PTZ 카메라 스펙 이해하기 (2) - 영상 인터페이스

2025-03-31
조회수 35

PTZ 카메라 스펙 이해하기 (2) - 영상 인터페이스


지난 기사에서는 PTZ 카메라의 스펙 중에서 이미지 센서의 크기와 해상도, 줌렌즈 관련 수치의 의미와 화각 등에 대해 간략하게 설명 드렸다. 센서가 크거나 해상도가 높다고 무조건 좋은 것도 아니고 용도와 예산에 맞는 제품을 선택하는 것이 현명하다. 또한 PTZ 카메라의 줌과 관련하여 12배 줌, 20배 줌, 30배 줌 등의 줌 배율에 대해서만 신경 쓰는 분들이 많은데, 사실을 화각(Field of View)에 대한 수치를 꼭 점검해야 용도에 맞는 제품을 선택할 가능성이 높아진다.


이번 기사에서는 PTZ 카메라의 입출력 단자에 대해 간략한 설명을 드리고자 한다. 우선 아래의 그림에서 보는 것과 같이 일반적인 PTZ 카메라들은 SDI와 HDMI를 포함한 다양한 입출력 단자를 갖추고 있다. 모든 단자를 한꺼번에 다 쓰는 경우는 많지 않지만, 프로급 제품일수록 용도나 다른 기기들과의 호환성을 위해 더 많은 입출력 단자를 넣어 준다. 각각의 단자가 어떤 역할을 하며 어떤 경우에 어떻게 사용하는 지 좋을 지에 대해 간략하게 설명 드리도록 하겠다.




SDI (Serial Digital Interface)

먼저 방송에서 가장 오랫동안 사용해 온 SDI에 대해 알아보도록 하자. SDI라는 디지털 비디오 인터페이스는 1개의 동축 케이블에 무압축의 고화질 영상을 고속으로 100m 이상 비교적 먼 거리까지 보낼 수 있다는 점이 최대 장점이다. 16채널의 오디오를 실어 보낼 수 있고 (SDI Embedded Audio), 커넥터에 잠금 (Lock) 기능을 갖추고 있어 선이 잘 빠지지 않는다는 것도 SDI의 장점이다. 요즘은 수 km까지 전송할 수 있는 광 인터페이스 (SFP)를 사용하거나, 편리하고 유연한 운용을 위해 네트워크 기반의 영상 송수신이 크게 증가하고 있다. 하지만 SDI는 여전히 PTZ 카메라의 중요한 인터페이스로 남아 있다.


영상의 해상도와 프레임 레이트가 점점 올라감에 따라 SDI는 SD-SDI, HD-SDI, 3G-SDI, 6G-SDI, 그리고 12G-SDI로 발전해 왔다. 쉽게 말해서 SD-SDI는 480i나 525i급의 SD (Standard Resolution) 방송을 커버할 수 있는 수준이고, HD-SDI는 1080/60i 혹은 1080/30p까지 커버할 수 있다. 3G-SDI는 1080/60p까지, 6G-SDI는 2160/30p까지, 그리고 12G-SDI는 2160/60p까지 커버할 수 있는 인터페이스 규격이다. 이들의 커넥터와 케이블은 모두 동일하게 보이기 때문에 혼동하는 경우가 많은데 케이블의 성능과 커넥터 뒤에 있는 부품들은 모두 다르다. 따라서 케이블을 구매할 때 반드시 HD급인지, 3G급인지, 4K급 (12G급)인지 확인해야 한다. 케이블의 재질과 두께, 전송거리, 그리고 가격이 크게 달라지기 때문이다.



SDI 케이블과 관련된 사례 하나를 말씀 드리겠다. 3G-SDI 단자를 갖춘 카메라를 사 간 한 고객이 막상 현장 (교회)에 가서 연결을 하니 모니터에 영상이 나오지 않는다는 것이었다. SDI나 HDMI와 같은 인터페이스의 장점 중 하나는 커넥터만 꽂아 주면 바로 영상이 나온다는 것이다. 이렇게 간단한데 영상이 나오지 않는다면 (1) 카메라 문제, (2) 케이블 문제, (3) 컨버터/스위치 문제, (4) 모니터 문제 등을 모두 점검해야 한다. 처음에는 막막했는데 나중에 하나씩 현장에 설치된 다른 장비들과 환경을 점검해 본 결과 SDI 케이블이 문제일 것 같다는 생각이 들었다.


