HDMI(High Definition Multimedia Interface)

안녕하세요. 방송실 희동이입니다.

오늘은 HDMI 케이블에 대해서 설명드리려고 합니다.

부족하지만 공부하며 다른 분들에게 도움이 되기를 바라며 열심히 작성하겠습니다.

HDMI 인터페이스는 PC관련 업체들이 주축이 되어 개발한 것이라 일반용 AV기기에 적용하기에는 부적합면이 있습니다. 아울러 S/PDIF 인터페이스의 경우, 고가의 음향 장비를 주로 사용하는 AV 전문가들의 전유물처럼 인식되어 대중화가 예상보다 느리게 진척되었습니다. 때문에 DVI와 S/PDIF가 나온 후에도 사람들은 한동안 아날로그 인터페이스를 사용하는 일이 많았습니다.

특히 2000년 즈음까지만 하더라도 DVD영화나 비디오 게임을 HDTV에 연결하여 만족스러운 화질로 즐기려면 3개의 케이블로 구성된 컴포넌트 인터페이스 외에 선택의 폭이 그다지 넓지 않았습니다.

여기에 각 채널 별 음성 케이블까지 꽂아주자니, 각종 케이블들이 얽히고 설켜서 혼란스러웠지요. 이러한 이류로 등장한 것이 바로 HDMI(High Definition Multimedia Interface)) 인터페이스입니다.

HDMI는 디지털 방식의 영상과 음향 신호를 하나의 케이블로 동시에 전달하는 방식으로, 2003년에 히타치, 파나소닉, 소니, 필립스, 톰슨 등의 AV가전 업체들이 주축이 되어 공동 개발하였습니다. 

 

재생기기와 출력기기가 모두 HDMI 포트를 갖추고 있을 경우, HDMI 케이블 하나만 연결하면 간편하게 영상과 음향을 동시에 즐길 수 있습니다.

또한, 품질 저하가 없는 디지털 방식이므로 화질과 음질도 우수합니다. FHD급, UHD급의 고화질 영상과 5.1채널이나 7.1채널의 입체음향도 단 하나의 케이블로 전송할 수 있습니다. 현재 HDMI는 PC, 셋톱박스, TV 등 다양한 기기에서 사용되고 있는 표준 인터페이스입니다.

 

■ HDMI는 DVI와 호환이 되나요?

 

HDMI 인터페이스로 전달되는 디지털 신호는 기본적으로 DVI의 영상 신호와 S/PDIF의 음향 신호를 합친 것이라 할 수 있습니다.

때문에 단자의 형태를 변환하는 젠더나 변환 케이블을 사용하면 HDMI방식의 재생기기와 DVI 방식의 출력기기를 연결하거나 그 반대의 경우도 가능합니다. 하지만 이 경우 영상만 전달되고 음향은 전달되지 않은 경우가 일반적이지만, 일부 PC용 그래픽카드 중에는 전용 젠더를 사용하면 음향 전달도 가능한 제품도 있습니다.

 

한편 HDMI는 영상신호와 음향신호 외에 내부적으로 HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)라고 하는 저작권 보호용 암호화 신호가 함께 전달됩니다. 때문에 HDCP 규격을 지원하지 않는 일부 DVI용 기기의 경우에는 HDMI-DVI변환 젠더 또는 케이블을 통해 연결하더라도 영상이 제대로 출력되지 않을 수 있음을 인지해야 합니다. 예를 들어 블루레이 플레이어나 비디오 게임기와 같은 기기가 대표적인데, 이들은 HDMI-DVI 변환 케이블을 통해 DVI용 모니터와 연결할 경우 모니터가 HDCP를 지원하지 않으면 화면이 정상적으로 출력되지 않습니다.

플레이스테이션3나 플레이스테이션4 등의 비디오 게임기, 블루레이 플레이어와 같은 멀티미디어 재생기가 HDCP 규격을 지원하는 대표적인 기기로 이들은 HDMI-DVI 변환 케이블을 이용해 DVI 방식의 모니터와 연결할 경우 모니터가 HDCP를 지원하지 않으면 화면이 제대로 출력되지 않습니다.

하지만 이 중에는 플레이스테이션4처럼 내부적으로 HDCP 적용 여부를 끄거나 켤 수 있는 기능을 제공하는 경우도 있습니다. 따라서 이런 기기는 영상 출력 메뉴에서 HDCP를 비활성화하면 HDCP 미지원 모니터라도 영상 출력이 가능합니다.

