PTZ 카메라 스펙 이해하기 (3) - 원격 제어
지난 기사에서는 PTZ 카메라의 스펙 중에서 각종 입출력 단자에 대해 설명 드렸다. 보통 SDI나 HDMI를 비디오 스위처에 연결하여 많이 사용하지만, 화상회의용으로는 USB를 통해 곧바로 컴퓨터와 연결해서 사용하기도 하며, 보다 편리하고 유연한 활용을 위해 네트워크를 통한 영상 송수신도 많이 활용되고 있다.
네트워크를 통한 영상 송수신에 대해서는 다음 기사에서 설명 드리도록 하고, 이번 기사에서는 PTZ 카메라의 원격 조종에 대해 살펴 보고자 한다. PTZ 카메라는 말 그대로 Pan (좌우회전), Tilt (상하회전) 및 Zoom (확대/축소)가 자체적으로 가능한 카메라인데, 이는 내장된 모터와 팬 벨트를 이용하여 작동하게 된다. 이렇게 자체적으로 카메라를 원하는 방향으로 움직일 수 있기 때문에 PTZ 카메라의 핵심 기능 중 하나는 원격조종이라 할 수 있다.
예를 들어, 아래와 같이 A7-20NT 카메라의 경우 좌우로 162.5도 회전할 수 있고, 상하로 -30도에서 +90도까지 움직일 수 있다. 그리고 Pan이나 Tilt의 속도 역시 조절이 가능한데, Pan의 경우 1초에 1.8도부터 80도까지 속도를 다르게 할 수 있다. Tilt 역시 1초에 1.5도부터 49도까지 속도를 조절할 수 있다. 한편, Zoom 기능은 20배라는 수치 자체보다는 화각이 더 중요한데 보통 20배 줌 렌즈의 경우 광각일 때 약 60도에서 최대 줌일 때 약 3도의 수평 화각을 보여 준다.
PTZ 카메라의 원격조종은 이와 같은 기본적인 Pan, Tilt, Zoom 이외에도 노출, 컬러 및 각종 이미지 파라미터들을 원격에서 제어할 수 있다. 이런 원격조종 기능 덕분에 점점 더 많은 방송 현장에서 PTZ 카메라가 활용되고 있다.
PTZ 카메라 원격 제어
PTZ 카메라를 제어하는 가장 기본적인 도구는 우리가 흔히 ‘리모컨’이라고 말하는 ‘적외선 원격 조종장치 (IR Remote Controller)’이다. TV 리모컨과 비슷하게 생긴 이 휴대용 무선(IR) 리모컨은 적외선 (IR)을 이용하여 PTZ 카메라의 방향이나 Focus, 컬러 등을 조절할 수 있고, 최대 4대의 카메라와 매칭하여 각각 제어가 가능하다 (CAM 1 ~ CAM 4). 뿐만 아니라 다양한 프리셋 (Pan, Tilt, Zoom + 컬러 설정)을 만들어 놓고 편리하게 불러올 수 있다.
일반적으로 휴대용 무선(IR) 리모컨에서는 4개의 PTZ 카메라를 개별 선택하여 제어할 수 있고, 각각의 카메라 별로 프리셋 (Preset)은 9~10개 정도까지 저장하고 불러올 수 있다. 하지만 PTZ 카메라 전용 컨트롤러를 사용하면 더욱 강력한 원격 조종이 가능하다. 일단 휴대용 무선 리모컨의 경우 카메라가 보이는 위치에서만 사용할 수 있다는 한계가 있으며, 특히 적외선이 잘 수신되도록 카메라를 향해 리모컨을 조준해 주어야 한다.
하지만 PTZ 카메라용 전용 컨트롤러 (유선)의 경우 모니터나 TV를 통해 모니터링 하면서 멀리 떨어진 곳에서 카메라를 제어할 수 있다. RS-232나 RS-422, RS-485와 같은 시리얼 통신을 사용하는 아날로그 방식의 경우 최대 100m 이내에서 카메라의 제어가 가능하며, 흔히 LAN선이라고 말하는 이더넷 케이블을 이용하는 네트워크 제어의 경우 역시 약 100m 정도까지 떨어진 곳에서 제어가 가능하다. 하지만 인터넷 네트워크까지 연결할 경우 지구 반대편에 있는 카메라도 제어할 수 있게 된다.
