아날로그 카메라와 메가픽셀 카메라의 줌 성능에 대하여

35배 아날로그 카메라와 20배 HD-CCTV 카메라의 가독성 차이

아날로그 CCTV 시스템에서 널리 활용되는 줌 카메라는 35배의 광학 줌 제품을 들 수 있으며, Full-HD급(1920×1080) 줌 카메라는 20배 광학 줌 제품이 주로 사용되고 있다.

35배 아날로그 줌 카메라로 촬영한 영상 그림 1과 20배 Full-HD 줌 카메라로 촬영한 영상그림 2를 비교해보자. 결과부터 말하자면 동일 거리상의 피사체에 대해서 20배의 HD 줌 카메라가 35배 아날로그 줌 카메라보다 선명한 화질을 제공한다는 것을 알 수 있다. 특히, 자동차의 번호판을 확인해 보면 그 차이를 확실히 알 수 있다. 이러한 화질의 차이를 기술적으로 확인해 보자.

광학 렌즈의 배율과 가독성(최대 확대시의 화질)의 관계

렌즈의 광학 줌 성능(배율)은 렌즈의 초점거리 사양을 단순비교 하면 된다. 물론, 원초점거리(Tele-End)와 근초점거리(Wide-End)의 비율로 렌즈의 광학성능(가독성)을 비교하는 것은 위험하다. 렌즈자체의 해상도 성능이나 투과도 등 다른 몇 가지 특성이 실제 가독성(화질)에 영향을 미친다.

예를 들면, 35배와 37배 카메라의 최대 줌 성능은 거의 동일하다. 오히려 35배 줌 카메라의 줌 성능이 약간 좋을 것이다. 하지만 배율이 높다고 광학 줌 성능 또는, 실제 영상의 가독성이 더 좋다는 보장은 없다.

카메라 A : 35배 광학 줌(f=3.4 ~ 119mm)

카메라 B : 37배 광학 줌(f=3.2 ~ 118.4mm)

아날로그 줌 카메라나 스피드 돔을 사용하던 많은 사용자들은 원초점거리 또는 광학 줌 배율을 토대로 카메라의 성능을 판단해왔다. 그러나 HD-CCTV 카메라와 아날로그 카메라를 비교하려면 좀 더 검토해야 할 부분이 있다. HD-CCTV 카메라는 해상도가 높기 때문에 영상의 가독성(최대 확대시의 화질)을 비교할 때, 렌즈의 배율만으로 비교하는 것은 적절치 않다.

해상도를 기반으로 한 가독성 비교

20배 HD-CCTV 카메라는 35배 아날로그 카메라와 비교했을 때 낮은 광학 줌 배율을 갖고 있으므로 가독성이 나쁠 수 있다고 생각할 수 있다. 그러나 실제로는 훨씬 우수한 가독성을 보인다. HD-CCTV 카메라는 200만화소의 이미지 센서를 사용하는 까닭에 41만화소의 이미지 센서를 사용하는 아날로그 카메라에 비하여 훨씬 많은 양의 영상정보를 제공하며, HD-CCTV는 디지털로 전송되므로 표시장치까지의 전달 과정에서 화질열화가 발생하지 않으므로 상대적으로 높은 가독성을 유지하기 때문이다.

좀 더 기술적으로 비교해 보자. 아날로그 카메라의 영상은 디지털 신호로 변환된 후에 모니터 장치에 표시되므로, NTSC 영상을 디지털로 변환하여 얻을 수 있는 최대 해상도를 기준으로 했다.

HD-CCTV 카메라 해상도

1920×1080 = 2,073,600pixels(HD1080p)

아날로그 카메라 해상도

720×480 = 345,600pixels(NTSC)

따라서 두 카메라의 Total pixels은 정확히 6배가 되고, √6=2.45 이므로 HD-CCTV 카메라로부터 얻어지는 영상은 아날로그 카메라와 비교했을 때 2.45배 더 성능이 좋은 줌 렌즈를 사용한 것과 같은 효과를 얻는다. 다시 말해서 20배의 HD-CCTV 카메라는 49배(20배×2.45)의 아날로그 줌 카메라와 동일한 가독성을 갖는 것이다.

또, ‘원초점거리×해상도 Factor = 가상의 원초점 거리’라는 공식을 각 카메라의 예에 적용해 가독성을 비교해 보자.

카메라 1 아날로그 35배 줌 카메라(41만화소, 720×480)

초점거리 : 3.4mm~119mm

119mm×1 = 119mm

카메라 2 HD-CCTV 18배 줌 카메라(720p, 1,280×720)

초점거리 : 4.7mm~84.6mm

84.6mm×1.63 = 137.9mm

카메라 3 HD-CCTV 20배 줌 카메라(1080p, 1920×1080)

초점거리 : 4.7mm~94mm

94mm×2.45 = 230.3mm

즉, 위의 예에서 카메라 2는 약 29배, 카메라 3은 약 49배의 광학 줌 성능을 갖는 아날로그 카메라와 동일 수준의 가독성을 갖는다고 말할 수 있다.

압축되지 않은 원본영상의 제공, 손실이나 끊김없는 영상 데이터의 디지털 전송과 더불어 HD-CCTV 카메라의 뛰어난 해상도는 지금껏 아날로그 카메라에서 경험하지 못했던 뛰어난 가독성을 제공해 주고 있다. 또한, 렌즈 제조사들에 의한 HD급 고배율 렌즈의 성능개선 노력은 이와 같은 영상 가독성의 향상을 가속화 하고 있다.

[자료제공 : 대명엔터프라이즈 웹게이트 부문(www.webgateinc.com)]

<글 : 시큐리티월드 편집부>

[월간 시큐리티월드 통권 제191호(sw@infothe.com)]

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