 

■ 다양한 형태의 HDMI 단자

일부 소형 기기는 제품의 크기를 줄이기 위해 표준형 HDMI 단자보다 작은 미니 HDMI, 혹은 마이크로 HDMI규격의 단자를 갖춘 경우도 있습니다. 단자의 크기는 달라도 내부적으로 전달되는 신호는 같으므로 이 경우, 단자의 형태를 변경하는 젠더나 변환 케이블을 이용해 표준 HDMI 기기와 연결해 사용합니다.

 

타입 A는 19핀이고, SDTV, EDTV, HDTV의 대역 폭을 지원한다. 플러그 외부 넓이는 13.9 mm(너비) x 4.45mm(높이) 이다. 그리고 타입 A는 전기적으로는 싱글링크 DVI-D와 호환됩니다.

타입 B는 29핀이고, HDMI 1.0 버전에서 정의된 고해상도 규격이다. 너비는 21.2 mm이고, WQSXGA(3200x2048)같은 고해상도 디스플레이 장치로의 확장도 가능합니다.

타입 C는 미니 HDMI라고 하며 소형 커넥터이다. 주로 포터블 기계에 사용되며 타입 A보다 작은 10.42 mm x 2.42 mm이다. 반면에, 핀수는 타입 A와 같은 19핀입니다.

타입 D는 마이크로 HDMI라고 하며 극소형 커넥터이다. 타입 C와 마찬가지로 주로 포터블 기계에 사용되지만, 보다 작은 6.4 mm × 2.8 mm이다. 핀수는 타입 A와 타입 C와 같은 19핀입니다.

타입 E는 자동차 연결 시스템용으로 진동으로부터 단자분리를 방지하고 습기와 먼지로부터 보호하기 위해 고정탭을 가지고 있습니다.

그 외의 HDMI와 관련 있는 인터페이스로는 스마트폰과 같은 모바일 기기를 위해 개발된 MHL(Mobile High-definition Link)이 있다. 이는 모바일 기기에 달린 마이크로 USB포트를 이용해 HDMI처럼 영상과 음성을 출력하는 규격이다. 2010년경 이후에 출시된 대부분의 안드로이드 스마트폰은 MHL 규격을 지원하는 마이크로 USB 포트를 갖추고 있습니다.

 

■ 다양한 형태의 HDMI 단자인데 버전이 다르다고?

 

 

HDMI는 단자의 모양이 같아도 나온 시기에 따라 버전이 다를 수 있습니다. 버전이 올라갈수록 기능이 향상됩니다. 2006년 6월에 나온 HDMI 1.3 규격의 경우 기존의 HDMI 1.2보다 대역폭(한 번에 전달할 수 있는 데이터의 크기)이 2배(4.95Gbps > 10.2Gbps)로 향상되어 기존의 1920*1200보다 정밀해진 2560*1600 해상도의 화면을 전송할 수 있게 되었으며 기존의 24bit 컬러보다 방대한 48bit 컬러를 표현할 수 있게 되었습니다.

HDMI 1.3은 영상뿐 아니라 음성 부문도 개선이 있었는데 기존의 입체 음향 규격인 돌비디지털 및 DTS(DVD급 입체 음향)보다 음질과 채널 수가 한층 향상된 돌비 트루HD와 DTS HD 마스터오디오(블루레이급 입체 음향) 신호의 전송도 가능해졌습니다. 2006년 11월에는 HDMI 1.3의 개량형이라고 할 수 있는 HDMI 1.3a가 발표되었습니다. 각 기기의 제어를 연동할 수 있는 기능이 추가된 것이 특징입니다.

예를 들어 HDMI 1.3a 규격을 지원하는 블루레이 플레이어와 TV를 각각 연결할 경우, 복잡한 설정 없이 블루레이 플레이어 리모컨으로 TV제어까지 가능합니다.

 

■ HDMI 1.4부터 영상 및 음향 외에 인터넷 신호의 전송도 가능하다.

HDMI 1.4는 2009년 5월에 발표된 것으로 전송 가능한 데이터 대역폭은 1.3과 같지만, 최대 전송 가능 해상도가 4096*2160(24Hz)으로 향상되었고 3D 영상도 지원하게 되었습니다. 그리고 영상과 음성 신호 외에 인터넷 등의 데이터 통신을 위한 인터넷 신호도 함께 전송이 가능해졌습니다.

