기사 야간실험 네트워크카메라의조명 엑시스와 Raytec의합동야간테스트요약보고서 2011~2012 겨울 잉글랜드, 스코틀랜드, 덴마크
목차 1. 서론 3 2. 1장 : 설치및설정 기본사항 3 2.1 카메라설치 3 2.2 하우징내고정형카메라의위치설정 3 2.3 조명설치 4 3. 2장 : 조명을렌즈시야각에맞추십시오 4 4. 3장 : 고가의조명장치비용을절감하십시오 6 5. 4장 : 가로등은충분한광원이아닙니다 6 6. 5장 : 과도한조명은불필요합니다 7 7. 6장 : 메가픽셀카메라와조명요구사항 8 8. 7장 : 네트워크카메라의대역폭및저장공간절약 9 8.1 양호한조명상태를요구하는영상압축 9 9. 8장 : 빠른구동과높은연색성의중요성 10 10. 9장 : 열상을통한감지, 적외선을통한확인 10 11. 결론 : 테스트가곧핵심 - 실제테스트를대신할만한것은없습니다. 11 12. Raytec 소개 11
1. 서론 네트워크카메라전문업체인엑시스와 CCTV 조명전문업체인 Raytec 은 2011 년과 2012 년, 해가일찍저무는어두운겨울에몇차례의야간테스트를시행하였습니다. 야간테스트는네트워크카메라와조명을함께사용하여야간에도고성능의 CCTV 이미지를확보하려는상황에서모든보안전문가들이흔하게겪는실질적인문제들을해결할수있도록구성되었습니다. 야간테스트세션에참석하여저조도 CCTV 와관련해발생할수있는실질적인문제와해결과제를제시하고의견을나눠주셨던모든통합업체, 설치업체, 최종사용자및컨설턴트여러분께감사의말씀을전합니다. 그렇다면세션을진행하면서얻은가장유용한교훈은무엇이었을까요? 다음은세션에서진행된사항을간략하게요약한내용입니다. 2. 1 장 : 설치및설정 기본사항 야간에도최상의 CCTV 성능을얻기위해서는카메라를작동하기전에먼저카메라와조명을정확하게설치하고조정하는것이중요합니다. 2.1 카메라설치 카메라는위치에관계없이설치할수있어야하며, 그에따라다양한형태의설치유형이요구됩니다. 일반적인설치솔루션에는천장설치, 벽면설치, 모서리설치, 기둥설치및난간설치 ( 지붕장착하우징을사용하거나보다나은시야각을위해카메라를높이설치하기위한경우 ) 가있습니다. 2.2 하우징내고정형카메라의위치설정 인클로저에고정형카메라를설치할때는카메라렌즈를창바로위에위치시켜섬광을방지하는것이중요합니다. 그렇지않을경우카메라의반사광과배경이이미지에함께나타납니다. 반사광을줄이려면렌즈전면유리에특수코팅제를사용하면됩니다. 3
2.3 조명설치 먼저일루미네이터를설치합니다. 카메라옆에일루미네이터를위치시키고현장을향하도록조정합니다. 일루미네이터는카메라에서최소 1 미터떨어진곳에설치하여 ( 공간에따라다름 ) 카메라에반사광이생기지않도록합니다. 돔카메라의경우조명을약 1 미터아래에설치해야합니다. PSU(Power Supply) 를설치합니다. PSU 포토셀을일루미네이터나다른광원과마주보게설치해서는안됩니다. 포토셀은주변조명의조건을모니터링합니다. 글랜드를아래쪽으로향하게하여벽면이나평평한표면에 PSU 를설치합니다. 기둥에일루미네이터나 PSU 를설치할때는평면어댑터플레이트브래킷을사용합니다. 일루미네이터와 PSU 를연결합니다. 설치자는적절한케이블과내후성박스를사용해일루미네이터케이블의길이를연장하거나줄일수있습니다. 중요정보 : 야간에최적의이미지를얻으려면카메라에맞춰조명을조정해야합니다. 수직시야각을조정하고, 조명조정기능을사용해수평시야각을조정함으로써조명을카메라의화각에맞춥니다. 3. 