특히 PTZ 카메라 전용 컨트롤러의 경우 더 많은 카메라를 제어할 수 있다. IR 리모컨의 경우 4개의 카메라를 등록할 수 있지만, 전용 컨트롤러는 모델에 따라 수 백 대의 카메라를 연결해 놓고 제어할 수도 있다. 예를 들어, R1 컨트롤러의 경우 네트워크 연결일 경우 최대 255대의 카메라를 제어할 수 있고, 네트워크 전용인 R3 컨트롤러의 경우 최대 999대의 카메라를 제어할 수 있다.
또한 프리셋의 경우에도 휴대용 무선(IR) 리모컨에서는 9~10개 정도만 저장하거나 호출할 수 있지만, 전용 PTZ 컨트롤러를 사용할 경우 최대 250개까지 사용할 수 있게 된다. 사실 Preset을 설정하면 이 정보는 PTZ 카메라에 저장이 된다. 단지, 휴대용 무선 리모컨이냐, 아니면 전용 PTZ 컨트롤러냐에 따라 사용할 수 있는 Preset의 개수가 달라질 뿐이다.
PTZ 카메라 아날로그 제어
앞서 언급한 바와 같이 RS-232, RS-422, RS-485와 같은 시리얼 통신을 이용하여 PTZ 카메라를 제어하는 식은 매우 오랫동안 사용되어 왔다. 지금도 많은 현장에서는 단순하고 쉬운, 그리고 현장 특성에 맞게 작업하기 편리한 시리얼 통신을 많이 사용하고 있다. 가장 단순한 형태인 RS-485의 경우 이더넷 케이블 등 아무 케이블이나 까서 2가닥만 양쪽에 연결해 주면 되고, 따로 전기를 공급해 주거나 관리해 줄 필요도 없기 때문에 매우 편리하다. 단지, 선을 직접 까서 카메라와 컨트롤러에 2가닥씩 연결해 주는 방식이라 연결상태가 견고하지 않고, 덜 깔끔해 보이는 단점이 있다.
이러한 점을 보완하기 위해 아래의 R1 컨트롤러와 같이 시리얼 통신용 단자를 이더넷 케이블용과 동일한 RJ-45로 만들어 배선을 견고하고 깔끔하게 마무리할 수 있도록 한 제품도 있다. 즉, CAT.5나 CAT.6 이더넷 커넥터와 케이블을 그대로 R1 컨트롤러에 꽂아 주고, 반대편 카메라쪽은 커넥터를 잘라 내고 선을 까서 8개의 선 중에서 2가닥만 카메라의 RS-485에 물려 주면 간단히 원격 제어 준비가 끝나게 된다.
이와 같이 시리얼 통신을 이용하여 다양한 PTZ 카메라와 PTZ 전용 컨트롤러간에 아날로그 원격제어가 가능하게 하기 위해서는 약속된 명령어가 필요한데 이를 (PTZ 카메라용 원격제어) 프로토콜이라 한다. 대표적인 것은 SONY가 만든 VISCA라는 프로토콜이며, 현재도 가장 많이 사용되고 있다. 이 외에도 PELCO-D와 PELCO-P라는 프로토콜도 VISCA와 함께 CCTV에서부터 공용 프로토콜로 많이 사용되어 왔다. 각각의 제조사마다 다른 프로토콜을 사용하는 경우도 있지만, 선도 주자였던 Sony와 Pelco가 많든 VISCA와 PELCO-D/P가 아날로그 원격제어의 사실상 표준으로 활용되고 있다.
