HDMI... 도대체 이게 뭐야?

HDMI는 High Definition Multimedia Interface의 약자다. 우리 말로는 '고해상도 멀티미디어 인터페이스'라고 할 수 있는데... 우리말로 해 봤자 외래어라 제대로 감이 오지 않을 것이다. 쉽게 설명드리자면 해상도가 매우 높은 영상과 음향을 송수신받을 수 있도록 한 규격이라 하겠다. 기존에 사용하던 인터페이스는 아래와 같이 3가지로 구분할 수 있는데 신호 자체가 아날로그라는 특성 이외에 영상만을 전달한다는 점이 불편했다.

* 컴포지트 비디오(Composite Video, CVBS) : 혼합영상신호라 할 수 있는데 밝기신호(Y')와 색신호(C)를 하나로 뭉뚱그려 송수신하기 때문에 간편하기는 하나 화질이 별로 좋지 않다.

* 에스 비디오 (Separate Video, S-Video) : 밝기신호(Y')와 색신호(C)를 구분해서 송수신하므로 CVBS보다 화질이 좋다.

* 컴포넌트 비디오 (Component Video, YPbPr) : 밝기신호(Y')와 두 개의 색차신호(Y'-B', Y'-R')로 총 3가지로 구분해서 송수신하므로 가장 깨끗한 영상을 기대할 수 있다.

영상신호의 경우 CVBS와 S-Video는 한 가닥의 선으로 가능했지만, 화질이 좋은 Component Video는 3개의 잭을 연결해야 한다. 여기에 스테레오(2개)나 5.1채널(5개)을 연결하려면 배선이 매우 복잡해 진다.

HDMI는 디지털 영상/음향 송수신을 위해 개발된 것으로 YCbCr 혹은 RGB 컴포넌트 영상신호와 다채널 사운드를 한 가닥의 케이블로 송수신해 준다. 그만큼 편리하다. DVI와 호환이 되지만 단자의 크기가 훨씬 작다. 여기에 모니터에서나 가능하던 (모니터와 PC간의) 데이타 통신(EDID) 기능, 그리고 연결된 AV기기들을 통한 조작기능인 CEC(Consumer Electronic Control)는 HDMI의 편리성을 극대화시켜 주는 것들이다.

HDMI 단자를 자세히 살펴 보자면 아래와 같다. TMDS 채널 0번과 1번, 2번은 각각 Cb, Y', Cr을 뜻하고, DDC(Display Data Channel)는 EDID(Extended Display Identification Data, 확장된 디스플레이 정보 데이타)를 송수신하는 핀이다.

CEC(Consumer Electronic Control)이라는 기능은 최종사용자, 즉 소비자가 HDMI로 연결되어 있는 AV 기기들을 통해서 특정 기기를 원격 조정할 수 있다는 뜻이다.

HDMI의 핵심... HDCP(불법복제 방지기능)

HDMI의 핵심적인 면 중 하나는 HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection), 즉 불법복제 방지기능이다. DVD나 BluRay, HD-DVD와 같은 디지털 영상물들은 복제를 하더라도 열화가 생기지 않기 때문에 아날로그 영상물에 비해 불법복제에 대한 유혹이 클 수밖에 없다. 그래서 컨텐츠 보호를 위해 만들어진 것이 바로 HDCP 기능이다. 만약 여러분의 DVD플레이어는 HDMI가 있는데 DVI-to-HDMI로 모니터와 연결했을 때 화면이 나오지 않는다면 HDCP 인증이 없기 때문일 것이다.

또 컴퓨터 모니터용으로 개발된 DVI 규격이 TV 등의 영상기기용으로 개발된 HDMI와 100% 호환된다.

음향과 CEC, 그리고 HDCP만 제외하면 DVI와 HDMI는 동일한 것이다. 따라서 모니터에 영상기기를 연결하는 경우, 영상만을 고려할 때 HDCP 기능이 있는 DVI는 곧 HDMI나 마찬가지이다. 어차피 모니터에는 스피커가 없는 경우가 많기 때문에 HDMI-to-DVI를 통해 사운드가 전달되지 않는다고 해서 불편한 경우는 별로 없을 것이다.

만약 HDMI-to-DVI 케이블을 이용하여 영상기기(DVD플레이어 등)를 DVI 단자를 가진 구형(?) TV에 연결하는 경우에는 아래와 같이 해 주면 된다. HDMI는 곧바로 DVI로 연결해 주고 스테레오 잭들은 역시 같은 색의 스테레오 단자에 연결해 주면 된다.

HDMI 1.3 무엇이 어떻게 더 좋아졌나?