2 장 : 조명을렌즈시야각에맞추십시오 대부분의카메라는야간에효과적인이미지를얻기위해일정수준의조명을필요로합니다. 심지어최신형카메라라고하더라도현장에나타난사람이나물체를탐지, 확인또는인식하는능력을사용하여이미지를표출하기위해서는전용조명이필요합니다. 카메라의화각에맞는정확한조명각도를확보하는것이중요합니다. 광각에좁은면적의빛을비추면화면에밝은공간을생성할수있고, 좁은화면에광각조명을쓰면빛이낭비되고카메라의성능이저하됩니다. Raytec 은야간테스트에서 RAYMAX Infra-Red 및 RAYLUX White-Light LED 일루미네이터를사용해이를재현하였고, 엑시스카메라의화각에조명을정확하게맞출경우현장전체에조명이고루분포되어다크스팟 ( 암점, 화면상에나타나는어두운그림자 ) 이없으며매우선명한화면이나타나는것을확인하였습니다. 4
조명미사용적외선사용백색광사용 AXIS P1347 5 메가픽셀카메라, Raytec RM/RL100-AI-30: 70m 지점, 30 도 AXIS P1347 5 메가픽셀카메라, Raytec RM200-PLT-AI-10: 200m 지점, 10 도 AXIS P1346 3 메가픽셀카메라, Raytec RL100-AI-30: 50m 지점, 30 도 중요정보 : 야간 IR 설정적외선및초점변화 초점변화는카메라시스템이적외선을 24 시간사용하도록설정했을때발생할수있는문제입니다. 가시광선 (400~700nm) 과적외선 (700~1,000nm) 의파장의차이는렌즈를통해카메라칩에서로다른초점을생성합니다. 이경우야간에이미지초점이소실될수있으며, 특히카메라가주간운영으로설정되어있는경우에는초점소실의가능성이더욱높아집니다. 초점이변화하는정도는다음과같은다양한요소에따라달라집니다. 저조도성능을위해카메라의초점을정확하게설정하려면카메라는조리개를완전히열고 IR 에맞도록카메라초첨을설정하게니다. 주간에는조리개를닫아피사계심도를향상시켜초점변화에대응합니다. 가장좋은해결책은적외선만사용하여카메라의초점을설정하는것입니다. 이를위해서는다음과같은방법을사용할수있습니다. > 야간에는적외선조명을사용하도록카메라를설정 > 카메라렌즈에 IR 통과필터를사용 중요정보 : 렌즈선택이이미지품질에영향을미칩니다. 그장단점은다음과같습니다. 장점 : 외부를 24 시간감시하면서고품질의이미지를얻고싶을때는오토아이리스렌즈를갖춘카메라 ( 다수의엑시스카메라에해당 ) 가무난한선택입니다. 오토아이리스는주간또는야간에따라열리고닫히며카메라칩에적절한양의빛이들어오게합니다. 밤에는빛을최대한확보할수있도록열리고, 주간에는상대적으로닫힌상태를유지합니다. 단점 : 오토아이리스렌즈는크기가다소크며설치가비교적까다롭습니다. 장점 : 고정형렌즈는조명수준이일정한실내응용분야에많이사용되며구체적인현장요구사항에따라적절하게설치할수있습니다. 카메라의 F 스톱값이낮게설정될수록 ( 야간감시에는 1.4 가일반적 ) 아이리스가더넓게열리고, 이에따라카메라에더많은빛이들어와야간에도우수한품질의이미지를확보할수있습니다. 그리고주간에는전자식아이리스를사용해 ( 셔터와유사 ) 화면에지나치게많은빛이들어와노출과다 ( 화이트아웃 ) 현상이발생하는것을막습니다 ( 엑시스실내네트워크카메라에서사용하는방식 ). 단점 : 고정형렌즈는주 / 야간이나조명이변하는상황에는적합하지않습니다. 아이리스는개구부조절이불가능합니다. 일부카메라에서는조명의변화를보완하기위해노출시간이나게인을조정하는데, 이때문에모션블러현상이나타나거나이미지에노이즈가발생할수있습니다. 5
