관적으로 정의를 내리기는 어렵다. 그러나 영상 감시 시장에서 사용되는 카메라 명칭을 두고 흡사한 기능을 보유하고 있는 제품을 제조사마다 제각각 다르게 부르고 있어 유저들로 하여금 혼선을 빚게 하고 있다.
HD CCTV에서부터 HD 메가픽셀 카메라 그리고 HD 네트워크 카메라 또는 HDTV 네트워크 카메라 등등 같은 듯 다른 각각의 카메라 명칭에 대해 본지가 알기 쉽게 정리해봤다.
먼저 HD CCTV란 HD-SDI(High Defination Serial Digital Interface)의 디지털 영상 전송 규격에 의해 720p 이상의 고해상도 영상을 전송하여 SDI 영상 포맷으로 구현하는 것을 말한다.
여기서 SDI(Serial digital interface:직렬 디지털 인터페이스)란 동축케이블을 통해 디지털 비디오를 전송하기 위한 표준이다. SDI 전송방식에는 다양한 규격이 존재하며 보편적인 SD-SDI 데이터 전송 속도는 270Mbps이지만, 보통 HD 화질을 전송하기 위해서는 HD-SDI 전송 규격인 1.485 Gb/s 의 전송 속도로 전송할 수 있다.
또한 이론적으로는 최고 2.97 Gb/s (3G-SDI)까지 낼 수 있다. 케이블로는 75옴 짜리를 사용하는 것이 일반적인데, 이것은 대부분의 가정용 TV설치 시 사용되는 동축케이블과 정확히 같은 형식이다. SDI 표준에서는 8 또는 10비트 길이의 데이터가 한 워드로 사용된다. 신호는 압축되지 않은 채 전송되며, 송신측과 수신측이 스스로 동기를 맞춰나간다. 잡음이나 간섭에 의한 대부분의 에러는 감지되며, 손상된 데이터는 해밍코드에 의해 복원된다. SDI 신호는 비디오 신호와 함께 최고 네 개의 독립적인 디지털 오디오 신호까지 수용할 수 있다.
이렇게 기존 동축 케이블을 그대로 사용할 수 있다는 점은 기존 설치 환경에서 업그레이드 및 적용이 매우 용이하며, 네트워크 방식에서 문제시 되는 호환성, 보안성 그리고 전송에 따른 품질 저하 또는 전송 환경에 따른 영상 끊어짐 등의 문제가 해소 될 수 있다.
간단히 정의하면 HD CCTV는 기존의 동축 케이블을 이용하여 별도의 PC가 반드시 필요한 방식으로 네트워크 카메라는 아니다.
이때 "HD 메가픽셀 카메라는 720p 이상의 해상도를 지원하는 카메라를 통칭해서 말하는 것이며 HD 네트워크 카메라는 720p 이상의 해상도를 지원하는 IP 기반의 네트워크 카메라로 영상 서버를 내장하여 H.264, MPEG-4, MJPEG 등의 압축 코덱을 이용하여 영상을 전송하는 카메라"라고 한 업계 관계자는 말했다.
또 다른 업계 관계자는 HD CCTV라는 정의 안에 IP 방식과 동축 케이블 방식이 모두 포함되어 있다는 견해를 밝혔다. "HD 메가픽셀 카메라는 말 그대로 1280x720의 해상도를 만족시킬 수 있는 화소수의 카메라를 의미하고 동축 이건 IP건 간에 영상의 화소수가 1메가를 상회하면 HD 메가픽셀 카메라의 범주에 들어간다고 생각하며, HDTV 네트워크 카메라는 IP 기반의 메가픽셀 카메라의 또 다른 명칭"이라고 말했다.
또한 "HD CCTV는 기본적으로 HD급 영상 감시 시스템제품 또는 시스템 자체를 지칭하는 용어로 볼 수 있으나, 네트워크 전송 방식의 HD급 제품들에 비해 뒤늦게 출시된 SDI 전송 방식의 제품들을 구분지어 부르기 위해 사용하는 경우도 있다"고 밝혔다. 단, "메가픽셀급 화소수를 가진 영상을 HD급 영상이라고 부르는데 'HD 메가픽셀 카메라'라는 용어는 같은 의미를 반복해서 사용하는 오류를 범한 명칭으로 잘못된 것이라 생각한다"는 견해를 밝힌 업계 관계자도 있었다.