아직 HDMI가 뭔지조차 제대로 알려져 있지 않은 상황이지만 앞서 가는 TV 제조사들의 제품에는 벌써 HDMI 단자를 3개씩 늘리는 조치들이 취해지고 있다. 소니, 삼성, LG 등의 신형 TV들은 3개의 HDMI를 장착, 다양한 영상기기들을 한꺼번에 연결해 놓을 수 있도록 하고 있다. 아직 대부분의 소비자들은 HDMI가 지원되는 기기를 하나도 가지고 있지 않을 수도 있지만, 영화나 게임 매니아들이라면 매우 반길 것이다.

특히 가장 최신의 TV들은 HDMI 1.3버전을 탑재하고 있는데 이 1.3 버전의 가장 큰 특징은 (1) 속도가 빨라졌다는 것(4.95Gbps → 10.2Gbps)과, (2) 영상처리의 정밀도가 높아졌으며(Deep Color), (3) 정확한 광색역을 지원한다(xvYCC)는 것이다. 아마 HDMI 홈페이지나 다른 곳에서 본 자료와 좀 다른 표현이라 생각될 것이다. 하나씩 살펴 보도록 하겠다.

속도가 빨라진게 아니라 데이타가 많아진 것이다?

사실 그게 그거다. 같은 시간 동안 많은 양의 데이타가 지나갈 수 있다는 것은 결국 속도가 빨라졌다는 것이니까. 아래에 나오겠지만 HDMI 1.3 버전은 채널당 최대 16비트까지 처리할 수 있어 Deep Color라는 표현을 사용하고 있다. 데이타량이 엄청날 수밖에 없다.

또 한 가지 중요한 것은 기존에는 최대 1080p까지만 지원가능하던 해상도/주사율이 최대 1440p까지 높아졌다는 것이다. 즉 1920*1080/60fps가 최대이던 것이 2560*1440/60fps까지도 가능하다는 것이다. 이는 1280*720/60fps의 4배에 해당하는 것이다. 그리고, 대역폭이 허용되는 해상도에서는 120Hz나 200Hz까지도 주사율을 높일 수 있는 것도 달라진 점이다.

물론 언제쯤이 되어야 이런 포맷이 제대로 지원되는 디스플레이나 플레이어가 나올 지는 모르겠지만, 미래를 향한 포석이라는 점에서 의미가 있다고 하겠다. 아직 HD방송도 걸음마 단계에 불과한 상황에서 Full HD를 넘어 1440p까지는 무리가 있어 보이기는 하지만 말이다.

Deep Color는 깊이 있는 색감이 아니다!

Deep Color라는 표현은 우리나라에서는 '표현색상수'라는 용어로 많이 사용되던 그 개념이다. 예를 들어, 디지털 8비트로 영상을 처리할 경우 표현색상수는 RGB 3색에 대해 각각 8비트이므로 총 1677만여 컬러가 된다. 다른 말로 해서 RGB 각각의 채널별로 256단계로 계조를 구분할 수 있기 때문에 조합할 수 있는 모든 경우의 수가 1677만여개라는 뜻이다. 영상처리 비트수가 올라갈 수록 용량은 기하급수적으로 늘어난다.

* 채널당  8비트(총 24비트) = 256*256*256 =                           1677만여 컬러

* 채널당 10비트(총 30비트) = 1024*1024*1024 =             10억 7천여 컬러

* 채널당 12비트(총 36비트) = 4096*4096*4096 =            687억여 컬러

* 채널당 14비트(총 42비트) = 16384*16384*16384 =   4.4조 컬러

* 채널당 16비트(총 48비트) = 65536*65536*65536 = 281조 컬러

국내 TV 회사들은 이것을 표현색상수라고 한 것인데 보통 외국에서는 이를 Color Depth라고 한다. 따라서 HDMI 1.3버전에서는 채널당 최대 16비트까지 소화가 가능하기 때문에  HDMI 스펙 소개에서는 Deep Color라는 표현을 사용한 것이다. 이것을 말 그대로 해석해서 '깊이 있는 색감'이라고 하면 곤란하다. '더욱 부드러운 혹은 자연스러운 계조'라고 해석하는 것이 맞을 것이다. 아래의 이미지에서도 부족한 영상처리 비트로 인한 매끄럽지 못한 그라데이션을 예로 들고 있다.

xvYCC의 핵심은 넓은 색역이 아니라 정확한 색역이다.

