[기고]유블럭스 ‘Capture & Process’

나는 이 사진을 어디에서 찍었을까?
-디지털 카메라의 차세대 애플리케이션으로 떠오르는 ‘Capture & Process’ 기반의 순간 포착, 저전력 지오태깅 

글쓴이:
Carl Fenger, Product Communications Manager, u-blox
Dr. Chris Marshall, Head of Capture & Process Development, u-blox
Paul Gough, Manager, Application Engineering, u-blox

디지털 카메라가 필름 카메라 시장을 바꿔놓은 이후에 점진적인 기술 개선, 크기, 화소 해상도 및 가격 하락 등의 요소가 카메라 브랜드를 차별화하고 있다. 디지털 카메라 판매량이 연간 약 1억 2천만 대에 육박할 정도로 성장하고 있지만 사용자들은 기가바이트 용량의 사진들을 모아 그저 여러 PC 폴더에 날짜 별 또는 특정 파일명으로 저장할 뿐이다.

이제 디지털 카메라라는 하드웨어적인 것뿐 아니라 저장된 대용량의 사진들 중에서 사용자들이 원하는 사진을 찾는, 이른 바 소프트웨어적인 사항도 이슈로 떠오르고 있다. 예를 들어, 사용자들은 “2008년 7월 7일에서 28일 사이에 찍은 사진이 어디에 있을까”보다는 “호주 여행에서 찍은 사진이 어디에 있지?”라는 질문에 더 흥미로워 한다.

위치 정보를 사진에 추가한 포토 지오태깅(Photo geotagging)은 이러한 질문에 적절한 대안을 제시해 준다. 더 나아가 웹사이트 호스팅은 사용자들에게 지오태깅된 사진을 시각화하여 관리하는 새로운 방법을 제공하게 된다. 예를 들어 구글의 picasaweb, Flickr, Locr와 같은 사이트들은 다양한 방법을 이용해 지도상에 사진을 표시한다. 이러한 공간적 표시는 사용자의 사진 앨범에 또 다른 볼거리와 재미를 더해준다.

▲ picasaweb(www.picasaweb.com): 지오태그된 사진을 지원하는 사진 공유 웹사이트

포토 지오태깅에 필요한 요소와 소프트웨어가 적절히 지원된다 할지라도 GPS 삼각 측량을 이용해 사진에 그 위치를 기록하는 카메라의 성능은 아래와 같은 두 가지 방해 요소로 인해 아직까지 시장에서 제대로 활용되지 못해 왔다.

   – 사용자들은 위성신호를 포착해 촬영지의 위치를 알려주는 데 소요되는 30 ~ 60초 이상의 시간이 지연되는 것을 기다리지 않는다.

   – 촬영한 사진의 지리적 정보를 계산하는데 필요한 지연시간 동안 카메라에서 발생하는 GPS 수신기 회로 및 CPU 프로세싱의 추가전력으로 인해 배터리가 심각하게 소모된다.

그래서 니콘의 Coolpix P6000 또는 GP-1 핫 슈 액세서리 등이 제공하는 실시간 GPS 기반의 지오태깅 카메라와 액세서리들은 최신의 카메라 장비를 갖기 위해서 이러한 불편함은 기꺼이 감수하고자 하는 얼리 어답터들에게만 겨우 성공을 거두었다. (구글에서 이러한 리뷰들을 검색해 보면 알 수 있다)

그러나 초보적 수준의 ‘PhD(Push here, Dummy; ‘박사’의 영어 약어가 아니라 “어이 그것도 몰라? 그냥 셔터를 누르면 돼”라는 의미의 조소적 표현)’ 급 카메라 사용자들은 ‘point-and-shoot’ 기능을 제대로 활용하지도 않는데, 이러한 장비에 비싼 가격을 지불한다는 것이 아직까지는 부담인 듯하다.

임베디드 GPS 전자 전문 업체인 유블럭스는 최근 인수한 소프트웨어 GPS 회사인 지오테이트(Geotate)와 함께 기존 GPS 수신기의 대기 시간 및 배터리 낭비를 해소하는 카메라 및 액세서리용 포토 지오태깅 솔루션을 제공하고 있다: 이 솔루션의 명칭이 ‘Capture & Process’이다.

