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  1. 2016.10.13 아이나비 퀀텀의 해상도의 진화. 왜?

블랙박스의 해상도의 진화. 왜?


Prolog
우리는 지금 우리가 흔히 접하는 IT 기기, 특히 전자기기의 급진전적인 변화발전을 경험하고 놀라워하고 있습니다. 그 변화의 바람에 가장 두드러지고 있는 부분이 바로 화질, 즉 해상도(화소)의 발전이라고 볼 수 있죠.

가장 많이 그리고 쉽게 접할 수 있는 것이 4K 해상도인 UHD를 앞세워 홍보하고 있는 텔레비전 해상도의 급변화로 볼 수 있습니다.
불가 4년전인 2012년 말 디지털방송으로 전환되며 사람들의 눈을 의심치 않게 했던 HD 방송에서 약 1년 후 HD2배 해상도인 Full HD해상도로, 이제는 Full HD4배 해상도인 4K해상도의 UHD서비스가 본격화 되고 있는 셈입니다 



물론 텔레비전에 앞서 폭발적인 해상도의 경쟁을 보여준 것은 디지털 카메라의 화소 경쟁 이었습니다. 199832만 화소로부터 매년 2배가 넘는 화소 경쟁을 이뤄 이제는 5000만화소가 넘는 디지털 카메라가 소비자들에게 선보이고 있죠.

이외에도 컴퓨터 모니터의 해상도 및 게임과 같은 콘텐트들도 위에서 언급한 기기들과 같이 발전해 가고 있고, 거의 모든 사람들이 사용하고 있는 스마트폰의 화면 해상도 또한 지속적으로 높아져 가고 있습니다.
이러한 해상도의 경쟁과 급진전적인 발전은 왜 이뤄지고 있을까? 

아마도 이런 발전을 많은 사람들은 인지하지 못하고 있거나 크게 개의치 않을 수 있을 것이다.  그건 바로 사람의 기본적인 본능에서 바탕이 된 것이 아닐까 생각합니다.



사람의 눈은 무수한 화소로 이뤄진 디지털이 아닌 눈 앞의 영상을 그대로 받아드리는 아날로그와 같은 방식입니다.  예전의 필름방식의 카메라에는 해상도의 개념이 있지 않는 것과 같습니다.  렌즈의 좋고 나쁨에 따라 화질의 차이가 있었을 뿐이었죠. 즉 사람이 보는 영상은 아주 조밀한 화소로 이뤄진 영상이 아니기 때문에, 화소의 크기에 따른 거친 이질감, 면 및 음영의 계단 현상 등이 없고, 망원경과 같은 외부 렌즈를 활용하여 영상을 확대해도 해독하는데 문제가 없습니다. 

이런 아날로그 영상을 처리하는 사람의 두뇌를 디지털 영상은 이상하게 느낄 수 밖에 없을 것이고 이를 화질이 좋지 않다라는 out put을 내보내고 있는 것입니다.  이렇다 보니, 사람들은 더 좋은 해상도/화질의 영상을 추구하게 되는 것이고, 너무나 빠르게 그런 해상도에 익숙해져 가고 있죠. 예전에는 SD(VGA)을 보는데 크게 문제 없었지만, Full HD에 익숙해진 지금에서 SD급 영상을 본다면 아마도 그 차이를 크게 느낄 있습니다.  그렇다 보니 디지털 기기의 해상도의 급진전적인 발전은 아주 당연한 것이 아닐까요?


 
Main
이런 해상도의 경쟁이 부각되고 있는 다른 디지털 기기의 영역이 있습니다. 바로 집이나 휴대에 사용하는 기기가 아닌 자동차에서 사용되는 블랙박스입니다. 

물론 블랙박스와 유사한 기능을 가진 CCTVIPCAM도 있으나, 같은 영역만 촬영하는 앞의 두 가지 영역보다는 정말 예측 할 수 없는 환경을 촬영해야 하는 차량용 블랙박스에서의 해상도의 발전에 대하여 이야기 해보고자 합니다.

블랙박스의 역사는 길지 않습니다, 2007~2008년 당시 전세계 차량 사망사고 1위라는 불명예를 갖고 있던 우리나라에 차량사고 피해자의 억울함을 증명 해 줄 수 있는 고마운 기기가 등장했죠.  그 이름도 누구나 알기 쉬운 블랙박스로 말입니다. 