이와 관련해 'HD 네트워크 카메라'라는 명칭이 아닌 'HDTV 네트워크 카메라'를 공식 명칭으로 홍보하고 있는 한 외국계 기업의 한국 지사장은 "HD CCTV는 기존의 동축케이블을 이용하며 별도의 PC가 반드시 필요한 방식으로 네트워크 카메라가 아니며 IP 기반의 네트워크 카메라에서는 명칭을 HD 네트워크 카메라가 아닌 HDTV 네트워크 카메라로 사용해야 한다"고 주장했다.
HD CCTV와 HD 네트워크 카메라는 모두 메가픽셀 카메라라는 견해도 있었다. 단지 "두 가지 카메라의 차이점은 메가픽셀 비디오를 전송하는 방법을 어떻게 구현하는가에 있다"며 "HD CCTV는 메가픽셀 카메라에서 만들어진 HD급 비디오를 압축하거나 팩켓화하지 않고 HD-SDI 규격으로 기존의 CCTV 동축케이블을 통하여 전송하는 반면, HD 네트워크 카메라(메가픽셀 IP 카메라)는 HD급 비디오를 네트워크로 전송하기 위하여 압축 및 팩켓화하고 새로 네트워크 선로를 구축하여 전송하는 부분에서 차이가 있다"고 말했다. 이와 같은 견해로 "메가픽셀 카메라라는 포괄적인 범위 아래에, 전송방식에 따라서 HD CCTV(SDI전송규격), HD 네트워크 카메라로 분류되어야 한다"고 말하는 업계 관계자도 있었다.
또 다른 의견으로는 "IP 기반의 네트워크 카메라의 경우, 전송방식이 인터넷을 통한 방식이다 보니 국가 혹은 지역별로 인터넷이 상황이 좋지 않아 IP 기반의 메가픽셀 카메라의 확산에 제약을 주었고 더불어 IP 기반이다 보니 아날로그 카메라와 같이 꽂으면 나오는 것(plug & play)이 아니라, 여러 가지 셋팅이 필요해 이것이 고객들에게 큰 어려움을 주어 이러한 문제를 해소할 수 있는 솔루션으로 HD CCTV 즉 HD-SDI 카메라가 출시되었으며, 쉽게 말하면 HD CCTV는'아날로그형 메가픽셀 카메라'라고 볼 수 있다"고 말했다.
하지만 "아직 HD-SDI 제품의 활성화를 위해서는 HD-SDI용 저장장치(DVR) 등의 개발이 좀 더 활성화 될 필요가 있다며 현재는 소수의 업체가 제한된 기능만을 가지고 구현되어 있다"고 밝혔다.
메가픽셀 카메라와 HD 네트워크 카메라(HDTV 네트워크 카메라) 무엇이 다른가
한 업계 관계자는 "HD 네트워크 카메라는 메가픽셀 카메라의 한 종류로 봐야한다"고 말했다. "향후 정확히 구분이 되어야 하는 카메라는 동축케이블을 이용하여 비디오를 전송하는 HD CCTV 카메라와 네트워크를 이용하여 비디오를 전송하는 메가픽셀 IP 카메라로 구분되어야 한다"며 "같은 메가픽셀 비디오 데이터를 전송하는 방법이 다르고 추구하는 시장이 다르기 때문에 혼선을 피하기 위해서 구분되어야 한다"고 이유를 설명했다.
그러나 메가픽셀 카메라와 HD 네트워크 카메라는 전송방식이나 압축 방식 등의 기준으로 분류되어야 한다는 게 업계 관계자들 대부분의 견해다.
전송방식은 IP 전송 방식과 동축 케이블 전송 방식으로 구분되는데 IP 전송 방식이라 함은 네트워크 회선을 기반으로 고용량의 데이터를 전송해야 하기 때문에, 필연코 압축과정을 거쳐야 하고 회선의 대역폭 한계를 초과할 수 없다. 때문에 상황에 따라 화질의 저하나 지연 현상이 발생할 수 있다. 이에 반해 동축케이블 전송 방식은 통상의 동축 케이블을 기반으로 압축되지 않은 고용량의 데이터를 전송한다.