이 똑똑한 솔루션은 다음과 같은 단순한 전제를 기반으로 한다: 사용자는 촬영한 위치 정보를 나중에 알아도 되는데 왜 카메라는 모든 사진의 위치를 일일이 계산하는 힘든 작업을 하는가?

▲ 조보 (Jobo)의 포토GPS: “Capture & Process” 기반의 지오-이미징 핫슈 액세서리

이 점에 착안한 ‘Capture & Process’ 개념은 아주 기발하다. 즉, 카메라는 미가공된 표본 GPS 위성 신호(보통 5분의 1초 안에)를 간단하게 ‘포착(Capture)’한 후, PC나 Mac용 소프트웨어로 처리하기 위해 그 정보를 저장해 둔다. 이를 위해 카메라에 내장된 작고 간단한 GPS RF 수신 칩은 아주 순식간에 구동이 된다. 이 기술을 이용하면 10미터 이내의 지리적 위치를 계산하는 기능뿐 아니라 리버스 지오코딩(Reverse Geocoding; 위치를 가지고 거리 주소, 거리 이름 등을 알아내는 것)이 짧은 대기 시간 혹은 적은 배터리 소모로도 가능하게 된다.

거짓말처럼 들리겠지만 이는 거짓말이 아니다. 이 기술은 이미 첨단 사진 액세서리 회사인 조보(Jobo; www.jobo.com)와 DXG 테크놀로지(www.dxgusa.com)에 의해 적용되고 있으며 앞으로 더 많은 제조업체들이 이 기술을 사용하게 될 것이다. 내장된 포토 지오테깅이 실제로 사진 촬영에 어떠한 영향도 미치지 않으며, 얼마나 대단한 기능인지는 사용자 후기를 통해서 입증되고 있다.

‘Capture & Process’ 기능은 어떻게 작동되나?

이러한 지오태깅 기술의 난제는 필요한 위성 데이터를 찾아서 수신하는데 걸리는 “대기 시간을 어떻게 없앨 것인가”이다. 극도로 느린 GPS 위성 신호의 보 레이트(baud rate) (초당 50비트에 불과)와 긴 정보 프레임(1,500비트 또는 최상의 조건에서 모든 프레임을 다운로드 하는데 무려 30초의 시간 소요) 때문에 – 특히 “위성이 어디에 있는지”(천문력)와 같은 상세한 정보 – 를 얻는데 걸리는 대기 시간 문제를 해결할 수 없다.

고정위치를 계산하기 위해서는 적어도 4개 위성의 위치 정보가 필요하다. 지구 주위의 궤도를 도는 30개의 모든GPS 위성이 각기 다른 CDMA 채널에서 전송되기 때문에 카메라는 주어진 시간에 실제로 어떤 위성들이 보이는지를 파악해야 한다. 이와 같은 제한적인 상황에서 카메라의 소프트웨어나 하드웨어 그 어느 것도 대기 시간을 없앨 수 없다.

하지만 그 문제를 카메라가 해결해야만 하는 것은 아니다. ‘Capture & Process’ 기능은 미가공된 위성 신호를 캡처만 하도록 실행시킴으로써 작동된다. 고정위치의 미가공된 데이터를 처리하는 일은 (더 많은 시간이 걸리고 전력이 소비되는) 훨씬 더 까다로운 일이다. 이 기능은 사용자들이 원하는 편리한 시간에 PC 또는 Mac등의 컴퓨터에서 처리된다.

그러나 천문력 자료는 어떠한가? ‘Capture & Process’ 기능이 200ms의 위성 신호를 무작위로만 포착한다면 위성 프레임 내에 있는 위성 위치 데이터를 포함하지 못하게 된다. 따라서 나중에 고정 위치를 측정하는 작업도 할 수 없게 된다. 반면, 유블럭스 솔루션은 어디에서나 데이터를 얻을 수 있어 편리하다. 유블럭스는 전 세계에 배치된 위성 추적 수신기에서 수집된 실제 천문력 데이터를 자사 온라인을 통해 인터넷 접속이 가능한 데이터베이스를 제공함으로써 지속적으로 업데이트 한다.

