[발언] NVIDIA·AMD 차기 그래픽카드, 8K TV를 활성화 할 수 있을까?

[이군배]

부제 : 10년째 정체된 TV 화질을 개선하려면...

최근에 출시한 TV가, 5~6년 전 출시한 TV와 달라진 것은 무엇일까? 달라진 것이 있다면, 4K/120Hz이상(PC연동시)지원에 AI기능을 첨가한 것이 전부다. TV의 본질인 화질 향상은 거의 없다. 다만, 그나마 TV가 달라진 점이 있다면, LCD(Mini LED) TV의 화질 개선과 함께 100인치 내외의 LCD(Mini LED) TV가 대중화 되었다는 점일 것이다.
 
그럼 왜 TV의 화질은 정체가 되었을까? 가장 큰 이유는, 삼성-LG가, TV시장을 4K OLED TV 중심으로 끌고 가면서, 8K TV의 대중화를 가로 막으면서, TV의 화질은 사실상 10년전 화질에 멈추어 버린 것이다. 그럼 TV의 화질 향상은 한계에 도달한 것일까? 결론부터 말한다면, TV의 화질 개선은 얼마든지 있었지만, 4K OLED TV 판매를 위해 LCD TV를 희생양으로 삼으면서, 더 이상의 화질 향상은 없었다는 것이다.
 
하지만, 이제 TV시장을 삼성-LG전자가 아닌 중국 TV제조사들이 LCD(Mini LED) TV로 TV시장을 주도하면서, 2025년부터는 TV화질도 많이 달라질 것으로 보인다. 특히 2025년 1~2월에 출시가 예상되는 NVIDIA의 차기 그래픽카드인 GeForce RTX 5000시리즈와 AMD의 차기 그래픽카드인 Radeon RX 8000시리즈가 출시되면, PC와 TV간 연동으로 TV의 화질이 상당수 향상 될 수 있을 것으로 보인다.
 
이유는, NVIDIA와 AMD가, 2025년 1월에 출시할 것으로 보이는 차기 그래픽카드가 80Gbps(UHBR20)의 전송량을 갖는 DisplayPort 2.1과 함께 USB-C(USB4 v2.0)를 내장하여, DisplayPort 2.1 Alt Mode(온전한 DSC포함)를 지원하여 DisplayPort 2.1의 기능을 그대로 활용할 수 있을 것으로 보이기 때문이다.
 
▶NVIDIA/AMD 차기 그래픽카드(25년초 출시 예상)에 기대 되는 것
*NVIDIA GeForce RTX 5000시리즈
*AMD Radeon RX 8000시리즈
 
①DisplayPort 2.1(80Gbps/UHBR20) 지원여부
②DisplayPort 2.1(80Gbps/UHBR20)+온전한 DSC 지원여부
③USB-C(USB4 v2.0)를 통한 DisplayPort 2.1 Alt Mode 지원여부
④12bit/RGB & YCbCr 4:4:4 지원여부
⑤4K-8K AVC(H.264)/HEVC(H.265)/VVC(H.266)/AV1 Encode/Decode 지원여부
→16K/60Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 8bit/px 지원)
→10K/165Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 8bit/px 지원)
→8K/165Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 12/10/8bit/px 지원)
→8K/240Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 8bit/px 지원)
→4K/480Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 14/12/10/8bit/px 지원)
→4K/720Hz, 12bit/RGB 4:4:4(DSC 8bit/px 지원)
 
①DisplayPort 2.1(80Gbps/UHBR20) 지원여부
2025년 초 출시가 예상되는 NVIDIA와 AMD의 차기 그래픽카드 출시에 따른 변수는, 80Gbps(UHBR20) 전송량을 갖는 DisplayPort 2.1을 지원할 것이냐가 가장 큰 변수가 될 것으로 보이는데, NVIDIA는 전작에서 DP 1.4a까지만 지원을 하였고, AMD는 DP 2.1 54Gbps(UHBR13.5)까지 지원을 하였다.

물론 AMD는 2023년 5월에 출시한 웍스테이션용 Radeon PRO W7900/W7800가, 80Gbps(UHBR20) 전송량을 갖는 DP 2.1을 지원하였지만, 수백만원 호가하여 현실성은 없었다. 해서 NVIDIA는 몰라도, 적어도 AMD는 Radeon RX 8000시리즈에서 80Gbps(UHBR20) 전송량을 갖는 DP 2.1을 지원할 것으로 보인다. 물론 1세대 뒤쳐졌던 NVIDIA도 AMD와 경쟁을 위해 80Gbps(UHBR20) 전송량을 갖는 DP 2.1을 지원할 것으로 보인다.
 