** 비구면렌즈 비구면렌즈는더욱많은빛을사용하기때문에저조도성능이매우우수합니다. 표준렌즈가렌즈가장자리에서빛을일부잃을수있는데반해, 비구면렌즈는전문적인프로파일을사용하므로제공되는빛을모두끌어들일수있습니다. 저조도상황에서는비구면렌즈를사용하는것이좋습니다.** 4. 3 장 : 고가의조명장치비용을절감하십시오 시스템운영및유지관리에드는비용을생각해보십시오. 많은설치환경에서 300W 또는 500W 조명을사용합니다. 이런조명을수명이긴쿨러닝방식의적외선 LED 또는백색광 LED 조명을사용하는 40W 제품으로대체할수있습니다. LED 조명은기본적으로소비전력이낮을뿐아니라수명이훨씬길며 ( 보통약 10 년 ) 유지보수가필요하지않습니다. 이에반해할로겐조명은수명이약 5 개월밖에되지않습니다. 10 년간운영하는경우에너지소비, 운영비및인건비부문에서상당한비용절감효과가발생할것입니다. 또한백색광은필요한지점을정확하게비출수있습니다. 타이머에서외부트리거를통해활성화될수있기때문에필요한때에사전에정한시간동안만조명을사용함으로써에너지사용과광공해를줄일수있습니다. 이러한방식을 Lighting on Demand( 온디맨드조명방식 ) 라고합니다. 5. 4 장 : 가로등은충분한광원이아닙니다 보안시스템사용자들은야간에 CCTV 이미지를확보하는데있어가로등만으로도대상을충분히비출수있다고생각하는경우가종종있습니다. 광공해에대한우려때문에현장에별도의가시조명을추가하는것이조심스러울수도있습니다. 이런경우에는사람의눈에는보이지않는적외선조명이매우효과적인해결책이될수있습니다. 엑시스와 Raytec 은야간이미지캡처시가로등의효과와전용적외선조명의효과를비교하는실제데모를시행하였습니다. 아래왼쪽사진에서볼수있는것처럼가로등의고르지못한조명은화면에어두운부분을만들며 CCTV 이미지가선명하지못해디테일을파악할수없게됩니다. 이는가로등이카메라의화각을고려하여설계되지않았기때문입니다. 반면오른쪽이미지를살펴보면카메라의화각에맞게조정된 RAYMAX IR 조명이빛을고르게비추어전체화면에서선명한그림을보여줄뿐아니라광공해도전혀발생하지않습니다. 가로등 적외선사용 Axis Q1602 Lightfinder 카메라, Raytec RM200-PLT-AI-30: 200m 지점, 30 도 중요정보 : 주변에환경광이너무많거나 CCTV 이미지에방해되는섬광이있는경우에는카메라에 IR 조명과함께 IR 대역통과필터렌즈를사용하면 IR 로부터기타모든환경광의눈부심효과를차단하여보다선명하고깨끗하며고르게채색된흑백이미지를확보할수있습니다. 6
6. 5 장 : 과도한조명은불필요합니다 야간테스트결과 Axis Lightfinder 같은고성능저조도카메라기술에는방향과색상이효과적으로조정된 1~2Lux 가량의백색광조명으로도충분하다는사실이입증되었습니다. 기존의수많은 가시 광선솔루션의경우상당히높은수준의조도를목표로합니다. 그러나이러한수준의조도는항상필요하지도않은데다이미지품질저하를수시로유발하며지나친광공해문제와에너지과소비를불러올수있습니다. 주의 : CCTV 를위한기존 Lux 수준은 3~7Lux 입니다. Axis Lightfinder 기술을사용하는 AXIS Q1602 네트워크카메라, Raytec RL100-AI-50: 40m 지점, 50 도완전히어두운상태에서 50% 의광량만으로도이미지를캡처할수있습니다. 