위의 그림은 컨트롤러와 카메라들이 시리얼 통신 (RS-485)로 직결된 구성을 보여 주고 있다. 그리고 아래의 두 그림에서와 같이 RS-232와 RS-422을 활용한 Daisy Chain 방식의 제어 또한 구성할 수 있다. 예를 들어 컨트롤러에서 카메라-1 까지는 30m이고, 카메라-1에서 카메라-2까지 10m일 경우, 굳이 컨트롤러에서 카메라-2까지 새로 선을 연결할 것이 아니라 카메라-1에서 카메라-2, 카메라-3 등을 연달아 연결해 줌으로써 컨트롤러의 명령과 카메라의 응답을 전달 (릴레이) 시키도록 함으로써 효율을 높일 수 있다는 것이다. 단지, 이 경우 컨트롤러에 모든 카메라들이 직결된 것이 아니라 최소 1대의 카메라를 거쳐 명령과 응답이 전달되기 때문에 약간의 지연 (delay)가 발생된다. 따라서 급하게 연속적으로 카메라를 제어할 경우 원하는 수준으로 카메라가 반응하지 않을 수도 있다.
PTZ 카메라 네트워크 (IP) 제어
요즘 가장 많이 사용하는 방식은 네트워크를 통한 제어 방식이다. 즉, PTZ 컨트롤러와 카메라들을 모두 네트워크 스위치 (Network Switch)에 연결한 후 모두를 동일한 센터의 IP 주소로 설정해 주기만 하면 원격제어 준비가 끝나는 것이다. 얇고 유연한 이더넷 케이블을 사용하기 때문에 설치가 쉽고, 비용도 저렴하며, 컨트롤로와 카메라가 PoE (이더넷 케이블을 통한 전력 공급)를 지원할 경우 별도의 전원이 없어도 되기 때문에 매우 편리하다.
나중에 별도의 기사에서 설명하겠지만 여기서 만약 PTZ 카메라들이 RTSP, RTMP, SRT, NDI 등의 네트워크용 영상 송수신 프로토콜까지 지원한다면 이 네트워크를 통해 카메라 제어, 전원공급뿐 아니라 영상까지도 송수신할 수 있게 된다. 위의 그림은 이 3가지를 한꺼번에 처리할 수 있는 제품들로 구성한 경우이다.
네트워크를 통한 제어 역시 여러 종류의 PTZ 카메라와 컨트롤러간의 호환성을 확보해야 하기 때문에 프로토콜이 중요하다. 기존의 아날로그용 VISCA 프로토콜을 네트워크용으로 업그레이드한 것이 VISCA over IP (혹은 IP VISCA)라는 프로토콜이며 현재 가장 많이 사용되고 있다. 역시 업계의 선두주자였던 Sony가 만든 것이 사실상 업계 표준이 된 사례이다.
VISCA over IP 이외에 ONVIF라는 프로토콜도 많이 사용된다. ONVIF는 간단히 말해서 네트워크 기반의 보안장비 (예: CCTV 및 컨트롤러) 간의 표준화된 호환성을 위해 만들어진 협회 (포럼)라고 할 수 있다. 여기서 만든 프로토콜이 ONVIF인데 거의 모둔 PTZ 카메라들이 이 ONVIF 프로토콜을 기본으로 지원한다. 특히 ONVIF는 제어뿐 아니라 RTSP 기반으로 영상까지 송수신할 수 있기 때문에 많은 수의 네트워크 카메라를 운용할 때 매우 편리하다.
아래의 그림은 ONVIF 전용 PTZ 카메라 컨트롤러인 R3에 대한 설명이다. 위에서 설명한 바와 같이 ONVIF는 영상도 주고 받을 수 있기 때문에 이 컨트롤러는 5인치 LCD를 통해 선택한 카메라의 영상을 보여 준다. 따라서 별도의 모니터가 없더라도 이 단순한 컨트롤러 하나로 많은 카메라들을 제어하고, 촬영하고 있는 상황을 모니터링 할 수 있다. 이러한 영상 송수신 기능 때문에 많은 카메라들을 단순하게 제어하고자 하는 사용자들에게 VISCA over IP 보다는 ONVIF 방식을 추천하곤 한다.
이상으로 간략하게 아날로그 및 네트워크를 통한 PTZ 카메라 제어에 대해 설명 드렸는데, 다음 기사에서는 네트워크를 통한 영상 송수신에 대해 알아 보도록 하겠다.
