Wide Dynamic Range (WDR)

■ Wide Dynamic Range 란?

Dynamic Range를 쉽게 풀이하면 식별이 가능한 범위 내에서 가장 밝은 부분과 어두운 부분의 비율이라 할 수 있다. 

[그림1. Dynamic Range]

감시 카메라가 그림1의 곡선과 같이 자연계에 존재하는 대상물의 밝기를 자기 시스템의 특성에 따라 재현시켰을 때 식별이 가능한 범위 내에서 가장 밝은 부분(X2)과 가장 어두운 부분(X1)의 비를 dB(데시벨)로 표현하면 다음과 같다.

Dynamic Range(dB) = 20log(X2/X1)

그림1에서 우측에 있는 또 하나의 곡선 AE(자동밝기조정)등을 통해 전체 광량을 조절한 경우인데 전체 Dynamic Range는 변함이 없다. 따라서 Dynamic Range가 클수록 어두운 부분과 밝은 부분을 동시에 잘 표현할 수 있다. 이와 같이 Dynamic Range를 넓게 하는 기술을 통틀어 Wide Dynamic Range 기술이라 할 수 있다.

Dynamic Range라는 용어의 이해를 돕기 위해 실생활에서 예를 찾아보면 다음과 같다.

야외에서 사람이 해를 등진 경우 사람의 눈에는 얼굴과 뒷 배경이 모두 잘 보였는데 막상 사진을 촬영하고 인화해 보면 뒷배경은 잘 나왔지만 얼굴이 너무 어두워져 식별이 곤란한 경우를 볼 수 있다. 이런 현상은 사람의 눈이 필림 카메라보다 더 Wide한 Dynamic Range를 가지기 때문에 나타난다. 지금까지 이 같은 원리를 감시 카메라에 적용한 제조자로는 일본의 Panasonic이 있는데 Super Dynamic Range라 표현하지만 WDR과 같은 의미이다.

▷ CCTV 시스템에서의 Dynamic Range

카메라에 사용되는 CCD(Charge Coupled Device)는 대개 1:1,000 정도의 밝기 차이를 처리할 수 있으므로 기본적으로 CCD를 이용한 제품의 경우 1회 촬상으로 60dB의 Dynamic Range를 가질 수 있다. 그러나 CCD 뒷단에 위치해 있는 모니터 상에서 볼 수 있는 형태로 변화시켜 주는 신호처리부가 Dynamic Range를 48~50dB 정도로 가소시켜 대부분의 감시 카메라는 이 정도의 값을 가진다.

실제로 이러한 Dynamic Range에 가장 큰 영향을 미치는 요소가 모니터이다. 고가의 전용 모니터가 아닌 일반 모니터는 대개 40dB 정도의 Dynamic Range를 가지므로 우리가 실제로 볼 수 있는 것은 이정도의 dB값을 가지는 영상이다. 따라서 실제 자연계에 존재하는 넓은 범위의 밝기 차이를 어떻게 하면 정보의 손실 없이 모니터에 표현할 수 있는가 하는 것이 감시 카메라의 큰 과제이다. 주의해야 할 점은 대상물의 밝기 차이가 항상 높은 dB갑을 가지는 것이 아니라는 것이다. 일정한 밝기의 벽면을 보고 있는 경우 dB는 0이 되어 일반 카메라를 사용해도 전혀 문제가 없고 대부분의 화상은 48dB 이하로 일반적인 감시 카메라도 충분히 대응이 가능하다. 단지 예를 들어 사람이 밝은 창을 등지고 있는 특수한 경우 밝기 차이가 커진다.