백색광미사용 백색광사용 Axis Lightfinder 기술을사용하는 AXIS Q1602 네트워크카메라, Raytec RL100-AI-30: 50m 지점, 30 도 ( 나무, 60m 이상 ) 어두운상태에서캡처한이미지, Lightfinder 기술은빛에매우민감하게반응하기때문에낮은 Lux 에서도동일하게밝고선명한나무윤곽이미지를보여줍니다 Axis Lightfinder 를사용하는저조도카메라는빛에매우민감하므로야간의아주낮은조도에서도우수한품질의이미지를생산할수있습니다. 빛에대한높은민감도때문에 Lightfinder 카메라는짧은셔터스피드설정으로도풀프레임레이트를허용할수있으며, 조명이열악한상황에서도모션블러현상없이움직임을포착할수있습니다. 모든카메라에는조명이필요하지만환경에대한책임도필요합니다. 사용자는 Lightfinder 를통해화면을캡처하는데필요한조명기구의수를최소화할수있고, 이를통해에너지와비용을절감할수있습니다. Lightfinder 기술에는모든엑시스카메라기술에서사용하는소프트웨어의필터링및선명도설정외에도감광도가매우우수한 CMOS 센서가포함되어있습니다. 어두운조명하에서도우수한성능을발휘하는이유는면밀하게조정된이미지프로세싱능력과 CMOS 센서를결합하여실제와같은연색성과높은해상도를갖춘최상의이미지품질을제공하기때문입니다. 전통적으로는 CCD 센서가빛에대한최고의민감도를제공해왔습니다. 이제 CMOS 센서기술이발전하면서 Lightfinder 카메라기술은뛰어난감광도와더불어한층우수한통합능력과다양한기능을제공하고있습니다. 뿐만아니라 Lightfinder 카메라기술은디지털방식이기때문에풀프레임이미지를생성해주는프로그레시브스캔센서사용및지능형영상분석등과같은다양한가능성을열어줍니다. 7
또한 CMOS 센서는송신이더빠르고 ( 고해상도이미지가필요한경우유용 ) 칩수준에서의전원손실이낮을뿐아니라시스템의크기도더욱작습니다. 메가픽셀 CMOS 센서는메가픽셀 CCD 센서에비해널리시판되고있으며가격도저렴합니다. 중요정보 : 역제곱법칙 빛은역제곱법칙을따르며, 이는 CCTV 에도영향을미칩니다. 빛은수평과수직방향모두로퍼지기때문에, 제곱함수에따라그강도가약해집니다. 다시말해, 거리를 2 배로늘리고싶다면 4 배의힘이필요하다는이야기입니다. ** 역제곱법칙은어떠한물리적양은물리적양의근원으로부터떨어진거리의제곱에반비례한다는내용의물리적법칙입니다 **. 만약빛이 2 배의거리를이동한다면힘의강도는선형법칙에서처럼 1/2 이되는것이아니라제곱의법칙에따라원래강도의 1/4 이됩니다. 실제예 > 거리를 2 배로늘리고싶다면, 원래빛의강도의 4 배가필요 > 거리를 3 배로늘리고싶다면, 원래빛의강도의 9 배가필요 7. 6 장 : 메가픽셀카메라와조명요구사항 그러나높은수준의메가픽셀카메라일수록야간에고품질의이미지를얻기위해서는보다많은빛이필요합니다. 여기서기억해야하는간단한규칙이하나있습니다. 나머지변수가모두같다면감광도가떨어질수록카메라의해상도가높아진다는것입니다. 이는센서내개별픽셀의크기때문입니다 ( 픽셀을빛을모으는작은양동이라고생각해보십시오 ). 아래 2 가지예를살펴보겠습니다. 오른쪽에있는센서는픽셀이 16 개로픽셀이 4 개인센서 ( 왼쪽 ) 보다 4 배나높은해상도를제공합니다. 그러나각센서에있는개별픽셀의크기를살펴보면왼쪽센서의픽셀은훨씬커서더많은빛을끌어들일수있으며, 따라서조명이더열악한상태에서도훨씬나은성능을제공할수있습니다. 8