PTZ 카메라 스펙 이해하기 (3) - 원격 제어
지난 기사에서는 PTZ 카메라의 스펙 중에서 각종 입출력 단자에 대해 설명 드렸다. 보통 SDI나 HDMI를 비디오 스위처에 연결하여 많이 사용하지만, 화상회의용으로는 USB를 통해 곧바로 컴퓨터와 연결해서 사용하기도 하며, 보다 편리하고 유연한 활용을 위해 네트워크를 통한 영상 송수신도 많이 활용되고 있다.
네트워크를 통한 영상 송수신에 대해서는 다음 기사에서 설명 드리도록 하고, 이번 기사에서는 PTZ 카메라의 원격 조종에 대해 살펴 보고자 한다. PTZ 카메라는 말 그대로 Pan (좌우회전), Tilt (상하회전) 및 Zoom (확대/축소)가 자체적으로 가능한 카메라인데, 이는 내장된 모터와 팬 벨트를 이용하여 작동하게 된다. 이렇게 자체적으로 카메라를 원하는 방향으로 움직일 수 있기 때문에 PTZ 카메라의 핵심 기능 중 하나는 원격조종이라 할 수 있다.
예를 들어, 아래와 같이 A7-20NT 카메라의 경우 좌우로 162.5도 회전할 수 있고, 상하로 -30도에서 +90도까지 움직일 수 있다. 그리고 Pan이나 Tilt의 속도 역시 조절이 가능한데, Pan의 경우 1초에 1.8도부터 80도까지 속도를 다르게 할 수 있다. Tilt 역시 1초에 1.5도부터 49도까지 속도를 조절할 수 있다. 한편, Zoom 기능은 20배라는 수치 자체보다는 화각이 더 중요한데 보통 20배 줌 렌즈의 경우 광각일 때 약 60도에서 최대 줌일 때 약 3도의 수평 화각을 보여 준다.
PTZ 카메라의 원격조종은 이와 같은 기본적인 Pan, Tilt, Zoom 이외에도 노출, 컬러 및 각종 이미지 파라미터들을 원격에서 제어할 수 있다. 이런 원격조종 기능 덕분에 점점 더 많은 방송 현장에서 PTZ 카메라가 활용되고 있다.
PTZ 카메라 원격 제어
PTZ 카메라를 제어하는 가장 기본적인 도구는 우리가 흔히 ‘리모컨’이라고 말하는 ‘적외선 원격 조종장치 (IR Remote Controller)’이다. TV 리모컨과 비슷하게 생긴 이 휴대용 무선(IR) 리모컨은 적외선 (IR)을 이용하여 PTZ 카메라의 방향이나 Focus, 컬러 등을 조절할 수 있고, 최대 4대의 카메라와 매칭하여 각각 제어가 가능하다 (CAM 1 ~ CAM 4). 뿐만 아니라 다양한 프리셋 (Pan, Tilt, Zoom + 컬러 설정)을 만들어 놓고 편리하게 불러올 수 있다.
일반적으로 휴대용 무선(IR) 리모컨에서는 4개의 PTZ 카메라를 개별 선택하여 제어할 수 있고, 각각의 카메라 별로 프리셋 (Preset)은 9~10개 정도까지 저장하고 불러올 수 있다. 하지만 PTZ 카메라 전용 컨트롤러를 사용하면 더욱 강력한 원격 조종이 가능하다. 일단 휴대용 무선 리모컨의 경우 카메라가 보이는 위치에서만 사용할 수 있다는 한계가 있으며, 특히 적외선이 잘 수신되도록 카메라를 향해 리모컨을 조준해 주어야 한다.
하지만 PTZ 카메라용 전용 컨트롤러 (유선)의 경우 모니터나 TV를 통해 모니터링 하면서 멀리 떨어진 곳에서 카메라를 제어할 수 있다. RS-232나 RS-422, RS-485와 같은 시리얼 통신을 사용하는 아날로그 방식의 경우 최대 100m 이내에서 카메라의 제어가 가능하며, 흔히 LAN선이라고 말하는 이더넷 케이블을 이용하는 네트워크 제어의 경우 역시 약 100m 정도까지 떨어진 곳에서 제어가 가능하다. 하지만 인터넷 네트워크까지 연결할 경우 지구 반대편에 있는 카메라도 제어할 수 있게 된다.
