[발언] 'HDMI 2.1→USB-C(USB 4)'로의 전환(통합)이 필요하다

[이군배]

1.'HDMI 2.1→USB-C(USB 4)'로의 전환(통합)이 필요한 배경
애플의 모든 하드웨어(인터페이스)와 OS는 독자적으로 사용(생산)하여 왔다. 해서 안드로이드 OS나 윈도우OS 제품들과는 인테이스 규격이 달라 호환 사용에 적지 않은 불편이 있었다. 그런 애플이 MAC-PC에서는 썬더볼트(Thunderbolt)를 사용하다가 썬더볼트 3부터는 USB-C로 단자를 통합하였다.
 
헌데, 이번에 EU가 스마트폰 충전단자를 USB-C로 통합하면서, 애플이 2023년 아이폰15부터 USB-C로 전환한다고 밝혔다. 결국 애플마저 모든 기기를 USB-C로 통합하게 되면, 이제 TV나 AV용 기기들만 USB-C로 바꾸면, 사실상 ICT제품은 모두 USB-C로 통합이 된다.
 
특히 PC에 주로 적용되던 DisplayPort는, 이미 USB-C와의 호환 사용이 가능한 'DisplayPort Alt Mode'가 상용화 되고 있어, 사실상 USB-C로 통합이 되고 있다. 물론 HDMI도 'HDMI Alt Mode'를 시행하고 있지만, 상용화는 거의 되지 않고 있다.
 
2.'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)이 필요한 이유
1)USB-C(USB 4)가 DisplayPort 2.0의 성능을 그대로 사용할 수 있기 때문이다.
'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)이 필요한 가장 큰 이유는, 'DisplayPort 2.0 Alt Mode'를 통해 USB4(USB-C)로 DisplayPort 2.0의 성능을 그대로 이용할 수 있기 때문이다. 즉, HDMI 2.1이 최대 전송량 48Gbps로 4K/120Hz와 8K/60Hz까지 지원을 한다면, DisplayPort 2.0은 80Gbps로 4K/240Hz와 8K/120Hz로 연동이 가능하여, DP 2.0이 HDMI 2.1보다 성능이 우수하기 때문이다.
 
참고로 USB4의 기본 전송량은 송신과 수신이 각각 40Gbps지만, 송수신을 단일로 하면, 80Gbps로 전송이 가능하여, 80Gbps의 DisplayPort 2.0과 완벽하게 호환이 된다. 즉, 편도 4차선의 도로를 일방통행으로 바꾸면, 8차선 도로가 되는 것처럼, USB4(USB-C)의 전송량(40→80Gbps)은, HDMI 2.1을 능가한다.
 
2)전송 효율이 DisplayPort 2.0이 우수하기 때문이다.
HDMI 2.1은 16b/18b(16÷18=0.8889)로 전송효율이 88.89%인 반면, DisplayPort 2.0은 128b/132b(128÷132=0.9697)로 전송효율이 96.97%나 된다, 가령 HDMI 2.1과 DP 2.0이 동일한 규격으로 사용하는 40Gbps를 전송한다면, HDMI 2.1은, 실 데이터 전송량이 35.56Gbps인 반면, DP 2.0은 전송 효율이 좋아 38.79Gbps로, HDMI 2.1보다 3.23Gbps(8.08%)나 더 많이 전송할 수 있다.
 
3)화질과 주사율이 DisplayPort가 더 좋기 때문이다.
HDMI는 아날로그 영상기기와의 호환성을 위해, 색차출력을 기반으로 하는 YCbCr(크로마서브샘플링)를 사용하여 왔다. 그것도 4:2:0을 기반으로 하여, 선명도가 RGB를 기반으로 하는 DisplayPort보다 많이 떨어진다. 물론 HDMI도 RGB나 YCbCr 4:4:4로 전송은 할 수 있지만, 기본 전송량이 부족하여, 8K 영상도 대다수 YCbCr 4:2:0을 사용하고 있다. 
 
특히 TV나 모니터와 같은 거의 모든 디스플레이 기기가 RGB로 색상을 구현한다는 점에서, RGB를 기반으로 하는 DisplayPort, 즉, 'DisplayPort Alt Mode'를 적용한 USB-C를 사용하면, TV를 RGB를 기본으로 적용할 수 있어, 선명도가 향상되어 화질이 향상된다.

또한 주사율도 HDMI는 120Hz까지밖에 지원을 못하지만, DisplayPort는 2173Hz까지 구현이 가능하다. 특히 최근에 TV를 게임용(120Hz~)으로 활용하는 사례가 늘고 있어, USB-4DisplayPort Alt Mode)는 반드시 필요해지고 있다.   
 
4)HDMI 2.1이 여러 문제를 노출하고 있기 때문이다.
HDMI 2.1 표준이 다양하게 상용화 되면서, 같은 HDMI 2.1이라고 해도, 상호 연동이 안 되는 문제가 발생하고 있다. 즉, HDMI 2.1이 48/40/32/24/18Gbps와 같은 다양한 표준으로 상용화가 되면서, 낮은 전송량을 갖는 HDMI 2.1이 높은 전송량 갖는 영상신호를 전송하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 해서 이젠 소비자들도 더 이상 HDMI 2.1을 신뢰하긴 힘들어졌다.
 