아래있는 2 개의이미지도살펴보겠습니다. 이시나리오는다른모든변수들이동일할경우카메라의감광도가낮을수록카메라의해상도 ( 메가픽셀수 ) 가증가함을보여줍니다. 3MP 카메라는 1MP 카메라와비교해훨씬낮은품질의이미지를보여줍니다. 두카메라에서사용한조명수준은동일합니다. 픽셀이높은카메라일수록많은양의빛이필요합니다. 1.3 메가픽셀카메라조리개 F1.4 RAYMAX 25 3.0 메가픽셀카메라조리개 F1.4 RAYMAX 25 8. 7 장 : 네트워크카메라의대역폭및저장공간절약 앞서언급한것처럼카메라의감광도가높다하더라도가로등만으로는야간에고품질의이미지를얻을수없습니다. 따라서네트워크카메라사용자의경우부족한조명때문에노이즈가많거나기형적인이미지를얻음으로써이미지가제대로압축되지않고그로인해전송되는데이터양이많아져대역폭과스토리지에대한비용이증가하게됩니다. 8.1 양호한조명상태를요구하는영상압축 H.264 같은압축기술은가공되지않은데이터를보다작은 단위 로압축하여대역폭요구사항을줄여줍니다. 다시말해, 압축은이전프레임에서데이터를복제하여오직변경된픽셀 ( 색이나움직임에따른변화 ) 만실시간비디오이미지로전송및업데이트하는것입니다. 대부분의보안전문가들은카메라가빛이충분하지못할때노이즈가생성되는 화이트노이즈 이미지에익숙할것입니다. 픽셀변경이잦을경우카메라는이미지에지속적인움직임이있다고오인하게되고, 이때문에비디오가제대로압축되지못합니다. 네트워크카메라에적합한조명을사용할경우의기본적인이점은충분한빛을제공하여이미지의노이즈발생을막는것입니다. 이는결과적으로보다높은품질의영상을제공하고압축기술을활용할수있게되며대역폭및저장공간에대한요구사항을크게줄여줍니다. 9
9. 8 장 : 빠른구동과높은연색성의중요성 야간테스트를통해고성능카메라가빠르게구동하는 RAYLUX White-Light LED 조명에매우신속하게반응한다는사실을알수있었습니다. 고성능카메라는세밀도가매우우수했으며카메라의반응또한빨라서, 조명을범죄예방및 CCTV 도구로사용하고정확한색상의이미지를포착할수있음을보여주었습니다. 수많은조명시스템을켜는데걸리는시간도빼놓을수없는데, 이는보안시스템에서매우중요한사항일수있습니다. 메탈할로겐조명은완벽하게워밍업을하는데몇분이걸리는반면, RAYLUX LED 조명은빠른구동으로즉시사용할수있었습니다. 할로겐이나나트륨조명같은오래된조명기술은연색성이부족합니다. 이들은흐릿하며고르지못한주황색또는노란색빛을띠고있습니다. 이는야간에현장의대상을확인하고인식할수있는충분한세밀도와사실적인색상의고품질이미지를생산할수없기때문에 CCTV 카메라에는불리한조건이됩니다. 아래나와있는것처럼고성능카메라기술과카메라화각에맞는선명하고깨끗한백색 LED 기술을결합하면캡처한이미지에서정확한세밀도확보와안면인식이가능하고, 심지어대상이원거리에있을때도매우선명한이미지와사실그대로의색상표현을기대할수있습니다. RAYLUX White-Light LED 기술은주간에볼수있는색에근접한선명한색온도를제공합니다. 이때문에엑시스카메라와같은고성능 CCTV 카메라는야간에도최고품질의이미지를제공할수있습니다. AXIS P1347 5 메가픽셀네트워크카메라, Raytec RL100-AI-50: 40m 지점, 50 도 10. 9 장 : 열상을통한감지, 적외선을통한확인 열상카메라기술을 IR 의대체용으로사용해서는안되지만, IR 과함께사용할수는있습니다. 두기술은감지용 ( 열상카메라 ) 과확인용 (IR) 이라는서로다른목적이있습니다. 야간테스트에서는엑시스의 Dual Head 카메라를사용한실제데모를시연했습니다. 이데모에서는 Raytec 적외선기술과열상및광학카메라를결합함으로써이세가지기술의조합이야간보안능력을더욱강화해준다는사실을강조하였습니다. 국경감시, 항만감시, 중요인프라또는군사프로젝트감시등과같이거리가중시되는분야에자주사용되는열상기술은온도변화감지를통해원거리에있는대상을감지하는데도자주사용합니다. 