특히 PTZ 카메라 전용 컨트롤러의 경우 더 많은 카메라를 제어할 수 있다. IR 리모컨의 경우 4개의 카메라를 등록할 수 있지만, 전용 컨트롤러는 모델에 따라 수 백 대의 카메라를 연결해 놓고 제어할 수도 있다. 예를 들어, R1 컨트롤러의 경우 네트워크 연결일 경우 최대 255대의 카메라를 제어할 수 있고, 네트워크 전용인 R3 컨트롤러의 경우 최대 999대의 카메라를 제어할 수 있다.
또한 프리셋의 경우에도 휴대용 무선(IR) 리모컨에서는 9~10개 정도만 저장하거나 호출할 수 있지만, 전용 PTZ 컨트롤러를 사용할 경우 최대 250개까지 사용할 수 있게 된다. 사실 Preset을 설정하면 이 정보는 PTZ 카메라에 저장이 된다. 단지, 휴대용 무선 리모컨이냐, 아니면 전용 PTZ 컨트롤러냐에 따라 사용할 수 있는 Preset의 개수가 달라질 뿐이다.
PTZ 카메라 아날로그 제어
앞서 언급한 바와 같이 RS-232, RS-422, RS-485와 같은 시리얼 통신을 이용하여 PTZ 카메라를 제어하는 식은 매우 오랫동안 사용되어 왔다. 지금도 많은 현장에서는 단순하고 쉬운, 그리고 현장 특성에 맞게 작업하기 편리한 시리얼 통신을 많이 사용하고 있다. 가장 단순한 형태인 RS-485의 경우 이더넷 케이블 등 아무 케이블이나 까서 2가닥만 양쪽에 연결해 주면 되고, 따로 전기를 공급해 주거나 관리해 줄 필요도 없기 때문에 매우 편리하다. 단지, 선을 직접 까서 카메라와 컨트롤러에 2가닥씩 연결해 주는 방식이라 연결상태가 견고하지 않고, 덜 깔끔해 보이는 단점이 있다.
이러한 점을 보완하기 위해 아래의 R1 컨트롤러와 같이 시리얼 통신용 단자를 이더넷 케이블용과 동일한 RJ-45로 만들어 배선을 견고하고 깔끔하게 마무리할 수 있도록 한 제품도 있다. 즉, CAT.5나 CAT.6 이더넷 커넥터와 케이블을 그대로 R1 컨트롤러에 꽂아 주고, 반대편 카메라쪽은 커넥터를 잘라 내고 선을 까서 8개의 선 중에서 2가닥만 카메라의 RS-485에 물려 주면 간단히 원격 제어 준비가 끝나게 된다.
이와 같이 시리얼 통신을 이용하여 다양한 PTZ 카메라와 PTZ 전용 컨트롤러간에 아날로그 원격제어가 가능하게 하기 위해서는 약속된 명령어가 필요한데 이를 (PTZ 카메라용 원격제어) 프로토콜이라 한다. 대표적인 것은 SONY가 만든 VISCA라는 프로토콜이며, 현재도 가장 많이 사용되고 있다. 이 외에도 PELCO-D와 PELCO-P라는 프로토콜도 VISCA와 함께 CCTV에서부터 공용 프로토콜로 많이 사용되어 왔다. 각각의 제조사마다 다른 프로토콜을 사용하는 경우도 있지만, 선도 주자였던 Sony와 Pelco가 많든 VISCA와 PELCO-D/P가 아날로그 원격제어의 사실상 표준으로 활용되고 있다.
