Axis의 1세대 ARTPEC 시스템 온 칩(SoC)을 장착한 제품이 출시된 것은 1999년 늦은 가을이었습니다. 그로부터 20여 년이 흐른 지금, 우리는 이 SoC의 8세대 버전을 완성했습니다. ARTPEC 칩은 고품질 기술에 대한 다년 간의 경험과 지식, 그리고 열정으로 빚어낸 결과이자, Axis 역사의 핵심적 부분입니다. Axis의 선임 전문 엔지니어 Stefan Lundberg와 함께 ARTPEC이 지난 20여 년 동안 걸어온 길을 되돌아보고 우리의 핵심적 인사이트는 무엇이었고 어떤 과정을 통해서 ARTPEC 칩을 발전시켰는지 이야기했습니다.
Axis 카메라에 숨어 있는 비밀
ARTPEC SoC는 이미지 품질, 분석 기능 및 코딩 성능과 같은, 필수적인 제품 성능의 기초가 되는 중대한 구성 요소입니다. 또한 Axis의 고성능 첨단 네트워크 카메라에 숨어 있는 "비밀"입니다. 각 세대의 ARTPEC을 설계할 때마다, 성능과 기능을 향상시키면서도 비용과 전력 소모량을 줄여야 한다는 과제에 부딪치곤 했습니다. 이것은 칩 설계 과정의 중요한 출발점입니다. ARTPEC 각 세대는 픽셀 처리율을 향상시킬 뿐 아니라 개선되거나 추가적인 중요한 기능을 갖기 때문입니다. ARTPEC SoC의 세대가 바뀔 때마다 트랜지스터 수가 거의 두 배로 증가했지만, 무어의 법칙 덕분에 크기와 전력 소모량과 비용은 거의 항상 똑같았습니다.
혁명적인 시스템 온 칩
“Axis의 ARTPEC 칩은 Axis와 감시 산업에 작은 혁명이었습니다. Axis의 기술이 최초가 아닐 수 있겠지만, Axis는 비디오 전송 방법을 혁명적으로 변화시켜 새로운 분야로 적용 범위를 유연하게 확대할 수많은 기회를 만들었습니다. ARTPEC을 발명한 덕분에 Axis는 Forensic Wide Dinamic Range (WDR), Axis Zipstream 데이터 압축 기술, 강력한 에지 기반 분석 앱 및 딥 러닝 기반 에지 분석과 같은 완전한 신기술을 개발할 수 있었습니다”라고 Stefan은 말합니다.
ARTPEC의 발명은 완전히 새로운 기술들을 개발할 수 있게 해 주었습니다
ARTPEC 시스템 온 칩이 없었다면 이러한 신기술이 시장에 나올 수 없었을 것입니다. 그렇지만 이러한 일이 하루 아침에 이루어진 것은 아닙니다. ARTPEC의 발전 과정에서 수많은 시간에 걸쳐 차곡차곡 이루어 낸 수많은 결실들이 모여 빚어낸 결과이며, 이러한 소소한 성과야말로 감시 카메라 산업을 서서히 변화시킨 작은 터닝 포인트였습니다. 예를 들어 ARTPEC-1을 적용하여 완전한 비디오 성능을 갖춘 최초의 비용 효율적 네트워크 카메라 제품을 만들 수 있었습니다. ARTPEC-3로 기존 아날로그 비디오 카메라보다 해상도가 높은 고품질 비디오를 구현했습니다. ARTPEC-5로 Axis의 WDR 솔루션을 계속 개선하였고, 포렌직 캡처(Forensic Capture)라 부르는 결과물을 얻었습니다. Forensic Capture는 보기에 좋은 비디오를 넘어 디테일과 가시성에 우선순위를 두는 이미지를 만들었기 때문에 경쟁사 솔루션과 완전히 차별화되었습니다. 감시 카메라 역사상 처음으로 직사광선을 받는 대형 유리창이 있는 매장 앞쪽 공간처럼 어려운 조명 조건을 갖춘 장소에도 카메라를 자유롭게 설치할 수 있게 되었습니다. 그 이후로 이 방법은 업계 표준으로 자리 잡았습니다. ARTPEC-5가 가져온 또다른 진정한 차별화 요소는 Zipstream 압축 기술입니다. 이 기술은 전체 해상도에서 포렌식 디테일을 보존하면서 대역폭과 저장공간 요건을 현격하게 낮춰줍니다.
