[발언] HDMI 2.1 DSC 지원→8K TV의 기본이다!

[이군배]

부제 : 최근 상용화한 HDMI 2.1 DSC에 대한 의문점

8K TV는 아직 진화중이다. 해서 온전한 사양을 갖춘 8K TV가 나오려면 적어도 1~2년은 더 있어야 한다. 이런 현실에서 작금의 8K TV가, 2~3년 후에 8K 성능을 그나마 제대로 내기 위해선, 다른 것은 몰라도 아래 5가지 중, 4번인 HDMI 2.1 DSC 성능 만큼은 온전하게 지원이 되어야 할 것이다.

▶8K TV 조건
1.8K화소수를 가진 10→12bit패널 장착
  →10bit+FRC(디더링/2021년)내지는 Real 12bit(2022년~)패널
2.8K 방송 수신기 내장 : 현재 내장하지 않음
  →DVB-S2X(위성) / ATSC 3.0(지상파/8K)→미정
3.8K 영상 압축 디코더 내장 : 8K/60fps, 10bit, VP9/AV1/HEVC(H.265)
  →8K/120fps, 12bit,  EVC/VVC(H.266)→2022년~
4.HDMI 2.1 : 기본 48Gbps(8K/60Hz, 10bit)
  →HDMI 2.1+DSC(x2.7) : ~130Gbps(8K-10K/120Hz, 12bit)→현재 일부 적용(?)

     2021년~ 온전한 HDMI 2.1 DSC 지원 예상
5.10Giga~ 통신 칩 내장 : 현재 Wi-Fi 5, 1Giga LAN
  →Wi-Fi 6/7, 10Giga LAN, 5G(20Gbps)→2021년~
※1번 8K 12bit 패널은 2~3년, 2번/3번은 1~2년, 4번/5번은 빠르면 년내, 늦으면 2021년부터 적용이 예상되지만, 이중 8K TV를 2~3년 후에, 그나마 제대로 활용하려면, 4번 HDMI 2.1 DSC 지원 만큼은 필수적으로 적용 되어야 한다.
※HDMI 2.1 DSC(48Gbps x 3) 지원은, 모든 8K AV기기에 기본적으로 적용되어야 한다. 8K TV는 물론 8K 게임기나 8K 지원 PC용 비디오카드, 8K 미디어 플레이어, 8K OTT 세톱박스와 같은 8K 재생기를 포함하여, 8K AV리시버까지 기본적으로 지원해야 하는 필수 사항이다.

2017년 11월 28일, HDMI 표준을 진행하는 "HDMI Forum"은, 48페이지 분량의 "HDMI 2.1 사양을 공개하였다. 이중 44페이지에 나와 있는 "형식 데이터 속도" 도표를 보면, 아래와 같이 명시하고 있다.

위 도표를 보면, HDMI 2.1은 48Gbps를 기본 전송량으로 해서, 8K/60Hz, 10bit/4:2:2(48.11Gbps)의 8K 영상을 전송할 수 있다. 그렇다면, 8K/120Hz와 같은 8K 영상은 어떻게 전송 할까? 8K/120Hz와 같은 8K 영상은, 기본 전송량 48Gbps에 DSC(압축전송)를 적용하면, 최대 전송량은 8K/120Hz, 12bit/4:2:2, 128.3Gbps이고, 최대 지원화질은 10K/120Hz, 12bit/4:2:0(120.9Gbps)이다.

헌데, 지금까지 HDMI 2.1 DSC를 지원한다고 밝힌 8K TV는 아직 없다. 해서 현재로선 8K TV로는 8K/120Hz와 같은 8K 영상은 구현하기 힘들다. HDMI 2.1(기본 48Gbps)을 적용한 최초의 제품은, 2018년 11월에 출시한 샤프 8K 디스플레이(TV)이다(추후 펌웨어 업으로 지원).

삼성은 2019년 출시 8K TV부터 HDMI 2.1을 지원하였다. 그리고 같은해 하반기부터 8K TV를 출시한 LG-소니등도 HDMI 2.1을 지원하였고, 삼성은 2020년 출시 제품부터, 업계 최로로 HDMI 2.1 인증을 받아 8K TV를 출시하였지만, 관심으로 모으고 있는 "HDMI 2.1 DSC"지원이 된다고 밝힌 TV제조사는 아직 없다.

HDMI 2.1 DSC 지원을 최초로 언급한 회사는 11월 10일 출시 예정인 XBOX Series X가, 지난 8월 17일에 기술 사양을 공개하면서 공식 언급을 하였다. 하지만, HDMI 2.1 DSC 지원 제품을 제일 먼저 상용화 한 것은, 이번에 출시된(9월 17일) NVIDIA사 신형 비디오카드인 GeForce RTX 3080이다.

