1999년 늦가을, 최초의 ARTPEC 시스템 온 칩(SoC) 제품이 출시되었습니다. 이제 수년간 쌓아온 경험, 지식, 고품질 기술을 향한 열정을 바탕으로 SoC의 9세대 버전이 출시되었습니다. Axis의 수석 전문 엔지니어인 Stefan Lundberg와 함께 20년이 넘는 ARTPEC의 역사를 돌아보고 주요 인사이트와 개발에 대해 이야기 나누어 보았습니다.
Axis 카메라의 비밀
ARTPEC SoC는 이미지 품질, 분석 기능 및 코딩 성능과 같은 필수 기능의 기반으로써, Axis 제품의 중요한 구성 요소입니다. Axis의 수많은 고급 네트워크 장치 뒤에 있는 "비밀"이기도 합니다. 각 후속 세대의 ARTPEC을 설계하는 과정에서 우리는 반복적이고 치명적인 문제를 해결해야 했습니다. 성능과 기능, 비용과 전력 소비의 조화를 이루는 것이었습니다. 각 ARTPEC 세대에는 픽셀 처리량뿐만 아니라 기능이 개선되거나 새로운 중요 기능이 추가됐습니다. 트랜지스터의 수는 새로운 ARTPEC SoC가 나올 때마다 거의 두 배가 되었지만 크기, 전력 소비 및 비용은 거의 동일하게 유지되고 있습니다.
혁신적인 SoC
"Axis의 ARTPEC SoC는 업계에 작은 혁명이었습니다. 우리가 최초로 발명한 건 아니지만 비디오 전송 방식을 혁신하여 새로운 애플리케이션 용도에 많은 유연성과 기회를 연 것은 분명합니다. ARTPEC의 발명을 통해 Axis Forensic Wide Dynamic Range(WDR), Axis Zipstream 데이터 압축 기술 및 에지에서 실행되는 강력한 AI 기반 분석과 같은 완전히 새로운 기술을 개발할 수 있었습니다."라고 Lundberg는 말합니다.
ARTPEC의 발명으로 완전히 새로운 기술을 개발할 수 있습니다
이러한 기술은 SoC 덕분에 출시될 수 없었지만, 그렇다고 하룻밤 만에 탄생한 것도 아닙니다. 이는 ARTPEC가 오랜 시간에 따른 성과의 결과였습니다. 업계에 서서히 변화를 일으킨 작은 전환점이라고 할 수 있습니다. 예를 들어 ARTPEC-1을 통해 비디오 성능이 완벽한 최초의 비용 효율적인 네트워크 카메라를 만들 수 있었습니다. ARTPEC-3로는 당시 아날로그 비디오 카메라보다 높은 해상도 및 최고 품질의 비디오를 제공할 수 있었습니다. ARTPEC-5가 등장한 후에는 포렌식 캡처라고 부르는 WDR 솔루션을 개선할 수 있었습니다. 포렌식 캡처는 단순한 미적 감각보다 가시성과 디테일을 우선시하여 당시 경쟁업체 솔루션과 차별화되었습니다. 직사광선이 비치는 대형 유리가 달린 매장 전면과 같이 까다로운 조명 조건에서 최초로 비디오 카메라를 효과적으로 사용할 수 있게 된 것입니다. 이후 이 방법은 업계 표준이 되었습니다. ARTPEC-5가 가능하게 한 또 다른 혁신은 Zipstream 압축 기술이었습니다. 이 기술은 포렌식 디테일을 전체 해상도로 보존하면서 대역폭 및 스토리지 요구 사항을 크게 줄였습니다.
최초의 ARTPEC SoC 및 새로운 혁신 방법
세계 최초의 네트워크 카메라 AXIS Neteye 200에는 ARTPEC SoC가 없었는데, 기존의 SoC로는 우리가 앞으로 원하는 수준의 성능을 제공할 수 없다는 것을 깨달았습니다. 이러한 깨달음에서 최초의 ARTPEC SoC 개발이 시작되었습니다. 1996년 늦가을부터 작업에 착수했으며 1999년 11월 Comdex에서 최초의 ARTPEC 기반 제품인 AXIS 2100을 선보였습니다.