②DisplayPort 2.1(80Gbps/UHBR20)+온전한 DSC 지원여부
DisplayPort 2.1이 80Gbps(UHBR20)의 전송량을 지원하다고 해도, 온전한 DSC를 지원하지 못한다면, 80Gbps(UHBR20) 지원 효과는 크지 않을 것이다. 물론 DSC는 2019년부터 적용은 되어 왔지만, 실제 상용화된 사례는 많지 않다.
 
또한 상용화가 되었다고 해도, 제한적이거나 성능 미달의 제품이 대부분이었다. 해서 2025년 초에 출시가 예상되는 차기 그래픽카드부터는 온전한 DSC 1.2a를 지원할지가 최대 변수이기도 하다. 즉, DSC 1.2a가 온전하게 지원이 되어, 8K/120Hz이상도 원활하게 지원이 될 것으로 보이기 때문이다. 압축(DSC) 비트의 상용화는 아래 기준으로 될 것으로 보인다.

▶1화소 당 압축비(VESA DSC 1.2a/상용화 기준)

1화소 당 컬러 bit		압축비(1화소 당 컬러 bit ÷ 압축 bit)
Color Format	무 압축 비트	압축(DSC) 비트
	Color Depth	6bit/px	7bit/px	8bit/px	10bit/px	12bit/px	14bit/px	16bit/px
RGB & YCbCr 4:4:4	8bpc(24bit/px)	X	X	3.000:1	2.400:1	2.000:1	1.714:1	1.500:1
	10bpc(30bit/px)	X	X	3.750:1	3.000:1	2.500:1	2.143:1	1.875:1
	12bpc(36bit/px)	X	X	4.500:1	3.600:1	3.000:1	2.571:1	2.250:1
	16bpc(48bit/px)	X	X	6.000:1	4.800:1	4.000:1	3.429:1	3.000:1
YCbCr 4:2:2 (4:4:4의 ÷1.5)	8bpc(16bit/px)	X	2.286:1	2.000:1	1.600:1	1.333:1	1.143:1	1.000:1
	10bpc(20bit/px)	X	2.857:1	2.500:1	2.000:1	1.667:1	1.429:1	1.250:1
	12bpc(24bit/px)	X	3.429:1	3.000:1	2.400:1	2.000:1	1.714:1	1.500:1
	16bpc(32bit/px)	X	4.571:1	4.000:1	3.200:1	2.667:1	2.286:1	2.000:1
YCbCr 4:2:0 (4:4:4의 ÷2)	8bpc(12bit/px)	2.000:1	1.714:1	1.500:1	1.200:1	1.000:1	X	X
	10bpc(15bit/px)	2.500:1	2.143:1	1.875:1	1.500:1	1.250:1	1.071:1	X
	12bpc(18bit/px)	3.000:1	2.571:1	2.250:1	1.800:1	1.500:1	1.286:1	1.125:1
	16bpc(24bit/px)	4.000:1	3.429:1	3.000:1	2.400:1	2.000:1	1.714:1	1.500:1
※DSC를 적용할 경우, 해상도와 주사율과 압축(DSC) 비트에 따라 DSC 전송량은 달라지지만, 1화소 컬러(8/10/12/16)비트는 어떤 것을 적용해도 DSC 전송량은 같다. 가령 4K/240Hz를 DSC 8bit/px로 압축을 하면, 1화소 컬러비트 8bit(24bit/px) 또는 10bit(30bit/px), 12bit(36bit/px), 16bit(480bit/px)의 DSC전송량은 18.65Gbit/s로 동일하다. 이는 DSC가 1화소 컬러비트가 아닌, 압축(DSC) 비트로 전송을 하기 때문이다.

③USB-C(USB4 v2.0)를 통한 DisplayPort 2.1 Alt Mode 지원여부
80Gbps(UHBR20)의 전송량에 온전한 DSC가 지원이 된다고 해도, 당장 그를 지원할 8K 모니터가 없거나 일부 성능 미달 8K 모니터가 제한적으로 출시된 것이 전부다. 설사 온전한 DP2.1+DSC를 지원하는 8K 모니터가 나온다고 해도, 30인치 내외의 모니터로는 8K 화질을 느끼기가 힘들기 때문에, 100인치 내외의 8K TV에 80Gbps(UHBR20)의 전송량에 온전한 DSC를 지원하는 DisplayPort 2.1를 내장해서 출시하면 좋겠지만, TV제조사들이 DP 2.1 자체를 받아들일 준비가 되어 있지 않아 실제 출시는 쉽지 않아 보인다.
 