헌데, 막상 NVIDIA사 GeForce RTX 3080이 출시되어, HDMI 2.1 DSC를 확인해본 결과, HDMI단자로는 8K/60Hz신호 자체가 나가지 않고, 4K/60Hz만 나갔다(8K/60Hz는 추후 업데이트로 지원할듯).

그런데 문제는 GeForce RTX 30xx에서 언급한 HDMI 2.1 DSC에는 몇 가지 의문이 든다. 우선 가장 먼저 드는 의문은, NVIDIA사는 이번 GeForce RTX 30xx시리즈에 대해, DSC(압축 전송)을 몇 배 정도로 적용하였는지가 명확하지 않다. 이는(HDMI 2.1 DSC 지원) 비디오카드 성능을 나타내는 중요한 잣대가 되기 때문에, 상당히 중요한 사안이다.

DSC(압축전송)는, VESA가 2016년 3월에 DisplayPort 1.4 표준을 발표하면서, 비압축 전송 규격에 처음으로 'DSC 1.2(압축 전송)'를 적용한다고 하였고, 2018년 4월에 DisplayPort 1.4a가 발표되면서, 'DSC 1.2a'를 적용한다고 하였다. 'DSC 1.2a' 기준을 보면, 압축은 최대 3배까지 할 수 있다. 이런 기준을 2017년 11월 28일, "HDMI Forum"이 HDMI 2.1 표준 사양을 공개하면서, VESA에서 적용한 DSC를 적용한다고 발표하면서, HDMI 2.1 DSC는, 8K TV 성능의 중요한 잣대가 된  것이다.

어찌되었든 DSC를 적용한 최초의 제품은, 2019년 PC용 비디오카드가 처음으로 DisplayPort 1.4a에 DSC를 적용하기 시작하였고, 2020년에 ASUS가 PC용 4K 모니터에 DisplayPort 1.4 DSC를 적용 출시 하였다.

HDMI 2.1에 DSC가 상용화되기 시작한 것은, NVIDIA가 이번에 출시한 GeForce RTX 3080이 공식적으론 처음이지만, HDMI 2.1 DSC를 지원한다고 밝힌 모니터나 TV는 아직 없지만, 장홍 8K TV는 HDMI 2.1 DSC를 지원하는 것으로 운영자가 확인을 하였있다. 어찌되었든 HDMI 2.1 DSC를 지원하는 8K TV는, 2021년부터 본격 등장하지 않을까 여겨진다.

헌데, 이번에 상용화 했다는 HDMI 2.1 DSC 지원 제품들의 DSC기준을 보면, HDMI 2.1 DSC지원에도 차이가 있다는 것을 알 수 있다. XBOX Series X나 PS5는, 모두 HDMI 2.1 단자만 있어 Lane당 10Gbps FRL DSC를 적용하여, 기본 40Gbps에 DSC를 적용한 것으로 보이고, NVIDIA GeForce RTX 3080에 적용한 Displayport 1.4 DSC의 경우는, Lane당 8.1Gbps FRL DSC를 적용하여, 기본 32.4Gbps에 DSC를 적용한 것으로 보이고, NVIDIA GeForce RTX 3080에 적용한 HDMI 2.1 DSC의 경우는, 12Gbps FRL DSC를 적용하여, 48Gbps에 DSC를 적용한 것으로 보인다.

헌데, 문제는 NVIDIA사는 DSC를 몇배 적용하였는지는 밝히지 않고 있다. 즉,  NVIDIA사는 제품 설명서에서, DSC지원에 대해 이렇게만 표기를 하고 있다. "DP1.4a+DSC로 240Hz에서 최대 4k 12비트 HDR. DP 1.4a+DSC 또는 HDMI2.1+DSC로 60Hz에서 최대 8k 12비트 HDR. 듀얼 DP1.4a+DSC로, 120Hz에서 최대 8K HDR."

위 내용을 풀어서 설명을 하면, Displayport 1.4의 기본 전송량은 32.4Gbs다. 그리고 DSC(압축전송)은 최대 3배까지 가능하다. 그럼 Displayport 1.4 기본 전송량(32.4Gbs)에 DSC(압축)를 최대 3배까지 적용하였다면, 최대 97.2Gbps까지 나올 수 있다. 해서 NVIDIA사는, "DP1.4a+DSC"지원 부분에서, "4K/240Hz, 12bit/4:4:4, HDR"를 지원한다고 밝혔다, 전송량으로 보면 96.23Gbps가 나와 DSC의 최대 압축 수준(x3)을 적용했음을 알 수 있다.