디지털 카메라의 화소 경쟁이 심화되고 있던 시절이기 때문에 1200만 화소 이상의 DSLR이 인기를 끌고 있던 시점이지만, 실질적으로 사진 이미지가 아닌 영상 처리기술은 그에 대비 발전하기 전 이다 보니 Full HD를 촬영 가능한 캠코더를 찾기도 힘들었고, 있어도 매우 고가에다 Full HD 영상을 재상 가능한 PC도 많지 않던 시절 이었습니다. 

이러한 환경에서 블랙박스는 사고 시점의 영상을 신속히 저장하고 시고 시점 전의 영상 또한 저장해야 하기에 단순히 영상 처리뿐만 아니라 메모리의 용량, 저장 속도 등 많은 부분이 필요했고, 그 결과 전면만 촬영 가능한 1채널 VGA(640*480) 제품으로 시작 할 수 밖에 없었습니다.



블랙박스의 시장 첫 출시 후 차량사고에서 많은 도움은 주었으나, 낮은 해상도의 단점들이 들어나게 되었습니다. 사고 판독에서 차종의 분석이 어렵거나, 번호판은 거의 판독 할 수가 없었고, 역광이나 어두운 환경에서는 더욱 심해져 갔죠. 

이런 부분을 해결하기 위해 많은 블랙박스 업체들은 해를 거듭하며 해상도를 높이기 위한 연구 개발을 진행 하게 되고, 2010년 이후 HD(720p)을 시장에 선보이게 됩니다. 




이 시점에서는 해상도 외 추가적으로 화자가 된 부분이 있는데 바로 후방 영상입니다. 의외로 후방 추돌에 대한 피해가 높았고, 주차 중 후방 영상에 대한 필요가 높아졌습니다. /후방 2채널에 대한 개발이 시작된 시점이고 이는 기존보다 2배 높은 영상 처리능력과 2배 높은 저장 능력이 필요하게 된 샘이죠.



이런 소비자들의 요구사항과 업체들의 노력 덕분에 HD에서 Full HD(1080p)로 진화, 지금에 와서는 우리가 접하고 있는 국내 최고가 스마트폰의 화면 해상도와 동일한 QHD(1440p)가 전후방 2채널로 적용된 블랙박스로까지 발전해 왔습니다.


QHD 해상도라고 함은 Full HD2/ HD4/ VGA8배의 해상도이고 여기에 전후방2채널을 더하면 최초 VGA급 블랙박스의 16배의 해상도와 영상처리 능력을 보유한 것으로 이해 하면 쉬울거 같습니다.



그럼 도대체 왜 블랙박스가 QHD까지 필요할까요?
쉽게 이미지로 설명해 보겠습니다.  좌측에 있는 이미지가 HD로 촬영된 이미지고 우측에 있는 이미지가

QHD로 촬영된 이미지 입니다. 그냥 봐서는 이미지의 크기만 다를 뿐 뭐가 다른지 구분하기 어렵죠?!



하지만 블랙박스의 가장 중요한 용도가 무엇일까요? 바로 사고 시 판독력입니다.  번호판을 인식하기 위해 번호판 부분을 키워 보겠습니다. 어떻게 차이점이 느껴지는가요?



사고의 판독을 위해서는 단순 해상도뿐만 아닌 무수한 영상 처리 기술이 뒷받침되어야 하지만 이러한 아주 작은 영상을 판독하기 위해서는 꼭 해상도의 발전이 있어야 가능합니다. 특히 블랙박스의 특성상 넓은 영역의 영상을 촬영하기 위하여 대각 140도 이상의 화각을 적용하기 때문에 전면의 물체가 눈으로 보는 것보다 멀고 작게 보여 질 수 밖에 없어 더욱 필요한 요소이기도 하구요, 

최근 출시한 아이나비 퀀텀의 경우 후방의 화각이 180도로 기존에는 보이지 않던 영역의 사물까지 촬영 가능한 광각을 적용한 제품이 출시한 만큼 더욱 해상도의 비중은 더욱 높아져 갈 것으로 보입니다   



특히 육안으로의 사고 판독능력이 높아진다는 의미는 블랙박스 기기 자체의 영상 식별력도 높아지는 것 과 같습니다. 현재 블랙박스에서 제공하고 있는 안전과 관련된 앞차추돌경고, 차선이탈경고 등도 더 정교해 질 수 있고 영상을 활용한 추가 기술들도 접목이 용이해 진다는 얘기도 됩니다.