그렇다면 카메라는 무엇을 하는가? 실제로 많은 것을 하지는 않는다. 카메라가 하는 일은 GPS 무선 수신기가 받은 데이터를 불과 200ms동안에 캡처하도록 작동시키는 것뿐이다. 핫 슈 액세서리의 경우 이 작업은 표준 핫 슈 커넥터를 이용해 간단히 처리된다. 이렇게 포착된 신호는 저장된 후 나중에 사용된다. 수신하고 저장만 하기 때문에 이 포착용 카메라는 작고 가벼우면서도 긴 배터리 수명을 유지하게 되는 것이다.

나중에 사용자가 카메라에서 이미지를 다운로드 할 때 이 처리과정이 이루어진다. GPS로 포착된 정보 역시 다운로드 되어 유블럭스 소프트웨어에서 자동으로 처리되도록 준비된다. 미가공된 위성 신호에서 200m동안 순식간에 캡처된 정보는 이미 수신된 모든 위성 신호를 찾는데 사용된다.

위성과 수신기가 이미 인지해서 정의를 내린 이른 바 “골드” 코드 (각 위성의 pseudo-random spreading code)의 변환시간을 비교하면 GPS 신호가 모든 위성으로부터 카메라에 포착되기까지 걸리는 시간이 산출된다.

이 정보를 온라인으로 제공되는 천문력 데이터에 추가 하면 소프트웨어에 인공위성이 궤도 상에서 어떤 위치에 있는지를 알려준다. 이로써 PC나 Mac의 지오태깅 소프트웨어는 사진이 찍힌 장소의 위도/경도를 계산하는데 필요한 모든 정보를 1초 미만 내에 가지게 된다.

유블럭스의 “과거 정보 보조 서비스(Historical Assistance Service)” 라 불리 우는 온라인 서비스는 경도/위도의 실제 거리 주소를 딱 맞출 만큼 우수한 성능을 제공할 뿐 아니라 실제 지도 상에 겹쳐진 각 사진의 위치도 멋지게 표시해낸다.

‘Capture & Process’ 기능 요약

•‘Capture & Process’ 기술은 GPS 기술 기반의 저전력, 순간 위치 포착 솔루션으로 특허 등록이 되어 있다.

• 이 기술은 다음과 같은 2 단계 과정을 거친다:
1) 휴대용 기기에서 미가공된 GPS 신호 데이터를 캡처한다.
2) 이 GPS 신호의 위치를 나중에 PC와Mac 등의 컴퓨터에서 찾아낸다.

• ‘Capture & Process’는 내가 어디에 있었지? 라는 질문에 대답한다.
나아가 다음과 같이 질문을 확대할 수 있다.
o 내가 이 사진/비디오를 어디에서 찍었더라?
o 내가 이 소리를 어디에서 녹음했나?
o 2009년 3월 3일에 내가 어디에 있었더라?
o 내 배송 물품은 어제 오후 5시에 어디까지 배달되어 있었을까?
o 내가 어디에서 자전거를 탔었지?

‘Capture & Process’ 기술의 장점

• 위치 데이터의 즉각적인 포착: 위치를 결정하기까지 기다릴 필요 없음
기다리지 않고 바로 사진을 찍게 하는 중요한 요소

• 최저 전력 소비: 몇 시간이 아닌 몇 달에 이르는 배터리 수명
휴대용 로거 애플리케이션뿐 아니라 카메라용으로 매우 적합.

‘Capture & Process’ 기능의 4가지 요소

1. 미 국방부의 허가를 받은 GPS 위성
2. 휴대용 기기에 집적된 GPS 무선 수신기
3. 유블럭스가 제공하는 PC와 Mac에서 위치 확인 소프트웨어
4. 유블럭스가 제공하는 온라인 과거 정보 보조 서비스(Online Historical Assistance)

‘Capture & Process’의 장점 (실시간 GPS와 비교했을 때)
• ‘Capture & Process’가 짧은 시간 동안 위치 데이터를 캡처하고 나중에 위치를 계산하는 반면에 실시간 GPS는 위치를 계산하는데 무려 수 초에서 수 분에 걸쳐 이 작업을 수행한다.
• ‘Capture & Process’는 실시간GPS 보다 일반적으로 100배 정도 낮은 전력을 소모한다.
• 호스트 기기에서 매우 단순한 하드웨어: GPS 무선 수신기와 안테나만 있으면 된다.