하지만, TV제조사들이 8K TV에 USB-C(USB4 v2.0)를 내장하는 것은 그리 어려운 문제는 아니라고 본다. 다만, TV제조사들이 USB-C(USB4 v2.0)를 내장하더라도, USB-C(USB4 v2.0)를 통한 DisplayPort 2.1 Alt Mode를 지원하지 않는다면, 의미가 없기 때문에, TV제조사들이 2025년 8K TV부터는 차별화 전략으로 USB-C(USB4 v2.0)를 내장하여, DisplayPort 2.1 Alt Mode를 지원할 수 있도록 해야만, 그래픽카드는 물론, TV시장도 활기를 찾을 것이다.

④12bit/RGB & YCbCr 4:4:4 지원여부
12bit/RGB 지원 문제는 위 ①~②번만 가능하다면, 적어도 DP 2.1에서는 지원하는덴 문제가 없다. 문제는 TV나 모니터의 패널이 12bit를 지원해야만 온전한 12bit/RGB 영상이 구현되기 때문에, 패널이 12bit로 컬러처리를 할 수 있는 기술이 먼저 수반 되어야만 효과적일 수 있다.

만일 패널이 Real 12bit로 컬러를 처리하고, DisplayPort 2.1+DSC 12bit가, 10K/120Hz에 12bit/RGB 4:4:4(205.46Gbit/s)의 영상을 전송한다면, 100인치 이상으로 상용화되고 있는 8K TV들의 화질이 대폭 향상 될 것이다.
 
현재 TV나 모니터, 심지어 스마트폰이나 IT기기들의 화질 개선노력은 사실상 10년 넘게 멈추어 버렸다. 제조사들은 화질을 개선하지 못하는 이유는, 화질 개선(8→10→12bit 컬러처리)이 기술적으로 어렵기 때문이다. 해서 제조사들은 화질 개선과는 관계가 없는 간단한 기술로 주사율을 높이는 쪽에 숭부를 걸고 있는 것이다.
 
현재 상용화 되고 있는 TV나 모니터, 스마트폰, IT기기들의 패널의 컬러처리는 대다수 8bit 내지는 8bit+FRC를 사용한다(10년 넘게 변화 없음). 프리미엄 TV의 경우는 10bit를 사용하지만, 저렴한 LCD(LED) TV의 경우는 아직도 상당수가 8bit+FRC를 적용한 TV를 사용한다(10년 넘게 변화 없음).
 
결국 디스플레이 기기들이 진짜 화질이 개선되려면, 어떤 형태로든 패널의 컬러처리를 12bit로 처리할 수 있는 기슬이 개발이 되어야만 할 것이다. 물론 제조사들도 이러한 현실을 알고 패널의 컬러를 12bit로 처리할 수 있는 기술 개발에 열을 올리고는 있지만, 10년 넘게 그 어떤 회사도 패널의 컬러처리를 12bit로 처리하는 기술은 개발하지 못하고 있다. 앞으로도 12bitr컬러처리 기술은 2~3년내로 사용화 되기는 쉽지 않아 보인다.
 
그리고 TV의 화질이 향상 되려면, 당근 콘텐츠들도 12bit/RGB로 제작을 해야만 한다. 헌데, 현실은 콘텐츠의 상당수가 8bit가 대다수 이고, 일부 UHD영상만 10bit로 제작이 되고 있지만, 이들 콘텐츠들을 저장(전송/압축)하는 방식은 모두 YCbCr 4:2:0으로 하고 있어, 화질 열화가 발생하고 있다. 해서 이젠 콘텐츠도 12bit/RGB로 제작헤야만, UHD영상의 화질이 근본적으로 개선 될 것이다.
 
⑤4K-8K AVC(H.264)/HEVC(H.265)/VVC(H.266)/AV1 Encode/Decode 지원여부
현재 HDMI로는 사실상 120Hz이상을 구현하지 못한다. 또한 120Hz이상은 PC에 최신의 비디오카드가 내장 되어야만 지원이 되기 때문에, 당장 12bit/RGB의 영상 효과를 볼 수 있는 것도 PC에 최신의 비디오카드가 내장 되어야만 가능하다.
 