Lundberg는 "당시에는 알지 못했지만 ARTPEC은 당사가 제한된 리소스를 가지고 일부 제품을 전체 포트폴리오로 확장하게 하는 핵심 요소가 되었고, 이는 향후 감시 산업에 혁신을 일으키는 기반이 되었습니다."라고 설명합니다.
물론 이러한 혁신은 하룻밤 만에 일어나지 않았습니다. 긴 과정 중 일부에 불과합니다. SoC는 세대별로 당시의 새로운 목표를 해결했고, Axis 역시 복잡성이 증가함에 따라 업무 방식을 지속적으로 재창조해야 했습니다.
"우리가 현재의 위치에 도달하는 데 도움이 된 핵심 요소 중 하나는 혁신 프로세스에 대처하는 방식입니다. 코어 테크놀로지 부서는 여러 분야의 문제와 개선을 집중적으로 다루는 독립적인 그룹으로 구성되어 있습니다. 이 부서는 미래 잠재력이 가장 크다고 생각했던 영역을 자유롭게 탐색해 보는 역할도 맡았습니다. 팀의 유일한 책임은 차세대 ARTPEC에 새로운 무언가를 더하는 것이었습니다. 다른 시장에서 영감을 얻고 특정 문제를 함께 해결하는 자세를 통해 우리 업계의 많은 문제를 해결했습니다."라고 Lundberg는 설명합니다.
ARTPEC의 초석
ARTPEC-1의 전용 이미지 및 압축 하드웨어 덕분에 대량의 장비 없이도 인터넷을 사용하여 카메라에서 원격으로 비디오를 직접 스트리밍할 수 있었습니다. 사용자가 웹 브라우저를 카메라의 내장 웹 서버로 지정하기만 하면, 표준 IT 프로토콜을 사용하여 비디오를 전송했습니다. 당시 인터넷은 신문물이었고 다른 비디오 전송 솔루션들은 전용 비디오 케이블을 사용해야 했기 때문에 Axis의 이러한 방식은 혁명적이었습니다.
AXIS 2100은 ARTPEC-1을 사용하는 최초의 네트워크 카메라로, 이 역시 완전히 당시 새로운 내장 운영 체제였던 내장 Linux를 기반으로 하는 내부 소프트웨어 덕분에 혁신적이었습니다. 제품 포트폴리오를 빠르고 효율적으로 개발하기 위해 Axis는 독점적인 Real-Time Operating System(RTOS)를 폐기하고 μClinux를 사용하기로 결정했는데, 이를 통해 성장할 수 있을 것이라고 생각했습니다. 실제로 AXIS 2100은 내장 Linux를 사용하는 세계 최초의 대량 생산 제품이었습니다. 뒤돌아보면 우리는 이보다 더 나은 결정을 내릴 수 없다고 생각합니다. 플래시 기반 파일 시스템과 같은 모든 종류의 표준 요소를 구현하는 데 많은 추가 작업이 필요했지만 Linux와 함께하며 더 성장할 수 있었습니다.
2003년에 출시된 ARTPEC-2는 훨씬 더 나은 성능을 지원했으며 MPEG라는 보다 효율적인 비디오 인코딩 기술을 실험하기 시작했습니다.
ARTPEC-3은 4년 후 완성되었는데, 동급 최고의 처리량으로 IP 비디오의 문을 개방했습니다. 최초로 당시 최고의 비디오 엔코더(H.264/AVC)를 시스템의 나머지 부분과 결합하여 고품질 HDTV 해상도 제공이 가능한 단일 SoC를 만들었습니다.
