CCTV 분류 I CCTV 정보기술
CCTV 분류 I CCTV 정보기술
신호방식에 따른 CCTV 분류
🟦 CVBS : Blue 🟩 AHD : Teal 🟩 IP : Green 🟪 SDI : Purple
신호방식에 따른 CCTV (4종)
🟦 CVBS : Blue 🟩 AHD : Teal 🟩 IP : Green 🟪 SDI : Purple
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NTSC / PAL 방송방식의 역사
NTSC와 PAL은 단순한 TV 방송 규격이 아니라, 흑백 TV에서 컬러 TV로 발전하는 과정에서 탄생한 아날로그 컬러 방송 표준입니다. CCTV를 이해하는 데도 매우 중요한 기초 지식입니다.
1941년
미국에서 흑백 TV 방송 규격(525주사선, 60Hz)이 처음 제정되었습니다.
525 Line
30fps(실제 29.97fps)
60Hz 전원 주파수 사용
미국 방송위원회(FCC)는 기존 흑백 TV에서도 컬러 방송을 시청할 수 있도록 새로운 컬러 규격을 승인했습니다.
이것이 바로
NTSC (National Television System Committee) 입니다.
미국을 비롯하여
한국 일본 캐나다 대만
멕시코 등에서 사용되었습니다.
525 Line
29.97fps
60Hz
컬러 정보를 흑백 신호에 추가
흑백 TV와 완벽한 호환
하지만
색상이 쉽게 변하는 문제가 있었습니다.
그래서 사람들은
Never The Same Color
라는 농담도 했습니다.
1960년대 초
독일의 엔지니어 **Walter Bruch**는 NTSC의 색상 문제를 해결하기 위한 새로운 방식을 개발했습니다.
독일에서 PAL 방송이 시작되었습니다.
이후
독일 영국 프랑스 일부 호주 중국 인도
대부분의 유럽 에서 사용되었습니다.
625 Line
25fps
50Hz
색상 자동 보정
색상이 매우 안정적
PAL은 Phase Alternating Line의 약자입니다.
매 주사선마다 색상 위상을 반대로 바꾸어 색상 오차를 자동으로 상쇄하는 방식입니다.
당시에는 각 나라의 교류(AC) 전원 주파수를 기준으로 TV를 설계했기 때문입니다.
60Hz 국가 → NTSC
50Hz 국가 → PAL
전원 주파수와 영상 주사 주기를 맞추면 화면 깜빡임과 간섭을 줄일 수 있었습니다.
초기의 CCTV도 방송용 TV 기술을 그대로 사용했기 때문에,
NTSC 카메라
525라인 60Hz 국내에서 주로 사용
PAL 카메라
625라인 50Hz 유럽 및 일부 국가에서 사용
DVR이나 모니터도 NTSC 또는 PAL 방식에 맞춰 제작되었습니다.
오늘날의 IP 카메라, PoE 카메라, 디지털 CCTV에서는 NTSC와 PAL의 의미가 크게 줄어들었습니다.
영상은 디지털 데이터로 전송되므로 과거처럼 방송 규격에 직접 묶이지 않습니다. 다만 일부 장비에서는 여전히 25fps(PAL 계열)와 30fps(NTSC 계열) 같은 프레임 설정이나, 전원 주파수(50Hz/60Hz)에 맞춘 플리커(깜빡임) 방지 설정을 위해 NTSC/PAL 선택 옵션이 남아 있습니다.
즉, NTSC와 PAL은 아날로그 컬러 방송 시대를 대표하는 표준이었으며, CCTV 기술의 발전에도 큰 영향을 준 중요한 역사적 기반 기술이라고 볼 수 있습니다.
NTSC(National Television System Committee)
미국에서 개발된 아날로그 컬러 텔레비전 방송 규격으로, 대한민국을 비롯한 미국, 일본 등 여러 국가에서 오랫동안 표준 방송 방식으로 사용되었습니다.
NTSC는 초당 약 29.97프레임(Frame), 525개의 주사선을 사용하는 것이 특징이며, CCTV 영상 전송에도 널리 적용되었습니다. 현재는 고화질 디지털 방식이 주류를 이루고 있지만,
기존 아날로그 CCTV와 방송 장비를 이해하기 위해 반드시 알아야 하는 대표적인 국제 영상 신호 규격입니다.
NTSC(National Television System Committee)는 미국에서 개발된 아날로그 컬러 TV 방송 방식으로, 우리나라를 비롯한 미국, 일본 등에서 오랫동안 사용되었습니다.
CCTV 초기 시스템에서도 NTSC 방식이 널리 사용되었으며, 카메라에서 생성된 영상 신호를 하나의 복합 비디오(Composite Video) 신호로 전송하는 표준 방식입니다.
NTSC 복합 영상 신호는 다음과 같은 요소로 구성됩니다.
휘도(Luminance) 신호는 화면의 밝기 정보를 전달합니다.
흑백 TV는 이 휘도 신호만으로도 영상을 표시할 수 있으며, 영상의 선명도와 해상도에 가장 큰 영향을 미칩니다.
색차(Chrominance) 신호는 색상(Hue)과 채도(Saturation) 정보를 전달합니다.