해서 중요한 것은, NVIDIA와 AMD의 차기 그래픽카드 들이 4K-8K 영상을 압축해서 압축을 다시 풀 수 있는 인코더(Encoder)와 디코더(Decoder)가 다양한 영상 코덱을 지원해야만, 다양한 동영상들을 제대로 감상할 수 있을 것이다. 해서 최소한 4K는 물론 8K 영상을 지원하는 AVC(H.264)와 HEVC(H.265), VVC(H.266), AV1과 같은 코덱의 Encoder/Decoder가 지원이 되어야 할 것이다.
 
이상 ⑤가지 사안들이 2025년 출시되는 NVIDIA와 AMD의 차기 그래픽카드에서 지원이 되고, 그에 맞추어 8K TV들이 성능을 개선해 나간다면, 8K TV나 8K 모니터의 화질이 지금보다 2배 이상은 좋아질 것이다. 굳이 Micro LED TV 같은 초고가 TV가 아니라고 해도, 일반 LCD(Mini LED) TV로도 얼마든지 영질의 화질을 구현할 수 있을 것이다.
 
끝으로 LCD(Mini LED) TV의 화질을 OLED TV 화질 수준으로 향상시키기 위한 방안도 다시금 제안해 본다.

▶Mini LED TV가 OLED TV와 대등한 화질을 구현하기 위한 기준

①안 : Mini LED(백라이트) 사용 개수로 화질 향상→화질 향상 크지 않아(비추)
많은 Mini LED소자(백라이트)를 사용하고 있음에도 디밍 존을 만들지 않아 빛샘 차단 효과가 크지 않아 화질 향상이 크지 않다.

구분	Mini LED(백라이트) 사용 수
4K TV	57,600개	영문 한 글자 구현에 필요한 화소 수(12x12=144화소)
5K TV	76,860개
8K TV	230,400개
10K TV	307,440개

②안 : 로컬디밍 존 구성으로 화질 향상→원가 대비 가장 이상적(현 상황에서 권장)
①안에 비해 Mini LED소자(백라이트) 사용을 1/4로 줄이는 대신  ①안 Mini LED소자(백라이트) 사용 수 만큼 디밍 존을 만들어 빛샘 차단 효과를 극대화 하여, 다소 저렴한 비용으로 화질 향상 효과를 거둘 수 있다.

구분	Mini LED(백라이트) 사용 개수		존 수	존(Zone) 구성
4K TV	14,400개	1개의 Mini ED가, 가로2 x 세로2=4개의 디밍존(576화소)을 밝힌다(①번에 비해 Mini LED 사용 개수를 1/4로 줄인다).	57,600존	세로 180 가로 427	영문 한 글자 구현에 필요한 화소 수(12x12 =144화소)
5K TV	19,200개		76,860존	세로 180 가로 640
8K TV	57,600개		230,400존	가로 640 세로 360
10K TV	76,800개		307,440존	가로 854 세로 360
※화질 향상 효과가 거의 없는 QD시트(QLED TV)는 굳이 넣지 않아도 된다. ※지난 8월 중국 콘카(KONKA)는 230,400개의 존(Zone)를 갖춘 110" 8K LCD(Mini LED) TV(110 A8 Ultra)를 출시하였다.

③안 : ①안과 ②안을 결합→다소의 비용이 들지만, 가장 이상적(Mini LED 소자 가격이 저렴해지면 Mini LED TV 표준)
Mini LED(백라이트) 사용 개수에 맞추어 디밍존을 구성함으로서, OLED TV와 대등한 화질을 구현할 수 있지만, Mini LED TV가격이 다소 올라간다. 추후 Mini LED 소자 가격이 저렴해지면 Mini LED TV의 표준 규격으로 삼았으면 한다.

구분	Mini LED (백라이트) 사용 개수	로컬디밍 존 수(구성)
		존 수	구성
4K TV	57,600개	57,600존	세로 180 가로 427	영문 한 글자 구현에 필요한 화소 수(12x12 =144화소)
5K TV	76,860개	76,860존	세로 180 가로 640
8K TV	230,400개	230,400존	가로 640 세로 360
10K TV	307,440개	307,440존	가로 854 세로 360