[발언] 96Gbps의 HDMI 2.2→가야할 길이 산 넘어 산

[이군배]

2025년 1월 7일 HDMI Forum은, CES 2025에서 96Gbps의 전송량을 갖는 차기 HDMI 2.2를 발표하였다. 정확한 사양은 아직 공개되지 않아(빠르면 상반기중 공개 예상) 좀 더 지켜봐야 하겠지만, HDMI 자체가 갖는 한계성 때문에, 기존 표준들을 과감히 바꾸지 않는 이상 96Gbps의 효율성은 크지 않을 것으로 보인다.

특히 HDMI 2.2가 언제 상용화가 되고 실제 제대로 상용화가 될지는 미지수다. HDMI 2.1이 발표 된지 3년이 지나서야 상용화가 시작이 되었고, 7년이 지난 지금까지도 8K-10K/120Hz는 지원하지 못하고 있고, DSC도 온전하게 지원하지 못하고 있기 때문이다.

이런 현상은 HDMI 2.2에서도 충분히 재현 될 가능성이 높다. 이러한 우려는 아래 비교 도표처럼 HDMI 2.1과 DP 2.1을 비교해 보면 더욱 극명하게 드러난다. 해서 항목별로 HDMI 2.2가 가야할 길을 짚어 보았다.

▶'HDMI 2.1→HDMI 2.2'로 갈 경우 개선되어야 할 점
1.전송 규격을 하나로 통일해야
    9/18/24/32/40/48Gbps(6가지)→96Gbps 하나로 통일
2.코딩체계(전송효율)를 바꾸어야
    16b/18b→128b/132b(DP 2.1과 동일)
3.제한된 주사율 지원을 개선해야
    24/25/30/50/60/100/120Hz→1~2173Hz(DP 2.1과 동일)
4.USB-C(USB4 v2.0)랑 호환(120Gbps) 되어야
    HDMI 2.2 Alt Mode지원(DP 2.1 Alt Mode 처럼)

▶'HDMI 2.1 Vs DP 2.1' 비교를 통한 항목별 HDMI 2.2 개선점

인터페이스 (interface)	HDMI 2.1	HDMI 2.2 (가야할 길)	DisplayPort 2.1
① 전송 규격 (사용 라인 수) =전송량	*FRL1 3Gbps(3Lane)         =9Gbps *FRL2 6Gbps(3Lane)          =18Gbps *FRL3 6Gbps(4Lane)          =24Gbps *FRL4 8Gbps(4Lane)          =32Gbps *FRL5 10Gbps(4Lane)          =40Gbps *FRL6 12Gbps(4Lane)         =48Gbps	?(하나로 통일)	*UBR10   10Gbps(4Lane)=40Gbps *UBR13.5   13.5Gbps(4Lane)=54Gbps *UHBR20   20Gbps(4Lane)=80Gbps
②최대 전송량	48Gbps	96Gbps	80Gbps
③최대 실 전송 데이터량	41.89Gbit/s	?	77.37Gbit/s
④코딩체계 (전송효율)	16b/18b 16÷18=0.8889(88.89%) -0.0162(FEC)=0.8727	*16b/18b 적용시 96Gbps x 0.8727 =83.78Gbit/s *128b/132b 적용시 96Gbps x 0.9672 =95.85Gbit/s     ?(DP 2.1 처럼)	128b/132b 128÷132=0.9697(96.97%) -0.0025(FEC)=0.9672
	48Gbps x 0.8727 =41.89Gbit/s		80Gbps x 0.9672 =77.37Gbit/s
⑤지원 주사율 (Hz)	24/25/30/50/60 /100/120Hz	?	1~2173Hz
⑥ 지원 해상도	HD/4K/5K/8K/10K	HD/4K/5K/6K/ 8K/10K/12K/16K (DP 2.1 처럼)	해상도 프리
		4K/480Hz & 8K/240Hz & 16K/60Hz, 12bit/YCbCr 4:4:4
⑦타이밍 포멧	CTA-861	?(DP 2.1 처럼)	CVT-RB/R2
⑧압축 전송 (DSC)	DSC 1.2a	?(DP 2.1 처럼)	DSC 1.2a
⑨기 반	*YCbCr 기반 (주로 YCbCr 4:2:0) *단일 디스플레이 중심 (TV중심)	?(DP 2.1 처럼)	*RGB 기반 *다중 디스플레이 중심 (모니터 중심)
⑩Alt Mode 지원	사실상 미지원	? (HDMI 2.2 Alt Mode)	DP 1.4/2.1 Alt Mode 지원