이와 관련해 업계 관계자 중 한명은 "메가픽셀 카메라는 기존 HD-SDI 전송 규격을 적용하여 영상을 구현하는 방식으로 기존 아날로그 동축 케이블을 그대로 사용하여 메가픽셀의 고해상도 영상을 끊김없이 구현하는 장점이 있지만 거리의 제약이 있어 로컬지역 설치에 유리한 반면 HD 네트워크 카메라는 IP 기반으로 H.264 또는 MPEG-4 압축 코덱을 이용하여 네트워크를 통해 영상을 전송하여 메가픽셀 영상을 구현하는 방법이기 때문에 거리의 제약은 없으나 고해상도 영상을 전송할 수 있는 네트워크 Band Width가 확보되어야 하고 네트워크 환경에 따라 영상이 끊길 수 있는 단점이 있다"고 설명했다.
떠오르고 있는 HD CCTV
HD CCTV의 가장 큰 특징이라 하면 앞서 설명했듯이 영상의 고화질이라고 볼 수 있다.
Full HD(1920x1080)를 지원하는 제품을 기준으로 아날로그 대비 최소 6배 이상의 해상도를 지원하여 보다 넓은 영역을 보다 선명한 영상으로 커버할 수 있다.
사용자 편의성 및 조작의 용의성을 고려해 본다면, 향후 편리성을 갖춘 HD CCTV솔루션은 기존의 아날로그 CCTV를 점진적으로 대체해 나갈 것이 예상되고, 메가픽셀 IP 카메라 솔루션은 설치 및 Maintenance(유지보수)의 어려움으로 인해 대형 SI 위주로 시장이 구분되어질 것으로 예상된다.
HD CCTV는 기존 아날로그 카메라가 하기 어려웠던 선명한 얼굴 식별이나 작은 글씨를 인식 할 수 있고 사고 발생 시 사후 판독과정에서 정확성을 보다 높일 수 있다는 장점을 갖고 있다.
현재 많이 보급되어 있는 41만 화소의 CCTV가 기존 영상 감시 시장을 주도해왔다면 앞으로는 고해상도 HD CCTV가 그 시장을 대체할 것으로 보인다.
뿐만 아니라 기존의 SD급 영상 감시 시스템이 저화질 영상 때문에 충분한 효과를 거두지 못하고 있다는 점, 모니터 시장을 포함한 방송시장의 HD 전환이 빠르게 이루어지고 있다는 점등을 종합적으로 고려해 볼 때 영상 감시 시장 역시 HD 중심으로 이동할 수 밖에 없고 따라서 그 시장성도 점차 커질 것으로 전망된다.
그러나 영상 감시 시스템 시장에서 HD급 제품 및 시스템의 규모가 미비하고 기존 SD급 제품에 비해 가격이 높을 수 밖에 없는 현재로써는, HD급 시스템으로의 전환에 있어서 고비용에 크게 제약을 받지 않거나 고비용이라고 하더라도 고화질 영상을 통한 시스템의 효율성 제고를 중요시하는 주요 관공서, 지자체나 주요 도로의 통합 상황실, 카지노와 은행, 호텔 등을 중심으로 파급 될 것이다.
실제로 그랜드 인터컨티넨탈 호텔, 워커힐 호텔 등에 도입이 되었으며 안양시 U-통합상황실 및 부산 방범용 CCTV, 한국도로공사 대전-당진 구간과 공주 서천 구간 고속도로에 각각 HD CCTV 솔루션이 적용되는 등 실시간 고화질 영상감시가 요구되는 공간에 HD CCTV가 속속 들어서고 있다.
정부 및 지자체에서 안전과 사고 예방에 대한 필요성을 중요하게 인지하고 점차 시스템을 확대해가고 있는 현재의 상황에서 HD CCTV는 공급자와 소비자 모두에게 만족스러운 대안이 될 수 있을 것으로 보여 진다.
현재 영상 감시 업체 중에서 컴아트시스템, 나다텔, 에이프로테크놀로지, 케이티엔씨, 웹게이트, 캠트론 등이 HD CCTV 시장 확대에 나섰다. 기존 아날로그 방식 CCTV의 약점인 장거리 전송의 불편함과 시스템 확장의 어려움을 극복할 수 있는 HD CCTV 솔루션을 내세워 아날로그 카메라와 IP 기반의 네트워크 카메라 사이의 틈새시장 수요를 집중 공략하고 있다.
업계 관계자에 따르면 "HD CCTV는 IP 기반의 카메라의 단점을 보완한다는 점에서 시장 수요가 꾸준히 늘고 있다"면서 "광대역 네트워크가 필요한 곳에는 IP 기반의 카메라를 적용하고 실시간으로 고화질 영상감시를 해야 하는 곳에서는 HD CCTV를 설치하기 적합하다"고 말했다.