아래의 그림은 HDMI 1.3버전을 홍보하는 브로셔에 있는 그림이다. RGB의 색좌표가 더욱 넓어질 것이라는 얘기를 하고 싶은 것같다. xvYCC는 분명 더 많은 색을 보여줄 수 있는 것이기 때문에 '넓어진 색역'이라는 표현이 틀린 것은 아니다. 하지만 색역이라고 하면 경계선만을 생각하게 된다. 우리는 실제 그 안에서 표현되는 혼합색들이 어떻게 나올 지에 대한 개선이 xvYCC에 담겨져 있다는 점을 주목해야 한다.

먼저 xvYCC라는 용어에 대해 간략하게 설명드리겠다. 여기서 YCC는 YCbCr의 YCC를 뜻한다. 즉, 밝기신호(Y')와 두개의 색차신호(Cb, Cr)에서 따 온 것인데, 그 이유는 이 xvYCC가 YCbCr 공간에서만 작동하는 것이기 때문이다. RGB 공간이나 YPbPr과 같은 아날로그 컴포넌트에서는 구현되지 않는다는 것이다.

따라서 PS-3가 초기에 RGB만 출력만 지원했다는 것은 비록 HDMI 1.3 버전이 탑재되어 있다 하더라도 무용지물이었다는 얘기가 된다. 물론 곧 YCbCr 출력을 추가했고, HDMI 1.3을 지원하는 다른 기기들이 없었기 때문에 별 문제가 되지 않는 일이었지만... 어쨌거나 필자가 이런 원론적인 내용을 다루었을 때 (소니 애호가들이) 이해하지 못하고 엉뚱한 주장을 하는 경우도 있었다. (벤치마킹 - 소니 PS3 vs 삼성 Bluray 플레이어)

xvYCC가 YCbCr 공간에서만 구현될 수 밖에 없는 이유는 사용가능한 전체 범위를 다 사용하지 않고 제한된 범위(Limited Rage)만을 사용하기 때문이다. 예를 들어, 8비트 시스템인 경우 Y'는  0~255의 구간 중에서 16~235만 사용하고 1~15는 Footroom으로, 그리고 236~254는 Headroom으로 설정해서 비워 놓는다. Cb와 Cr의 경우에는 16~240의 영역만 사용한다.

xvYCC는 이렇게 제대로 사용하지 않는 여분의 코드에 sRGB 색역을 벗어나는 광색역 신호를 기록하자는 것이다. TV만이 광색역인 경우 표준으로 들어오는 영상신호를 무조건 넓은 영역으로 배치하기 때문에 어떤 색은 원래의 색을 되찾아 주기도 하지만, 어떤 색은 원래 흐릿한 색인데 매우 진하고 선명한 색으로 왜곡하는 경우가 발생한다. 따라서 카메라, 방송신호(혹은 플레이어), 그리고 TV가 모두 xvYCC를 지원한다면 기존의 sRGB 영역 이내에 들던 색들을 왜곡하지 않으면서 sRGB 외곽의 선명한 색들도 그대로 재현해 줄 수 있게 되는 것이다.

이런 이유 때문에 필자는 xvYCC의 핵심이 단순히 넓은 색역이 아니라 그것을 정확하게 구현하는 능력이라고 설명드리는 것이다.

HDMI... 반드시 모니터에 필요한 것인가?

누군가 필자에게 위와 같이 묻는다면... 단순하고 솔직하게 얘기해서 '아직까지는 아니다'라고 답할 것이다. 왜냐하면 모니터는 TV와는 달리 PC에 연결해서 사용하기 때문이다. PC에는 사운드카드가 있어 스피커를 연결할 수 있고, TV튜너를 달면 TV가 된다. 따라서 D-Sub나 DVI 연결을 통해 무압축 RGB 데이타를 송수신할 수 있기 때문에 굳이 HDMI가 없어도 충분히 훌륭한 화질을 구현할 수 있다.

하지만 문제는 항상 미래에 있다. 모니터란 것이 한번 사면 보통 5년 정도는 사용하는 것이다. 그리고 모니터들은 점차 멀티미디어화 되어 가고 있고, 플레이스테이션이나 엑스박스 등의 콘솔 게임을 모니터에 바로 연결해서 즐기려는 사람들이 늘고 있다. 따라서 굳이 미래가 아니라도 당장 이런 용도로 활용할 모니터를 찾는 소비자들에게는 HDMI 단자, 혹은 최소한 HDCP 기능이 있는 모니터는 매우 큰 매력을 줄 것이다.

결국 HDMI가 필요한가 아닌가는 사용자의 취향이나 용도에 따라 판단하면 되는 것이다. 당장 이런 기능이 필요하지 않은 분들은 HDMI가 좀더 보편화된 시점(저렴해 지는 시점)에서 HDMI 기능의 모니터를 구매해도 늦지 않을 것이다.