기존에 설치된 장비들이 약 10년 정도 되었다는 점과 기존에 사용하던 카메라의 모델명을 고려했을 때 1080/60i로 영상을 제작하고 있었을 것으로 추정되었다. 이 경우 앞에서 설명 드린 바와 같이 1080/60i는 HD-SDI이기 때문에 굳이 가격이 더 비싼 3G-SDI 케이블을 설치하지는 않았을 것이라 생각되었다. 따라서 기존에 설치된 케이블이 최대 1080/60i나 1080/30p까지만 지원할 수 있기 때문에 일단 새로 구매한 카메라를 다른 모니터에 연결한 뒤 메뉴에 들어가서 해상도와 프레임 레이트를 HD-SDI급으로 낮춘 후에 연결해 보라고 조언해 드렸다. 결과는 역시 SDI 케이블의 스펙 문제였고, 이렇게 카메라를 조정해서 일단 영상 문제를 해결했다.


SDI 규격의 명칭과 관련해 궁금해 하실 분들을 위해 좀 더 설명을 드리자면, 영상의 해상도와 프레임 레이트에 따라 송수신해야 할 데이터량 (Data Rate)를 계산해 보면 아래와 같다. SDI는 기본적으로 YCbCr 10bit 4:2:2 시스템을 기준으로 한다. 따라서 Color Depth (한 서브 픽셀을 몇 단계 나누어 제어하느냐)는 30bit가 아니라 20bit가 된다. 그리고 해상도의 경우 1920*1080은 우리 눈에 보여지는 Active Resolution이고 실제 영상기기가 주고 받는 영상신호에는 블랭킹 (Blanking) 구간이 포함되어 2200*1125의 해상도가 사용된다.


어쨌든 이런 식으로 계산해 보면 우리가 여전히 사용하고 있는 HDTV 방송의 1080/60i 시스템의경우 1초에 약 1.5Gbit의 데이터를 송수신한다. 따라서 이를 HD-SDI 혹은 1.5G-SDI라고 부르곤 한다. 1080/60p의 경우 1초에 약 3Gbit의 데이터가, 2160/30p는 약 6Gbit, 2160/60p는 약 12Gbit의 데이터를 송수신하기 때문에 각각 3G-SDI, 6G-SDI, 12G-SDI라고 부르게 된 것이다. 따라서 PTZ 카메라의 SDI 단자가 3G-SDI인지, 12G-SDI인지에 따라 케이블, 컨버터, 스위처 등이 모두 달라지게 된다는 점에 유의해야 한다.



최근에는 PTZ 카메라 방송과 같이 전문적인 영역으로 점점 영역을 넓혀가고 있는데, 이에 따라 더 큰 센서와 렌즈, 그리고 전문적인 인터페이스를 갖춘 제품들이 등장하고 있다. 아래의 그림은 한 최신 PTZ 카메라의 뒷면인데, UHD (2160/60p)를 지원하기 때문에 12G-SDI와 HDMI 2.0 단자를 갖췄고, 여기에 추가 3G-SDI 단자를 하나 더 갖추고 있다. 그리고 아래의 그림에는 총 3개의 BNC 단자가 보이는데 맨 왼쪽 것은 젠락 (Gen-Lock)이라고 하여 장비간 타이밍을 동기화하기 위해 사용하는 것이다. 장비마다 내부의 시계 (Clock)이 미세하게 차이가 나기 때문에 이 Gne-Lock 단자를 통해 레퍼런스 신호를 받아 동기화를 할 수 있다.




HDMI (High-Definition Multimedia Interface)

HDMI는 소비자 가전을 위해 개발된 것이기 때문에 수십 년 전부터 TV와 모니터는 물론, 캠코더와 카메라에도 장착되어 온 익숙한 인터페이스이기 때문에 아주 간략하게 설명 드리고 넘어 가도록 하겠다. 한 마디로 말해서 역시 카메라가 출력하고자 하는 최대 해상도와 프레임 레이트에 따라 HDMI 버전이 다르며, 따라서 카메라의 스펙에서 이를 잘 확인해야 한다.


한 마디로 말해서 HDMI 1.3은 1080/60p까지 지원하므로 3G-SDI와 동급이라 보면 되겠고, HDMI 1.4는 6G-SDI와 동급, 그리고 HDMI 2.0은 12G-SDI와 동급이라 보면 된다. 그리고 SDI와 마찬가지로 HDMI도 위와 같은 버전과 전송거리에 따라 HDMI 버전을 확인해야 한다. 물론 가격도 큰 차이가 난다. 오리지널 HDMI 케이블은 약 5m 정도까지만 활용하는 것이 좋다. 하지만 더 멀리까지 전송하기 위해 요즘에는 HDMI AOC 케이블이란 것을 많이 사용한다. AOC란 Active Optical Cable의 약자로 HDMI 단자는 동일하게 생겼지만 오리지널 HDMI 케이블과 달리 송신부와 수신부가 분리되어 있다. 아래의 그림에서 보듯이 Source를 카메라에 연결하고, Display를 모니터나 TV 혹은 (있다면) 스위처 등에 연결해 주면 된다. 실수로 반대로 연결할 경우 영상이 나오지 않는다.