위의 그림은 컨트롤러와 카메라들이 시리얼 통신 (RS-485)로 직결된 구성을 보여 주고 있다. 그리고 아래의 두 그림에서와 같이 RS-232와 RS-422을 활용한 Daisy Chain 방식의 제어 또한 구성할 수 있다. 예를 들어 컨트롤러에서 카메라-1 까지는 30m이고, 카메라-1에서 카메라-2까지 10m일 경우, 굳이 컨트롤러에서 카메라-2까지 새로 선을 연결할 것이 아니라 카메라-1에서 카메라-2, 카메라-3 등을 연달아 연결해 줌으로써 컨트롤러의 명령과 카메라의 응답을 전달 (릴레이) 시키도록 함으로써 효율을 높일 수 있다는 것이다. 단지, 이 경우 컨트롤러에 모든 카메라들이 직결된 것이 아니라 최소 1대의 카메라를 거쳐 명령과 응답이 전달되기 때문에 약간의 지연 (delay)가 발생된다. 따라서 급하게 연속적으로 카메라를 제어할 경우 원하는 수준으로 카메라가 반응하지 않을 수도 있다.
PTZ 카메라 네트워크 (IP) 제어
요즘 가장 많이 사용하는 방식은 네트워크를 통한 제어 방식이다. 즉, PTZ 컨트롤러와 카메라들을 모두 네트워크 스위치 (Network Switch)에 연결한 후 모두를 동일한 센터의 IP 주소로 설정해 주기만 하면 원격제어 준비가 끝나는 것이다. 얇고 유연한 이더넷 케이블을 사용하기 때문에 설치가 쉽고, 비용도 저렴하며, 컨트롤로와 카메라가 PoE (이더넷 케이블을 통한 전력 공급)를 지원할 경우 별도의 전원이 없어도 되기 때문에 매우 편리하다.
나중에 별도의 기사에서 설명하겠지만 여기서 만약 PTZ 카메라들이 RTSP, RTMP, SRT, NDI 등의 네트워크용 영상 송수신 프로토콜까지 지원한다면 이 네트워크를 통해 카메라 제어, 전원공급뿐 아니라 영상까지도 송수신할 수 있게 된다. 위의 그림은 이 3가지를 한꺼번에 처리할 수 있는 제품들로 구성한 경우이다.
네트워크를 통한 제어 역시 여러 종류의 PTZ 카메라와 컨트롤러간의 호환성을 확보해야 하기 때문에 프로토콜이 중요하다. 기존의 아날로그용 VISCA 프로토콜을 네트워크용으로 업그레이드한 것이 VISCA over IP (혹은 IP VISCA)라는 프로토콜이며 현재 가장 많이 사용되고 있다. 역시 업계의 선두주자였던 Sony가 만든 것이 사실상 업계 표준이 된 사례이다.
VISCA over IP 이외에 ONVIF라는 프로토콜도 많이 사용된다. ONVIF는 간단히 말해서 네트워크 기반의 보안장비 (예: CCTV 및 컨트롤러) 간의 표준화된 호환성을 위해 만들어진 협회 (포럼)라고 할 수 있다. 여기서 만든 프로토콜이 ONVIF인데 거의 모둔 PTZ 카메라들이 이 ONVIF 프로토콜을 기본으로 지원한다. 특히 ONVIF는 제어뿐 아니라 RTSP 기반으로 영상까지 송수신할 수 있기 때문에 많은 수의 네트워크 카메라를 운용할 때 매우 편리하다.
아래의 그림은 ONVIF 전용 PTZ 카메라 컨트롤러인 R3에 대한 설명이다. 위에서 설명한 바와 같이 ONVIF는 영상도 주고 받을 수 있기 때문에 이 컨트롤러는 5인치 LCD를 통해 선택한 카메라의 영상을 보여 준다. 따라서 별도의 모니터가 없더라도 이 단순한 컨트롤러 하나로 많은 카메라들을 제어하고, 촬영하고 있는 상황을 모니터링 할 수 있다. 이러한 영상 송수신 기능 때문에 많은 카메라들을 단순하게 제어하고자 하는 사용자들에게 VISCA over IP 보다는 ONVIF 방식을 추천하곤 한다.
이상으로 간략하게 아날로그 및 네트워크를 통한 PTZ 카메라 제어에 대해 설명 드렸는데, 다음 기사에서는 네트워크를 통한 영상 송수신에 대해 알아 보도록 하겠다.