①전송 규격(사용 라인수)=전송량
HDMI 1.0~2.0 & DisplayPort 1.0~1.4까지는 모두 전송 규격이 하나밖에 없었다. 헌데, HDMI 2.1은 전송규격이 6가지로 늘어났고, DP 2.1은 3가지로 늘었다. 같은 버전에서 전송량이 다른 전송 규격이 생기면서, 같은 HDMI 2.1 또는 같은 DP 2.1이라고 해도 높은 전송량을 사용하는 제품과 낮은 전송량을 사용하는 제품 간 연동이 되지 않는 역호환성 문제가 발생하면서 사용자들이 혼란을 겪고 있다. 해서 HDMI 2.2에서는 전송 규격을 하나(96Gbps)로 다시 가야 하지 않을까 싶다.

②최대 전송량 / ③최대 실 전송 데이터량
HDMI 2.1은 최대 48Gbps를 전송할 수 있고, DP 2.1은 최대 80Gbps를 전송할 수 있다. 하지만, 이들 전송량이 그대로 전송되는 것은 아니다. HDMI 2.1이 실제 전송할 수 있는 최대 데이터량은 41.89Gbit/s이고, DP 2.1이 실제 전송할 수 있는 최대 데이터량은 77.37Gbit/s다.

여기서 관심을 가져야 할 부분은, 최대 실 전송 데이터량이다. 가령 HDMI 2.1이 40Gbps를 전송한다면, 실제 전송되는 실 전송 데이터량은 34.91Gbit/s다. 반면 DP 2.1이 40Gbps를 전송한다면, 실제 전송되는 실 전송 데이터량은 38.69Gbit/s로 HDMI 2.1보다 3.78Gbit/s나 많은 전송량을 보낼 수 있다. 이러한 실 전송 데이터량 차이는, 코딩체계(전송효율) 때문이다. 코딩체계(전송효율)에 대해서는 아래 '④코딩체계(전송효율')에서 추가로 설명하겠다.
 
④코딩체계(전송효율)
HDMI 2.1의 전송 코딩체계는 '16b/18b'를 사용한다. 이는 16bit의 데이터를 전송하기 위해 18bit의 대역폭을 사용하는 것이다. 해서 전송 효율은, 16b/18b=16÷18=0.8889로 88.89%가 된다. 여기에 30Gbps이상의 고속 전송엔 FEC(Forward Error Correction/전진 에러 수정 또는 순방향 오류 정정)를 적용한다.
 
고로 16÷18=0.8889-0.0162(FEC)=0.8727로 계산을 하면, 실 전송 데이터량을 구할 수 있다. 즉, 48Gbps의 HDMI 2.1 실 전송 데이터량은, 48Gbps x 0.8727=41.89Gbit/s가 된다. 반면 DP 2.1은 전송 코딩체계가 '128b/132b'다. 해서 128b/132b=128÷132=0.9697로 전송 효율이 96.97%가 된다. 고로 128÷132=0.9697-0.0025(FEC)=0.9672가 되어, 80Gbps의 DP 2.1 실 전송 데이터량은, 80Gbps x 0.9672=77.37Gbit/s가 된다.
 
