1)산업용 영상 센서 0.2~0.0001LUX의 저조도.

산업용 영상센서는 조도(lux)를 쓰고 밝기의 최하한선인 초 저조도란 용어를 쓰며 0.0001lux까지 표현되고 제작되어지고 있다.

0.0001lux에서도 노이즈를 최대한 억제되게 만들어졌다는 의미이다.

산업용 센서 기반의 수중 카메라를 구매 할 때는 현재 초 저도로서 가장 인정받는 Sony STARVIS, STARVIS2 또는 IMX000으로 표기 되는 센서로 조도 0.2~0.0001LUX인가?를 확인하는 것이 현명할 것이다.(아니면 중국제 뻥 스팩 제품일 확률이 높다.)

어느 회사, 무슨 센서인지 표시도 없이 ½.5” 저조도 0.001,,,이런 식으로 기재되고 이미지 영상만으로 저조도인 것 처럼 할 수 있는 것은 이미지 자료 영상을 프로그램을 통해 셔터스피드 등을 통해 지상의 깨끗한 영상을 만들어 보여주기 식으로 하기 때문에 속기 쉬우니 위의 자료의 기명이 없다면 구매하지 않는 것이 좋다.

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2) 화이트 밸런스는 5500K 정도로 고정.

이것은 산업용 수중 카메라 제작사에게 의뢰하여 5500K로 고정해 놓아야 한다.

공기중의 빛 밸런스 기준으로 만들어진 카메라 센서를 자동으로 놓는다면 물의 필터 역할과 빛의 환경이 열악한 바다속에서는 카메라의 ISP칩에서 그 환경을, 자신에게 내장된 기준치에 맞추려고 많은 값을 대입하면서 깨지는 영상을 보여줄 수도 있고 결국 자신의 기술적 한계를 넘어서면 엉뚱한 기준치로 마감하고 기준치를 넘는 데이터는 삭제 또는 뭉개 버리게 되어 있어서 카메라는 그린아웃 같은 대처할 수 없는 기술의 한계 값 만을 내보내게 되는 것이다.

5500K로 고정해 놓으면 기준치가 5500K임으로 색상은 일정부분 틀어져도 ISP칩에서는 5500K를 기준으로 데이터 값을 빠르게 내어주게 된다.

 

탁도를 떠나서 빛이 소멸되는 구간에서는 5000K이상 라이트를 쓰게 되면 자연색 구현이 되니 빛의 소멸 시점의 수심에서는 5000K이상의 라이트를 쓰면 좋은 결과를 가질 수 있다.

그럼으로 화이트밸런스를 5500K선에 고정을 권면한다.

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3) 셔터 스피드는 1/60 또는 주 작업 환경에 따라 1/120으로 고정.

빠른 조류에 영향으로 렌즈 앞의 파티클 등 크고 작은 부유물이 빠르게 흐르는 경우 대부분 롤링 셔터로 되어 있는 산업용 센서 카메라는 빠르게 지나가는 입자들이 늘어지는 젤로 현상이 발생하여 영상에 큰 영향을 미치게 된다.

비유하자면 함박눈이 엄청 내리는 날, “앞이 안보인다＂라는 표현 같다고 할 수 있다. 환경에 따르는 것이라서 위 수치가 정답은 아니지만 기능적으로 고정해 놓으면 좋다, 하지만 셔터스피드를 올려 놓으면 노출(조도)의 영향도 생기게 된다.

카메라에서 노출(조도)과 셔터스피드는 1/60에서 1/120으로 올리면 1스탑 노출 값이 더 적용되어야 한다, 빛이 더 필요한 상황이 되는 것이지만 이것은 무시하자!

기술, 기능적 한계를 갖는 기계이니,,, 어찌되었든 쓰고자 하는 산업용 센서 기반의 수중 카메라의 목적을 위해서 일정부분 포기해야 된다는 앞장에서 서술한 뜻이다.

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4) 렌즈의 F(노출)값, 화각.

전문 영상용 카메라 렌즈는 T값(실제 투과율 측정값) 조리개가 장착되어 있어 필요 수치를 직접 적용 할 수 있지만 산업용 영상센서에 맞는 초소형 렌즈는 이런 가변 조리개를 장착할 수가 없어서 물리적인 이론 수치의 고정된 F값으로 렌즈가 만들어진다.

산업용 센서의 고정형 M12, M16렌즈는 F1이 최대 개방 수치이고 산업용 렌즈군은 센서 크기, 조도, 화각, 레졸루션에 맞춰져야 하기 때문에 선택할 수 있는 폭이 아주 적다. 깊이 고민해야 하는 부분은 노출 값이 최대한 F2~1에서 선택해야 하기 때문에 선택적 폭은 더욱 줄어들고 이에 따라 화각이 조금 작거나 넓은 렌즈를 선택해야 할 수도 있다.

F2를 넘어가면 저조도의 의미가 없어지기 때문이다. 화각 선택에서 일정부분 버리는 것이고 이 선택을 통해 1/60, 1/120의 셔터속도로 저하된 조도를 더 이상 하락 없이 지킬 수 있는 것이다.