대상이적외선조명이적용되는범위안으로진입하면열상카메라가아닌적외선카메라를사용해침입자를확인하고얼굴의특징이나옷차림과같은세부사항을가려냅니다. 아래에나와있는 100m 거리의열상이미지두개를살펴보면한사람이나와있지만그사람이남자인지여자인지구분할수없으며얼굴의특징또한파악할수없습니다. 그러나왼쪽에있는 IR 이미지를보면확실하게그가청년내지는중년의백인남자이며청바지에캐주얼재킷을입고있다는사실을알수있습니다. 10
적외선조명은현장에 IR 광선을투사하며흑백또는주 / 야간카메라에서볼수있게해주는것으로, 적외선 ( 열 ) 을감지하고표면온도와의차이로인해발생하는적외선영상을기반으로인공적인이미지를생성하는열상이미지와혼동해서는안됩니다. 적외선열상열상 Axis Dual Head Camera, 100m 지점 11. 결론 : 테스트가곧핵심 - 실제테스트를대신할만한것은없습니다. 2011~2012 동계야간테스트는실제로조명이열악한상태에서다양한종류의카메라와렌즈및조명의조합을시험해볼수있는흔치않은기회였습니다. 이런실험이항상가능하지는않겠지만, 외부에나가자신이선택한카메라와렌즈, 조명을조합하여실제조건에서시험해보는것이가장좋습니다. 주간에설정된시스템중다수는야간에이미지를효과적으로생성하지못할수도있습니다. 네트워크카메라용조명에대한자세한내용은다음웹사이트를방문하시기바랍니다. www.axis.com 및 www.rayteccctv.com Raytec Ltd sales@rayteccctv.com +44 (0) 1670 520055 엑시스커뮤니케이션즈 www.axis.com/corporate/contact.htm +44 (0) 1923 211417 영국사무소 +46 46272 2050 북유럽영업사무소 12. Raytec 소개 Raytec 은 LED 조명분야의세계적인업체로, CCTV 및전체조명애플리케이션용의모든적외선및백색 LED 조명제품을생산하고있습니다. 모든 Raytec 조명기기는최신 SMT LED 기술을사용해야간보안시스템의성능을향상시켜고품질이미지와 10 년이라는긴수명, 에너지소비및운영비용절감효과는물론유지관리가전혀필요없다는이점을제공합니다. Raytec 의관리팀은 40 년이넘게조명기기를설계하고발명하여 60 개가넘는국가에직접판매해왔습니다. 모든 Raytec 제품은영국에서설계되고제조됩니다. 11
www.axis.com 54240/KO/R1/1310 엑시스커뮤니케이션즈에대하여네트워크비디오업계의세계적인선두기업인엑시스는아날로그에서디지털영상감시시스템으로의전환을선도하고있으며, 더안전하고스마트하며위험이없는세상을만드는길을열어가고있습니다. 엑시스의전문네트워크비디오제품과솔루션은혁신적이고개방적인기술플랫폼에기반을두고있습니다. 1984 년에설립되어스웨덴에본사를두고있는엑시스는전세계 40 개의지사를포함, 179 개국의사업파트너들과협력하여경영하고있으며, 현재 NASDAQ OMX Stockholm 에상장되어있습니다. 엑시스에대한좀더자세한정보는 www.axis.co.kr/ www.axis.com 에서확인하실수있습니다. 2013 Axis Communications AB. AXIS COMMUNICATIONS, AXIS, ETRAX, ARTPEC 및 VAPIX 는관련법규에따른 Axis AB 의등록상표또는출원상표입니다. 기타모든회사이름과제품은각회사의상표또는등록상표입니다. 엑시스는사전통지없이변경할권리가있습니다.