USB (Universal Serial Bus)

USB 역시 컴퓨터에서부터 스마트폰에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있기 때문에 우리 모두에게 익숙한 인터페이스이다. 충전과 데이터 통신을 위해 사용되는데 송수신 속도에 따라 USB 2.0이나 USB 3.0 등 다양한 버전이 있고, 커넥터의 모양에 따라 A, B, C 타입 등이 있다는 것을 모두 잘 아실 것이다.


카메라로 촬영한 영상을 SDI나 HDMI 등으로 출력해 주면 이를 디지털 영상 파일로 변환하여 컴퓨터에 저장하거나 인터넷으로 스트리밍을 하기 위해서는 보통 영상켭쳐 (Video Capture) 장치를 사용하게 된다. 이런 불편함과 추가적인 비용을 줄이기 위해 요즘 대부분의 PTZ 카메라들은 USB를 통해 컴퓨터로 영상을 송신해 주는 기능을 탑재하고 있다. 따라서, 단순히 PTZ 카메라를 컴퓨터와 USB로 연결해 줌으로써 웹캠(WebCam)과 같이 편리하게 사용할 수 있게 된다. UVC (USB Video Class)는 USB를 통해 영상을 송수신하는 표준이다. UVC 1.0부터 UVC 1.5까지 나와 있는데, UVC 버전보다는 스펙에 자세하게 표기된 내용, 즉 지원하는 코덱과 최대 해상도, 프레임 레이트 등을 확인하는 게 좋다. PTZ 카메라의 경우 높은 UVC를 지원하지 않는 경우가 많기 때문에 NDI 등 네트워크를 통한 영상 송수신의 화질을 권장한다.


Video over IP (Internet Protocol) 

우리가 매일 사용하고 있는 인터넷 네트워크를 통해 영상을 송수신 하는 것을 흔히 Video over IP 혹은 IP Video 등으로 부르고 있다. 컴퓨터와 카메라 등에는 유선 네트워크에 연결하기 위해 RJ45라는 단자가 있고, 이 단자에 이더넷 케이블을 연결하여 네트워크에 연결된 다른 장비들과 통신을 할 수 있게 된다. 이더넷은 LAN (Local Area Network)과 WAN (Wide Area Network)으로 구분하는데, 궁극적으로는 인터넷을 통해 전세계와 연결된다.


이미 10여년 전부터 방송계에서는 SDI와 같은 Baseband에서 IP로 전환을 추진해 왔다. 초기 투자비용은 좀 더 많지만 매우 편리하고 유연하게 운영할 수 있기 때문이다. 하지만 표준 문제와 기술 개발의 더딘 진전, 많은 투자비용에 비해 기대 수익을 높지 않고 SNS 등 새로운 매체에 광고와 시청자를 많이 뺏긴 기존 방송국들로서는 투자에 적극적일 수 없었다.


그 사이 CCTV와 학교, 교회, 기업 등의 요구를 충족하는 가벼운 IP 비디오가 발전했고, 비대면으로 모든 것을 처리해야 했던 코로나 판데믹 기간 동안 네트워크를 통한 영상송수신이 급속도로 확산, 발전되었다. 방송국과 같이 매우 높은 수준의 화질을 요구하기 보다는 1G 망에서도 운영할 수 있을 정도로 가벼운 (많이 압축한) 영상으로 만족할 수 있는 수요도 많기 때문이다. 특히 이제는 제작한 모든 영상이 YouTube나 Facebook 등의 SNS로 올라가고 많은 경우 모바일 기기에서 시청되기 때문에 높은 압축률이나 이로 인한 (상대적인) 저화질이 그리 문제되지 않는 시대가 된 것이다.


그리고 이런 가벼운 네트워크 영상 프로토콜의 선두주자가 바로 NDI이며, 이제는 네트워크 오디오 기술의 강자인 Dante가 네트워크 영상으로 영역을 넓히고 있다. 그리고 장거리 송수신에 특화된 하이비전의 SRT와 같은 프로토콜도 계속 추가되고 있다. NDI나 SRT에 대한 자세한 설명은 다음에 하기로 하고, 이번 기사에서는 최신 PTZ 카메라의 경우 이더넷을 통해 NDI나 SRT, RTSP와 같은 다양한 프로토콜로 영상을 송수신하는 기능을 탑재하고 있다는 점만 기억해 주시기 바란다.



0 0