NTSC에서는 I(In-phase)와 Q(Quadrature) 두 개의 색차 신호를 사용하여 색상을 표현합니다.
휘도 신호와 색차 신호를 하나의 복합 영상 신호로 합성하여 전송합니다.
수평 동기 신호는 한 줄(Line)의 시작 위치를 알려주는 기준 신호입니다.
수신기는 이 신호를 기준으로 각 영상 라인을 정확하게 표시합니다.
수직 동기 신호는 한 화면(Frame)의 시작을 알려주는 기준 신호입니다.
이 신호를 통해 화면이 정상적으로 위에서 아래 방향으로 표시됩니다.
Color Burst는 색 복조를 위한 기준 신호입니다.
수평 동기 이후의 Back Porch 구간에 약 8~10주기의 색 부반송파가 삽입되며, 수신기는 이 신호를 기준으로 색상의 위상을 복원합니다.
카메라에서 촬영된 RGB 영상은 먼저 휘도(Y)와 색차(I, Q) 신호로 변환됩니다.
휘도 신호는 그대로 전송되고, 색차 신호는 약 3.579545MHz의 색 부반송파(Subcarrier)에 직교 변조(Quadrature Modulation)되어 전송됩니다.
이후 동기 신호(Sync), Color Burst, Blanking 신호와 함께 하나의 복합 비디오(Composite Video) 신호를 구성합니다.
NTSC 한 라인은 총 63.5μs로 구성됩니다.
수평 동기(H-Sync)
후방 소거(Back Porch)
Color Burst
유효 영상(Active Video)
전방 소거(Front Porch)
이 과정을 초당 약 15,734회 반복하여 영상을 표시합니다.
영상 방식
525 Line / 60Hz (Interlaced)
수평 주파수 15.734 kHz
수직 주파수 59.94 Hz
색 부반송파 3.579545 MHz
한 라인 시간 63.5 μs
유효 영상 약 52.6 μs
초기의 아날로그 CCTV 시스템은 대부분 NTSC 방식을 사용했습니다.
카메라에서 생성된 NTSC 영상은 동축 케이블(RG-59)을 통해 DVR로 전송되며, DVR은 이 신호를 디지털로 변환하여 저장합니다.
최근에는 HD-TVI, AHD, HDCVI, IP CCTV 등이 보급되면서 NTSC 방식은 점차 사용이 줄어들고 있지만, 기존 아날로그 시스템에서는 여전히 사용되고 있습니다.
흑백 TV와의 호환성이 우수합니다.
하나의 영상 신호로 전송이 가능합니다.
오랫동안 CCTV 및 방송 분야에서 표준 방식으로 사용되었습니다.
구조가 비교적 단순하여 다양한 장비에서 지원되었습니다.
아날로그 방식이므로 외부 노이즈에 영향을 받기 쉽습니다.
해상도가 낮아 세밀한 영상 표현에 한계가 있습니다.
장거리 전송 시 화질이 저하될 수 있습니다.
최신 IP 기반 CCTV에 비해 영상 품질과 기능이 제한적입니다.
NTSC는 휘도(Y)와 색차(C) 신호를 하나의 복합 영상 신호로 합성하여 전송하는 아날로그 컬러 영상 방식입니다.
오랜 기간 방송과 CCTV 분야에서 표준으로 사용되었으며,
현재는 고해상도 디지털 방식으로 점차 대체되고 있지만 NTSC의 원리를 이해하는 것은 CCTV 기술의 기초를 이해하는 데 매우 중요합니다.
신호방식별 CCTV 종류와 비교
AHD 방식의 변.복조
해상도, 대략적인 신호 대역폭
AHD의 고주파 변조 주파수는 하나로 정해져 있지 않습니다.
AHD는 방송의 RF 변조처럼 "100MHz" 또는 "450MHz"처럼 고정된 반송파를 사용하는 방식이 아닙니다.
AHD는 영상 데이터를 아날로그 방식으로 대역(baseband)을 확장하여 전송하는 기술이며, 내부 DSP에서 휘도(Y)와 색차(C)를 처리하여 고주파 성분을 포함한 영상 신호를 동축 케이블로 전송합니다.
대략적인 영상 대역폭은 해상도에 따라 달라집니다.
720P
약 25~35 MHz
1080P
약 40~50 MHz
5MP
약 70~90 MHz
8MP(4K)
약 100 MHz 이상
즉, AHD는 수십 MHz 대역의 고주파 성분을 이용하여 HD 영상을 전송하는 아날로그 전송 기술이라고 이해하는 것이 맞습니다.
HD-SDI는
720p : 1.485 Gbps
1080p : 1.485 또는 2.97 Gbps
처럼 디지털 비트스트림을 그대로 전송합니다.
반면 AHD는
휘도(Y)
색차(C)
를 변조하여 아날로그 신호 형태로 전송하고 DVR에서 복조하여 화면을 재현합니다.
AHD는 휘도(Y)와 색차(C) 신호를 수십 MHz 대역의 고주파 성분으로 변조하여 동축 케이블로 전송한 후, DVR에서 복조하여 원래의 HD 영상을 재현하는 아날로그 HD 전송 기술입니다.