5)스마트시대에 가장 적합한 인터페이스다.
화면에 터치가 가능한 TV나 모니터가 있다면, PC나 스마트폰과 같은 기기랑 USB-C로 연동을 하면, 터치 사용은 물론, 마우스까지 그대로 사용이 가능하여, 단순 모니터의 한계를 극복할 수 있다. 물론 USB-C를 통해 스마트폰을 고속으로 충전도 가능하고, 다른 기기들과 데이터를 주고받을 수도 있고, 외장 HDD도 연결이 가능하다.
 
3.USB-C(USB4)로 전환(통합)하게 되면 기대되는 효과
TV를 비롯하여, AV기기에 USB-C(USB4)로 전환(통합)하게 되면, 전송량 증가로 성능이 향상되는 효과도 있지만, 거의 모든 기기들과 호환 연동이 가능하고, 영상과 데이터를 하나의 USB-C로 해결이 된다는 점에서, 'HDMI 2.1→USB-C(USB 4)'로의 전환은 반드시 필요하다고 본다.
 
4.'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)에 따른 과제
1)HDMI Forum의 배타성
'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)에 있어, 최대 과제는, HDMI 표준을 제정 관리(인증)하는 HDMI Forum이, 'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)에 찬성하기는 쉽지 않을 것이다.

하지만, 인텔과 애플에 이어, DisplayPort 표준을 제정 관리(인증)하는 VESA까지도 이미 USB-C로의 통합에 동참하는 상황에서, HDMI Forum만 배타성을 갖는 다면, HDMI 2.1은 소비자들에게 외면을 받을 것이다.

※HDMI Forum은 AV기기 제조사들이 모여서 만든 국제 민간 단체다. 해서 이들 제조사들이 얼마나 현실을 직시하고, USB-C를 채용하느냐가, 'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)의 분수령이 될 것으로 보인다. 
 
2)기존 HDMI 사용 기기들과의 호환성
'HDMI 2.1→USB-C(USB4)'로의 전환(통합)을 하게 되면, 기존 AV기들과의 호환성 문제가 생길 것이다. 해서 일정기간 동안은 HDMI 2.1과 USB-C(USB4)를 동시 내장하는 것이 좋을듯 싶다.

물론 일시에 HDMI 2.1을 뺴고, USB-C(USB4)만 내장을 한다고 해도, 'HDMI to USB-C(USB4) 컨버터'를 제공하면 되기 때문에, 기존 HDMI 사용 기기들과의 연동엔 그다지 어려움은 없을 것으로 보인다.
 
현재 PC용 모니터나 휴대용 터치 모니터에는 상당수 USB-C를 내장하고 있다. 물론 아직 USB4(40/80Gbps)를 지원하는 제품은 없지만, 4K/120Hz까지 연동이 가능한 제품들은 이미 등장을 하고있다. 2023년을 전후로 DisplayPort 2.0이 본격적으로 상용화가 시작되면, USB4(40/80Gbps)를 지원하는 제품들도 속속 등장할 것으로 보인다. 이제 남은 것은 TV와 AV기기들이다(HDMI Forum의 결단).

3)USB-C(USB4) 케이블이 복잡하고, 길이가 짧고 비싸다
현재 인증된 USB-C(USB4) 케이블은 10만원 전후다. 또한 케이블 길이도 1m내외로 그리 길지 않고, USB-C(USB4) 허브도 40만원 전후로 고가다. 물론 대중화가 가속화 되면, 가격은 많이 저렴해지겠지만, 케이블 길이가 짧은 것은 조속히 해결해야하고, USB-C로 나오는 Thunderbolt 케이블과 USB4의 USB-C 케이블과 차이가 있어, 소비자들이 복잡한 USB-C 케이블을 이해하기가 힘들다. 이에 대한 통합화(정리)가 필요하다.

▶인터페이스(HDMI-DisplayPort-USB4-Thunderbolt) 특장점

인터페이스	HDMI	DisplayPort	USB-C	Thunderbolt
주용도	*단일 디스플레이 *AV(영상)에 최적화	*다중 디스플레이 *PC(게임)에 최적화	*데이터 전송 *모니터 연동	*모니터 연동 *데이터 전송
기반	YCbCr 4:2:0	RGB	USB 3/4가 USB-C로 통합하고, Thunderbolt 3/4도 USB-C로 통합하고, 'DisplayPor Alt Mode'를 지원하면서, USB 3/4 / Thunderbolt 3/4로, DP 1.4 / 2.0 성능을 그대로 사용할 수 있다.
	※YCbCr 4:4:4=RGB와 같은 용량   4:2:2는 4:4:4(RGB)의 ÷1.5 용량 4:2:0은 4:4:4(RGB)의 ÷2 용량
타이밍 포멧	CTA-861	CVT-RB
주사율	~120Hz	~2173Hz
컬러 비트	~16bit	~16bit