또 다른 업계 관계자는 "아직 IP 기반의 네트워크 카메라 또는 HD 카메라의 가격이 아날로그 카메라보다 고가로 책정되어 있으며, 16CH이하의 소형 설치 현장에서는 기존의 아날로그 기반의 CCTV 시스템의 설치비용이 저렴하다는 점, 그리고 아날로그 카메라와 같이 다양한 기능의 IP 기반의 카메라 제품 라인업이 확보가 되지 않은 현재 상황에서는 급격한 변화보다는 단계적으로 체계적인 변화가 이루어 질 것으로 보인다"며 "HD 시스템에서 중·소규모로 설치를 원하는 곳에서는 HD CCTV(SDI방식)가 IP 기반의 방식보다는 훨씬 경쟁력이 있을 것이며, 또한 HD카메라의 화질을 저장할 수 있는 DVR이 보편화 된다면, HD CCTV는 IP 기반의 방식보다는 훨씬 빠르게 영상 감시 시장에서 확고히 자리매김 할 것으로 예상된다"고 밝혔다.
HD CCTV 표준화 작업 진행
비디오 감시를 위한 HD 기반의 CCTV 표준을 제안한 글로벌 컨소시엄 HD CCTV Alliance(www.highdefcctv. org)가 지난해 6월 공식 출범하여 표준화 작업이 한창이다.
각종 제조업체 및 소프트웨어 개발업체에서 출시되는 제품의 호환을 유연하게 하기 위해 발족된 HD CCTV Alliance는 HDTV 비디오 감시를 위한 표준화된 인터페이스를 제정한 후 HDTV 비디오 감시 장비의 증가 추세에 맞춰 업체 및 사용자들에게 가치를 제공할 수 있도록 상호 협력한다는 방침이다.
IP 기반 전송을 배제하고 있지는 않으나 초점은 어디까지나 시간 지연이나 대역폭 문제를 야기할 수 있는 패킷 분할이나 압축을 사용하지 않고 HD 방송 화질의 영상을 제공하는 것이라고 밝혔다.
국내 영상 감시 업체로는 나다텔, 케이티앤씨, 컴아트시스템, 아이디스, 웹게이트, 씨앤비텍, 윈포넷, 원우이엔지 등이 HD CCTV Alliance에 가입되어 있다.
고해상도 시장 요구에 부응하는 제품 대거 출시돼
영상 감시 시장이 과거 40만 화소에서 100만 화소 이상의 메가픽셀 시대에 접어들었다. CCTV 카메라는 지난 2000년대 초반부터 흑백제품이 퇴조하고 27만 화소급 컬러제품이 전면에 나섰다. 화소수 경쟁은 꾸준히 진행돼 2005년을 기점으로 41만 화소급 컬러제품이 시장 주도권을 장악했는가 하면 현재에 이르러서는 100만 화소급 기종이 대거 출시되어 영상 감시 업계 전반에 고화질 열풍이 불고 있다.
삼성테크윈은 1.3 메가픽셀 이미지 센서를 내장한 HD 메가픽셀 카메라를 선보였으며 엑시스는 20여종 이상의 HDTV 네트워크 카메라를 출시하여 다양한 제품 라인업을 확보했다.
한국하니웰도 HD급 화질을 지원하는 제품을 출시하여 판매하고 있으며 최근 씨앤비텍이 프로그레시브 스캐닝방식의 이미지 센서를 채용, 최대 해상도 1920x1080에 초당 30프레임의 선명한 화질을 구현하는 2메가픽셀의 Full HD CCTV 카메라를 출시하였다.
소니와 산요 등도 HDTV 방송용 수준의 고해상도 카메라를 출시하였고, 파나소닉도 300만 화소의 Full HD급 화질을 구현하는 제품을 출시하였으며 Arecont Vision과 Avigilon과 같은 시장 트렌드를 주도하는 업체들도 10에서 16 메가픽셀 해상도를 구현한 제품을 선보여 전문화된 애플리케이션 요구에 부응하고 있다.
<임현주 기자>
<특집 기사 작성에 도움을 주신 나다텔, 삼성테크윈, 에이프로테크놀로지, 엑시스커뮤니케이션즈코리아, 컴아트시스템, 케이티앤씨, 캠트론, HD CCTV Alliance 관계자 여러분께 감사드리며, 다음호에서는 메가픽셀급 고해상도 화질을 구현하는 제품 및 제조사를 소개하고자 합니다>