2010년에 발표된 HDMI 1.4a와 2011년에 발표된 HDMI 1.4b는 기존 HDMI 1.4의 3D 영상 전송능력을 한층 강화한 규격입니다.

HDMI 1.4a에서 탑앤버텀(top-and-bottom) 방식의 3D 영상 전송 능력이 추가되었고 HDMI 1.4b는 1920*1080(1080p) 해상도의 풀HD급 3D 영상을 초당 60프레임(총 주사율 120Hz)으로 구현이 가능합니다.

■ HDMI 2.0은 높은 대역폭 덕분에 4K급 콘텐츠 전송에 유리하다.

2013년에 등장한 HDMI 2.0은 4K 혹은 UHD로 불리는 초고해상도 환경에 최적화된 규격입니다. 최대 대역폭은 18Gbps까지 향상되었고 최대 4096*2160(2160p)의 해상도에서 60Hz로 부드럽게 구동하는 영상을 전송할 수 있게 되었습니다. 한편 2015년에는 화면 전반의 명암 구별 능력과 색감을 향상시켜 한층 보기 좋은 영상을 구현하는 HDR(High-dynamic-range) 비디오 지원 기능이 추가된 HDMI 2.0a 규격이 발표되었습니다.

각 버전의 HDMI 인터페이스는 하위 호환성을 가지고 있습니다. 때문에 상위 규격의 소스기기와 하위 규격의 출력기기를 연결해 사용하거나 혹은 그 반대의 경우도 가능합니다. 다만 이 경우에는 양쪽 모두 하위 규격에 해당하는 기능만 사용 가능합니다. 이를테면 블루레이 플레이어가 HDMI 2.0을 지원하더라도 TV가 HDMI 1.4규격이라면 당연히 HDMI 1.4 기능만 쓸 수 있습니다.

2013년에 공개된 HDMI 2.0 사양에서는 단일 HDMI 케이블을 통해 8비트 색상 60Hz 또는 10비트 색상 30Hz에서 최대 4K 프레임 속도를 위해 데이터 전송 속도를 18Gbps로 높였습니다.

HDMI 2.0은 또한 4:2:0 색상 샘플링 지원도 추가되었고 YCrCb신호의 휘도 Y는 4:2:0 색상 샘플링 시 두 개의 TMDS 채널에서 분리되며 크로미넌스인 Cb 및 Cr신호는 단일 TMDS 채널로 결합됩니다. 이로 인해 60Hz 프레임 속도의 4K 4:2:0 신호는 30Hz 4K 4:4:4 신호와 동일한 데이터 전송속도로 전송됩니다. 하지만 소스와 디스플레이가 모두 이 작동 모드를 지원해야 성공적으로 신호가 전달됩니다.

HDMI 2.0으로 들어서면서 그 자체로 HDMI 케이블에 주입되는 전류를 증가시키면서 대역폭을 증가시켰습니다. HDMI 1.4에선 12Gbps의 대역폭을 가졌지만 HDMI 2.0은 18Gbps의 대역폭을 가지고 있습니다.

■ HDMI 2.0a (HDR, High Dynamic Range)

HDR(High Dynamic Range)은 디지털 카메라나 캠코더 등에서 사진이나 영상 촬영 시 노출이 다른 여러 장의 이미지를 합성해 계조 표현 범위를 확대하는 기술로, 화면의 밝은 부분과 어두운 부분의 디테일을 모두 살릴 수 있는 장점이 있습니다. 최근에는 이미지 센서와 프로세서 기술 발전으로 이미지를 합성하지 않고도 넓은 범위의 명암 표현이 가능하며 디스플레이에서도 HDR 표시를 위한 규격을 지원합니다.

■ HDMI  주의사항

HDMI 연결 시 사운드 출력은 3.5파이, JDMI 임베디드를 할지 설정을 해야 합니다.

HDMI 7M 이상 케이블 또는 광(Active Optical) 케이블 사용 시 IN(디스플레이), OUT(소스)를 확인합니다.

2560*1600이상 해상도 사용 시 색심도, Color 스페이스 등을 확인합니다.

가급적 상위버전의 케이블을 사용하며 호환성을 고려합니다.

SDI 신호로 변환 시 HD-SDI 또는 3G-SDI에 맞게 주파수를 셋팅합니다.

이상 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 설명을 간단히 마치겠습니다.

감사합니다.