1세대 ARTPEC SoC와 그 혁신 방법
ARTPEC은 세계 최초의 네트워크 카메라 Neteye 200에 사용되지는 않았습니다. 그러나 이후 Axis는 기존 범용 SoC가 Axis가 요구하는 수준의 성능을 제공할 수 없다는 것을 알았습니다. 이러한 인식은 Axis가 최초의 ARTPEC 시스템 온 칩을 만든 동기였습니다. Axis는 1996년 늦가을에 ARTPEC 칩의 개발에 착수했고, 1999년 11월 Comdex에서 ARTPEC 칩이 적용된 첫 번째 제품인 AXIS 2100을 선보였습니다.
“그때까지도 우리는 몰랐지만, ARTPEC은 소규모 자원을 이용해 우리의 제품군을 소수 제품에서 (훗날 감시 산업에 혁명적인 변화를 일으킨) 완전한 포트폴리오로 확대시킬 수 있게 한 핵심 요소였습니다"라고 Stefan은 말합니다.
물론 혁명이 하루아침에 이루어지는 것은 아닙니다. 혁명적 변화는 하나의 과정이었습니다. 각 칩 세대마다 개발 과정에서 설정한 주요 목표가 있었습니다. 세대가 바뀔 때마다 복잡도가 증가했기 때문에 Axis는 기술 연구 및 개발 방법을 지속적으로 혁신해야 했습니다.
“오늘날의 Axis가 되도록 도와준 한 가지 핵심 요소는 Axis가 혁신 과정을 실현하는 방법입니다. 핵심 기술 부서는 독립적 그룹들로 나누어져 있고, 이러한 독립적 그룹들은 여러 분야의 문제와 개선에 모든 초점을 맞춥니다. 우리는 그들에게 미래에 잠재력이 가장 크다고 생각되는 분야를 탐구하고 주력할 자유를 주었습니다. 이들이 가졌던 유일한 책임은 차세대 ARTPEC을 위해 뭔가를 제공하는 것이었습니다. 다른 시장에서 영감을 얻고 특정 문제에 함께 접근하여 감시 카메라 산업의 수많은 문제들을 해결했습니다”라고 Stefan은 말합니다.
ARTPEC의 초석
ARTPEC-1의 전용 이미지 및 압축 하드웨어 덕분에, Axis는 다량의 장비 없이 인터넷을 사용하여 비디오를 카메라에서 원격지로 직접 스트리밍할 수 있었습니다. Axis는 사용자에게 카메라에 내장된 임베디드 웹 서버 주소를 웹 브라우저에 입력할 것만 요구했고, IT 산업의 표준 프로토콜을 사용하여 비디오를 전송했습니다. 인터넷은 아직 생소했고 대신에 다른 비디오 전송 솔루션들은 전용 비디오 케이블을 사용했기 때문에, 이러한 전송 방법은 혁명적인 것이었습니다.
ARTPEC-1을 사용한 최초의 네트워크 카메라인 AXIS 2100은 또 하나의 혁명을 일으킨 제품으로, (오늘날 임베디드 Linux라고 알려진) 완전히 새로운 임베디드 운영 체제에 기반한 펌웨어를 내장했습니다. 제품 포트폴리오를 신속하고 효율적으로 개발하기 위해, Axis는 Axis가 보유한 기존의 RTOS(실시간 운영 체제)를 폐기하고 Axis의 성장에 적합하다고 믿은 μClinux를 사용하는 것을 선택했습니다. 사실 AXIS 2100은 임베디드 Linux를 사용한 세계 최초의 양산형 제품이었습니다. 되돌아보면 더 나은 결정을 할 수도 없었을 것입니다 – 플래시 기반 파일 시스템과 같이 지금은 일반적인 표준으로 자리잡고 누구나 예상하는 모든 요소를 구현하기 위해서 막대한 추가적 노력이 필요했지만, Axis는 Linux와 함께 성장할 수 있었습니다.
2003년에 발표한 ARTPEC-2에는 훨씬 더 많은 성능이 추가되었고, Axis는 MPEG이라는 훨씬 더 효율적인 비디오 인코딩 프로토콜로 실험을 하기 시작했습니다.
그로부터 4년 후 ARTPEC-3를 발명했습니다. 동급 최고의 처리율과 압축률을 실현한 이 칩은 감시 카메라 산업을 실질적으로 IP 비디오로 전환시켰습니다. 최초로, 이제 Axis는 당대 최고의 비디오 인코더(H.264/AVC)와 시스템의 나머지 부분을 단일 SoC에 통합하여 고화질 HDTV를 제공할 수 있게 되었습니다.