헌데, 여기서 드는 의문은, HDMI 2.1 DSC는 왜 3배까지 적용하지 않았느냐 하는 것이다. NVIDIA사는, "HDMI2.1+DSC"지원 부분에서, "8K/60Hz, 12bit/4:4:4, HDR"라고 하였다. 전송량으로 보면 96.23Gbps다. 해서 HDMI 2.1 DSC는, HDMI 2.1 기본 전송량(48Gbps)에 약 2.1배 정도 DSC(압축전송)가 적용 된 것으로 보인다.

그런데 DSC를 2.1배 적용하였다고 해도, 의구심은 또 생긴다. 96.23Gbps 전송량이면, 8K/120Hz, 12bit/4:2:0(HDR)도 전송이 가능한데, 왜 NVIDIA사는 8K/120Hz 지원은 표기하지 않았느냐 하는 것이다. 물론 PC와의 연동을 기반으로 본다면, "8K/60Hz, 12bit/4:4:4, HDR"까지 표기한 것이 맞을 수도 있을 것이다. 하지만, HDMI 2.1은 PC보다는 TV 연동이 목적이기 때문에, TV가 크로마 서브 샘플링 4:2:0을 기본으로 한다는 점에서, 8K/120Hz 지원을 표기하지 않은 것은 좀처럼 납득하기 힘들다. 

NVIDIA사는 최근 자사 홈피를 통해, 고객의 질문에 대해 아래와 같은 답변을 하였다.
Q2 : Ampere GPU는 HDMI 2.1의 48Gbps 대역폭을 지원합니까?
A : 예, NVIDIA Ampere 아키텍처는 최대 HDMI 2.1을 지원합니다. 두 케이블 모두 4개의 데이터 채널이 있습니다. 각 데이터 채널은 12Gbps로 실행되며 총 대역폭은 48Gbps입니다. 또한 디스플레이 스트림 압축 (DSC)도 지원합니다. 60Hz에서 8K HDR 비디오를 지원합니다.

그리고 HDMI 2,1의 데이터 전송 기술엔 아래와 같은 내용이 있다.

*HDMI 2.1 – Data Transmission
→HDMI 2.1 – 데이터 전송
*Display Stream Compression (DSC) is a visually lossless compression technique that offers a range of compression up to 3:1 compression.
→디스플레이 스트림 압축 (DSC)은 최대 3 : 1 압축까지의 압축 범위를 제공하는 시각적 손실없는 압축 기술입니다.

위 내용들을 종합해보면, NVIDIA사의 GeForce RTX 30xx시리즈는, HDMI 2.1 기본 전송량으로(48Gbps), 8K/60Hz, 10bit/4:2:2, 48.11Gbps를 전송할 수 있어야 되고, 기본 전송량 48Gbps에 DSC(압축전송)를 적용하면, 최대 전송량은 8K/120Hz, 12bit/4:2:2, 128.3Gbps가 되어야 하고, 최대 지원화질은 10K/120Hz, 12bit/4:2:0(120.9Gbps)도 되어야 한다.

헌데, NVIDIA사는 GeForce RTX 30xx시리즈가, "8K/60Hz, 12bit/4:4:4, HDR"까지 지원이 된다고 밝혀, 각 데이터 채널이 12Gbps로 실행되어, 총 48Gbps의 대역폭에 DSC x3을 적용하였다고 보기는 힘들다. 해서 NVIDIA사의 GeForce RTX 30xx시리즈는 성능 미달의 HDMI 2.1 DSC를 지원하고 있는 것이다.

참고로 현 시점에서, 온전한 HDMI 2.1 DSC를 지원하는 8K TV나 모니터가 아직 없어, 이번 GeForce RTX 30xx시리즈의 HDMI 2.1 DSC에 대한 정확한 검증은 어렵다. 2021년에 온전한 HDMI 2.1 DSC를 지원하는 8K TV나 모니터가 나온다면, GeForce RTX 30xx시리즈에 대한 HDMI 2.1 DSC 성능을 온전하게 검증할 수 있을 것으로 보인다.

[이군배]

※HDMI 2.1 DSC(48Gbps x 3) 지원은, 모든 8K AV기기에 기본적으로 적용되어야 한다. 8K TV는 물론 8K 게임기나 8K 지원 PC용 비디오카드, 8K 미디어 플레이어, 8K OTT 세톱박스와 같은 8K 재생기를 포함하여, 8K AV리시버까지 기본적으로 지원해야 하는 필수 사항이다.