기타 특징
• ‘실시간이 아님’: C&P 기술에 의한 위치는 나중에 PC와Mac등의 컴퓨터에서 계산된다.
• “과거 정보 보조 서버”에 접속하기 위해서는 인터넷 접속을 해야 한다.
• 캡처한 데이터를 이용하여 위치를 계산하는 것이 가능한지 아닌지를 실 시간으로 알 수 없다. 놓친 주변의 정보를 이미 결정된 위치로 찾음으로써 이러한 경우의 수를 줄이는 지능형 소프트웨어

‘Capture & Process’의 성능
• 위치 정확성: 4.3m (모든 위성이 -130dBm일 경우 50% CEP)
• 위치 계산 시간: 0.4초(윈도우 XP 32비트 기반의 1.866GHz 코어 2 듀오에서 작동 할 경우
• 감도
o 위치 추정이 불가능한 경우 -144dBm
o 추정이 가능한 경우 -147dBm (100km그리고 5분내 거리에서 추정)
• 서버 유효성: 천문력 데이터(Ephemeris data), 99.9%

사진 애플리케이션용으로 유효한 ‘Capture & Process’ 기술은 무엇인가?
유블럭스는 두 종류의 솔루션을 이용해 지오태깅 카메라와 장비를 지원한다.

• ‘Capture & Process’ 기반의 디지털 카메라용 지오태깅
YUMA는 유블럭스의 PC/Mac GPS 소프트웨어 위치 확인 엔진과 “과거 정보 보조 서비스(Historic Assistance Service)”를 제공함으로써 임베디드 포토 지오태깅 성능을 갖춘 디지털 카메라를 설계하도록 한다.

• ‘Capture & Process’ 기반의 디지털 카메라 액세서리용 지오태깅
KATO는 디지털 카메라 액세서리용으로 개발된 유블럭스의 완전한 지오태깅 레퍼런스 설계 키트이다. KATO는 저전력 핫 슈 액세서리를 디자인, 제작하는데 필요한 모든 요소를 제공함으로써 기존의 디지털 카메라로 사진을 지오태그 할 수 있게 한다.

보다 자세한 정보는 아래 사이트를 방문하면 얻을 수 있다.
www.ublox.com/en/gps-solutions/capture-and-process-geotagging-solutions.html

그 밖의 애플리케이션
‘Capture & Process’ 기능에 대한 또 다른 특징은 이 기술이 카메라 또는 사진 촬영에만 국한적이지 않다는 것이다. 이 개념은 위치 정보를 사용자가 원하는 필요한 시기에 언제든지 기록하도록 할 뿐 아니라 얼마든지 다른 기기에 연결되어서도 활용된다. 다음은 몇 가지 예를 보여준다.

• 저전력의 위치 기록계
장점: 몇 시간이 아닌 수 개월에 이르는 배터리 수명
• 도보 및 자전거를 즐기는 소비자들에게 적합한 휴대용 로거
장점: 몇 시간이 아닌 수 개월에 이르는 배터리 수명
소형 풋프린트, 저가의 단순 하드웨어
• 스포츠 트랙킹
장점: 작고 가벼움
풋볼 경기 동안 나는 전력 질주를 몇 번 했으며 달린 거리는 얼마나 되는가?
• 동물 트랙킹
장점: 작고 가벼우며 수 개월에 이르는 배터리 수명
내 고양이는 매일 밤 어디에 가는가?

모든 애플리케이션은 실시간 GPS 솔루션이 필요로 하는 것보다 100배나 적은 전력 소비만으로도 위치 데이터를 즉각적으로 포착하는 장점을 지닌다.

‘Capture & Process’에 대한 보다 더 자세한 정보를 얻으려면 http://www.u-blox.com/en/capture-process.html에 방문하거나 info_kr@u-blox.com으로 연락하면 된다.