2011년 ARTPEC-4 출시를 통해, Axis는 남아있던 두 가지 문제, 즉 제한적 다이내믹 레인지와 광감도라는 두 가지 문제를 해결할 기술을 구현했습니다. Lightfinder라고 부르는 기술을 통해 Axis는 당시의 기존 아날로그 인터레이스 감시 카메라보다 우수한 성능을 제공하는 최초의 프로그레시브 스캔 카메라를 출시했습니다. 또한 효과적으로 작동하고 광범위한 분야에서 요구하는 새로운 광역역광보정(WDR) 기술을 개발할 수 있었습니다. 2013년 발표한 ARTPEC-5의 개발을 통해 Axis는 WDR 기술을 한층 개선시켜 포렌직 캡처(Forensic Capture)라는 기술으로 구현했습니다.
Axis의 6세대 ARTPEC은 2017년에 발표되었습니다. 이 칩은 보안 수준을 더욱 높였으며, 불과 2년 후에 ARPTEC 제품군의 최신 버전인 ARTPEC-7을 성공적으로 개발할 수 있는 토대가 되었습니다.
ARTPEC-7은 Signed firmware(서명된 펌웨어) 및 Secure boot(보안 부팅)을 포함한 강화된 보안 기능을 Axis 카메라에 추가했습니다. 또한 Axis의 시그니처 기술을 더욱 향상시키는 기초가 되어, 까다로운 조명 조건을 위한 Axis Lightfinder 2.0과 Forensic WDR 기술을 구현하고, IR 조명의 범위를 확장시켰습니다. 또한 H.264 및 H.265 코덱을 모두 지원하는 압축 기술을 구현하고, 객체 분류 분석 애플리케이션을 위한 실시간 디텍션 엔진을 탑재했습니다.
ARTPEC의 현재
오늘날 ARTPEC SoC는 8세대입니다. 초기 제품보다 훨씬 더 정교하게 설계된 이 시스템 온 칩은 가장 먼저 첨단 딥 러닝을 기반으로 한 강력한 분석 애플리케이션을 지원하도록 설계되었습니다. 예를 들어, 자전거, 자동차, 버스, 트럭 등을 구별하는 미묘한 차이를 가진 개체를 쉽게 분류할 수 있습니다. 이는 AXIS Object Analytics의 기반이며, Axis 파트너의 맞춤형 애플리케이션을 포함하여 딥 러닝을 기반으로 한 다른 분석으로의 길을 열어줄 것입니다. ARTPEC-8은 ARTPEC-7의 구현에서 처음 볼 수 있는 다양한 기능과 기능을 지속적으로 지원합니다. 여기에는 뛰어난 이미징, 강화된 보안, 강력한 압축 및 뛰어난 에지 분석이 포함됩니다.
“지난 20년 간의 발전을 확인하는 가장 좋은 방법은 최초의 ARTPEC-1 SoC와 최신 ARTPEC-8 SoC를 직접 비교하여 얼마나 발전했는지 확인하는 것”이라고 Stefan은 말합니다. “센서와 네트워크 사이의 픽셀의 주요 흐름은 두 종류의 칩 모두에서 동일하지만, ARTPEC-1은 이미지 제공만을 지원했고 유연성을 제공하지는 못했습니다. 두 종류의 칩의 차이를 이러한 맥락에서 비교하면, 크기와 가격은 동일하게 유지하면서도 ARTPEC-8의 성능이 1세대 칩의 성능보다 100배 이상 높다는 것을 알 수 있습니다.”
ARTPEC의 미래
“지금까지 우리가 이룩한 발전을 볼 때, 이러한 과정에 걸쳐서 가장 많이 개선된 부분은 이미지 품질, 그리고 딥러닝 기반의 분석 애플리케이션을 포함한 분석 성능입니다. 두 가지 모두 감시 산업의 판도를 바꾼 획기적인 요소이며 앞으로도 그러할 것입니다”라고 Stefan은 설명합니다.
ARTPEC 시스템 온 칩 – 그리고 Axis가 ARTPEC 칩을 자체적으로 설계하고 제조한다는 사실 - 은 현재와 미래에 우리 고객의 필요를 충족하는 혁신적인 제품을 만들기 위한 토대입니다. 향후 20년 동안 ARTPEC이 가져올 발전이 무엇일지 예상하기 (혹은 상상하는 것조차) 어렵지만, 우리 모두는 그 잠재력에 한껏 고무되어 있습니다.