물론 해상도가 커지는 것에는 그만큼 어려움도 따르고 있습니다. 가장 큰 어려움은 메모리의 증가입니다. 해상도가 커지는 만큼 저장을 위한 물리적 용량이 같이 커져야 하고, 이에 맞춘 빠른 저장 기술이 뒤따라야 합니다.  이렇다 보니 기존 4GB>8GB>16GB>32GB>64GB, 그리고 이제는 128GB까지 또한 메모리의 종류도 Class10>SDHC(UHS1)>SDXC로 바뀌어 가고 있는 상황입니다.  이런 고용량을 처리하기 위한 CPU의 처리능력 또한 높아져야 하고 그를 보좌하기 위한 RAM 메모리 또한 높아져야 합니다. 



바로 단가가 높아질 수 밖에 없다는 소리 이기두 하구요. ㅠ 이렇기 때문에 개발 업체에서는 고화질의 영상을 화질저하 없이 더 작은 용량으로 만들기 위해 밤 낮으로 고민하고 개발하고 있습니다.

두 번째 어려움은 아직 사용자들의 PC가 아주 높은 고해상도의 영상을 재생하는데 부족한 환경입니다.  이 점이 왜 최신 출시된 최고급형 블랙박스가 바로 4K(UHD) 해상도로 넘어가지 않았던 이유이기도 합니다.  물론 가격적인 벽도 존재 하겠지만 촬영한 영상을 재생하지 못한다면 많이 당황스러울 것입니다.  참고로 QHD 2채널은 전후방 영상을 합하면 해상도상 4K(UHD)와 동일 하지만, 전방 영상과 후방 영상을 따로 재생하기 때문에 개인 PC의 성능이 더 낮아도 가능합니다.

그리고 가장 중요한 세 번째 어려움은 해상도가 높아짐에 따라 밝기가 어두워 질 수 밖에 없는 상황입니다.  이것을 이해하기 위해서는 디지털 이미지센서의 구조를 이해 해야 하기에 간략히 설명을 해보겠습니다.

밑에서 볼 수 있는 디지털 이미지센서의 센서모듈 가운데의 화려한 색상 부분이 바로 이미지센서 부분입니다.  이 부분은 픽셀이라 불리는 아주 작은 이미지처리 렌즈로 가득 차있습니다.  600만화소라고 하면 이 부분에 600만개의 이미지처리 렌즈가 모여 있다는 소리고, 이 렌즈 부분이 빛에 반사되어 사진과 같이 화려한 색상을 보입니다.


벌써 예상했겠지만 하나의 이미지처리 렌즈가 받을 수 있는 빛의 양은 이미지처리 렌즈의 수가 적을수록 많을 것이고 그 수가 많아질수록(즉 렌즈의 크기가 더 작아질 수록) 더 적은 량의 빛을 받을 수 밖에 없습니다. 이렇기 때문에 해상도가 높아질수록 영상은 더 어두워 질 수 밖에 없는 것입니다. 이는 야간에서의 사고에 대비하기 위한 블랙박스의 중요 기능으로서 치명적이죠. 

하지만 걱정할 것이 없습니다.  이러한 걱정은 블랙박스 개발 업체에서만 해도 되기 때문이죠.  어두워지는 단점을 보완하기 위하여 최고급사양 블랙박스에는 저 조도에서의 밝기를 극대화한 최신의 기술력이 적용되고 크기도 더 커진(즉 이미지처리 렌즈의 수는 많아지지만 그 크기가 작아지는 것은 최소화)이미지 센서 모듈이 탑재되었으며, 이런 센서를 거친 밝은 고화질 영상을 차량 환경에 최적화 된 이미지 처리 프로세서 (ISP)가 적용된 고성능 CPU를 통해 화질의 저하를 최소화 하고, 영상 판독력을 최대화 한 최종 영상으로 저장하고 있기 때문입니다.



한발 더 나아가, 이러한 최신 기술 플랫폼과 개발 업체의 튜닝 노하우 및 개발능력을 기반으로 오히려 기존보다 더욱 밝아진 울트라나이트비전 기능을 제공하기에 다다랐습니다.


저조도 환경에서의 밝은 영상에 대해서는 어둠에 강력해진 블랙박스편’ 에서 구체적으로 다뤄보도록 하겠습니다.

Wrap up
앞서 설명한 것과 같이, 사람들의 화질에 대한 요구는 끊임없이 증가 할 것으로 기대 됩니다.  그에 맞춰 모든 환경이 더 높은 고해상도를 처리 할 수 있는 기반으로 진화 될 것이고, 블랙박스 또한 그 트랜드에 맞춰 사람이 보는 것과 유사한 초고해상도의 영역으로 진화할 것이며, 어느 순간에 사람들은 그러한 고화질마저도 익숙해져 있지 않을까요?




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Posted by 도란도란양

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