2011년에는 ARTPEC-4를 출시하여 제한적인 다이내믹 레인지와 감광도라는 두 가지 문제를 해결하는 기술을 지원했습니다. Lightfinder라는 솔루션을 통해서는 최초의 프로그레시브 스캔 카메라를 출시했습니다. 이 카메라는 당시 인터레이스 스캔 아날로그 카메라보다 훨씬 우수했습니다. ARTPEC-4는 또한 작동이 원활하고 수요가 높은 새로운 광역 다이내믹 레인지(WDR) 솔루션의 기반이 되었습니다. 2013년에 ARTPEC-5를 개발하면서 Forensic Capture WDR이라는 솔루션으로 WDR 기술을 더욱 개선할 수 있었습니다.
6세대 ARTPEC은 2017년에 출시되었습니다. 새로운 수준의 보안이 추가되었고 2년 후 ARTPEC-7의 출시를 위한 길을 열었습니다.
ARTPEC-7은 서명된 펌웨어(Signed firmware) 및 보안 부팅(Secure boot)을 포함한 Axis 카메라의 향상된 보안 기능을 지원했습니다. Axis Lightfinder 2.0 및 Forensic WDR 등 까다로운 조명 조건을 위한 모든 Axis 시그니처 기술의 개선을 위한 토대가 되었으며 IR 조명의 범위를 확장했습니다. 또한 H.264 및 H.265 코덱을 더 쉽게 선택하게 하고 객체 분류 분석을 위한 실시간 감지 엔진이 특징이었습니다.
ARTPEC-8은 AI 기반의 강력한 분석 애플리케이션 지원을 위해 설계되었습니다. 이 기술은 AXIS Object Analytics의 토대가 되었으며 파트너의 맞춤형 애플리케이션과 같은 기타 AI를 활용하는 분석 기능의 문을 열었습니다.
ARTPEC-9 - 최신 개발 버전
1999년부터 현재까지의 진행 상황을 설명하는 가장 좋은 방법은 최초의 ARTPEC SoC와 최신 SoC를 직접 비교하는 것입니다."라고 Lundberg는 말합니다. "센서와 네트워크 간의 주요 픽셀 흐름은 두 유형 모두 동일하지만 ARTPEC-1은 이미지 전달만 지원하며 유연성은 제공하지 않습니다. 이러한 차이점을 맥락에서 보면 ARTPEC-8은 크기와 가격이 비슷하지만 1세대 SoC보다 100배 이상의 성능을 제공합니다. ARTPEC-9 역시 같은 방향으로 계속 개발될 것입니다."
ARTPEC-9는 이전 세대의 자체 설계 SoC의 특징인 낮은 비트 레이트, AI 기반 분석, 뛰어난 이미징 및 내장 사이버 보안에 새로운 기능을 더하고 개선합니다. 또한, 오픈 미디어 연합의 오픈 소스 비디오 인코딩 표준인 AV1이 도입되었습니다. AV1 지원 및 향상된 이미지 처리 기능을 갖춘 ARTPEC-9는 섬세한 디테일과 선명도, 동급 최고의 비트 레이트 등급의 고품질 비디오를 제공합니다. Axis Zipstream과 함께 AV1은 온프레미스 및 클라우드 모두에서 간편한 비디오를 보장합니다. 또한 ARTPEC-9는 객체를 조기에 감지하고 이벤트를 보다 정밀하게 분석하는 고급 분석 애플리케이션을 지원합니다.
ARTPEC의 미래
"지금까지 Axis가 이룬 진전을 바탕으로 지난 몇 년 동안 가장 발전한 기능은 이미지 품질 및 AI 기반 분석을 포함한 분석 기능이라고 말할 수 있습니다. 둘 다 감시 산업의 획기적인 변화였으며 앞으로도 그럴 것입니다."라고 Lundberg는 덧붙입니다.
ARTPEC SoC를 Axis가 자체적으로 설계하고 제조를 제어한다는 사실은 현재와 미래의 고객 요구를 충족하는 혁신적인 제품을 생성할 수 있다는 의미입니다. ARTPEC과 함께 향후 20년간 또 어떤 발전이 일어날지 예측하거나 상상하기는 어렵지만, 우리는 그 잠재력을 알기에 기대를 겁니다.