셔터와 조도와 연관된 지식을 하나 더 표하자면 수중이동체 등에서 라즈베리파이 등으로 라이트를 컨트롤하기 위하여 소스코드를 짠다면 라이트 주파수를 20~25KHz로 하기를 권장한다.

다이버가 SMPS 등 지상 전력의 라이트를 쓴다면 다이버 조광 기기도 20KHz이상의 것을 사용하여야 한다.

그래야만 빠른 셔터에 대응되어 글로벌 셔터 또는 롤링 셔터에서 영상이 갑자기 밝고 어두워지거나 주사선 흐름이 생기지 않는다.

 

렌즈 화각 선택에 있어서는 요즘 수중카메라 스펙 기재에 수중을 빼고 화각 110˚. 90˚로 단순히 표기하기도 하는데 이것은 수중 화각인지 제조사에게 확실히 질문하여야 한다.

지상에서의 화각일 경우 X 0.75를 하면 대략적 수중 화각을 구할 수 있다.(자료1 참조)

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5) 색 컨트롤.

제조사 프로그램에서 또 하나 컨트롤이 가능한 것은 채도부분이다.

UW게릴라는 2000년도 중반까지 ISP칩을 제조사에 의뢰하여 그린(G)을 20% 정도 억제하도록 값을 수정하여 납품 받아왔었다.

현재 상황에서 대처 할 수 있는 방법은 프로그램을 지원 받을 수 있다고 해도 벡터스코프 같은 측정기기 없이 고정 값을 만들어야 하니 시각적으로 마젠타 쪽으로 채도를 조금 올려주는 것이다.

시각 데이터 취득이 최우선이니 영상미(색감)는 조금 포기해야 한다는 것이다.

더욱 프로그램 등 도움 받을 수 없다면 이 부분은 포기하여야 하며 이 수정을 논하는 것은 앞에 설명한 센서의 베이어 패턴이 G2이기 때문에 생기는 문제를 조금이라도 넘어서기 위함 임을 조금 주의 깊게 자료를 보신 분들이면 이해 하실 것이다.

도움 부재로 포기할 수도 있는 색 컨트롤까지 논한 이유는 산업 수중에서 카메라, 즉 시각정보 취득에 절대 유리한 건의를 하기 위함이다.

권면, 건의 사항은 수중 산업에선 수중환경을 조금이라도 더 극복하여 영상 데이터 자료 취득에 조금이라도 폭을 넓히기 위해서는~~~

 

6) 모노크롬(흑백) 카메라를 동시 탑재.

모든 영상 센서는 기본적으로 채도, 명도, 선명도 등을 조종 하여 흑백 영상을 만들 수는 있다, 또한 산업용 영상 센서는 대부분 일정 조도를 벗어나면 흑백 모드로 들어간다.

하지만 기본이 컬러 베이스인 컬러 센서는 흑백으로 전환시키거나 자동으로 변경 되어도 내부 픽셀끼리 색을 섞는 가짜 연산 (디베이어링)을 거치기 때문에 경계선이 미세하게 뭉개지게 되어 선명도도 잃게 되며 조도 또한 많은 부분 상실되어 흑백 화면에서도 노이즈 범벅이 된다.

반면 흑백 전용 센서는 빛을 가로막는 필터가 아예 없이 제조되어 있어서 컬러와 동일 조도에서 빛을 3배 이상(약 300% 이상) 더 많이 흡수한다.

흑백 영상 센서는 베이어 패턴의 필터가 삭제되어 있어서 기본적으로 색 개념이 없으니 그린아웃 같은 문제가 발생하지 않고 명암으로 구분되니 사람 눈의 시감각보다 더 명쾌한 상황을 만들어내게 되고 픽셀 1개가 명암 1개를 1:1로 칼같이 매칭하므로 근접 촬영에서도 구조물의 미세한 균열, 부식 상태, 볼트 풀림 등을 칼날 같은 선명도로 잡아내는 것이다.

지상에서도 스캔 장비나, 3D입체 정보 취득 장비에 이러한 성능, 기능 이용을 위하여 많이 쓰이고 있다.

미러리스급의 정사진용 흑백센서 카메라는 사진작가들을 위해 라이카에서 만든 Q2모노크롬 카메라로 900만원대의 고가품이 있으며 전문 동영상용은 전무하다.

UW게릴라에선 그동안 개발, 제작, 발굴을 통해서 산업용 영상 센서 STARVIS계열 4K 센서로 저조도 0.001LUX의 순수 흑백 카메라를 산업용 수중 카메라 USB군에 합류 시켰다.

기본 상황에서는 보조 카메라로, 때로는 목표 피사체의 근접 촬영에서는 미세한 균열, 경계선까지 명쾌한 해상력(4K)과 선명도(흑백)로 영상 데이터 취득에 주 카메라 역할을 하게 될 것이기 때문이다. (젤로 현상 없는 글로벌셔터, 4K60fps / FHD 120fps)