여기서 문제가 되는 것은, HDMI 2.2에 대한 기술 기준이 아직 발표되지 않아, 어떤 전송 코딩체계를 전송하느냐에 따라, HDMI 2.2의 실 데이터 전송량은 상당한 차이를 보일 것으로 보인다. 가령 HDMI 2.2가, 전송코덱(전송효율)을 HDMI 2.1에서 사용한 '16b/18b'를 사용한다면, 실 데이터 전송량은 83.78Gbit/s밖에 안되어, DP 2.1에 비해 6.41Gbit/s밖에 높지 않다.
 
반면 DP 2.1처럼 전송코덱(전송효율)을 '128b/132b'를 사용한다면, DP 2.1보다 무려 18.48Gbit/s나 많은 실 전송 데이터량을 보낼 수 있지만, 문제는 HDMI Forum이 제시한 4K/480Hz 또는 8K/240Hz, 16K/60Hz와 같은 지원은 77.37Gbit/s의 전송량을 갖는 DP 2.1+DSC로도 가능하기 때문에, 96Gbps의 전송량 지원이 큰 의미가 없을 수도 있다.
 
⑤지원 주사율(Hz)
HDMI는 지원 주사율이 24/25/30/50/60/100/120Hz로 한정되어 있지만, DP는 1~2173Hz까지 폭넓게 사용할 수 있다. 헌데 여기서 문제가 되는 것은, HDMI 2.1(CTA-861)로는 120Hz이상을 지원하지 못한다는 것이다. 해서 HDMI 2.2에서는 DP처럼 주사율을 1~2173Hz까지 폭넓게 사용할 수 있게 해야 하는데, 현실은 그리 녹록하지 않다. 이에 대한 자세한 설명은 아래 ⑥지원 해상도에서 설명을 하겠다.
 
⑥지원 해상도
HDMI 2.1은 지원 해상도가 HD/4K/5K/8K/10K로 한정되어 있지만, DP는 해상도를 자유자재로 폭넓게 사용할 수 있다. 다만, 전송량을 계산할 때 실제 해상도를 사용하면 안 된다. 즉, TV나 모니터의 실 해상도보다 많은 해상도를 보내야만 실 해상도를 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은, 아래 '⑦타이밍 포맷'에서 추가로 설명을 하겠다.
 
⑦타이밍 포멧
가령 HDMI 2.1로 전송량을 계산할 때는, 8K 실 해상도는 7680x4320/60Hz지만, 타이밍 포넷(형식)의 해상도인 9000x4400으로 계산을 해야 한다. 즉, 7680x4320 해상도에 가로 +1320, 세로 +80의 허수 해상도(Blanking resolution)를 추가로 넣어서 계산을 해야 한다. 참고로 HDMI 2.1의 경우 CTA-861 타이밍 포멧(timing format)을 주로 사용한다.
 
반면 DP 2,1은 CVT/CVT-RB/CVT-R2와 같은 타이밍 포맷을 사용하지만, 주로 사용되는 것은 CVT-RB다. 해서 CVT-RB의 8K(7680x4320/60Hz)의 경우, DP 2.1로 전송량을 계산할 때는 7840x4443으로 계산을 해야 한다. 즉, 가로 +160, 세로 +123의 의 허수 해상도를 넣어서 계산을 해주면 된다. 참고로 타이밍 포맷의 허수 해상도는 주사율에 따라 차이가 있다. 이에 대한 자세한 사항은 Video Timings Calculator를 참조하면 된다.
 
헌데 여기서 문제가 되는 것은, HDMI 2.1이 CTA-861 타이밍 포맷을 기반으로 하고 있는데, CTA-861은 6K/12K/16K 해상도 자체를 지원하지 않는다. 또한 CTA-861 타이밍 포맷은 120Hz이상을 지원하지 못한다. 해서 HDMI 2.2가 CTA-861 타이밍 포맷 기반을 계속해서 유지한다면, CTA-861 타이밍 포맷 에 대한 기준(표준)부터 바꾸어야 하는 어려움이 예상된다.
 
⑧압축 전송(DSC)
압축전송은, DP 1.4에서 처음 적용이 되기 시작하였고, HDMI 2.1과 DP 2.1로 확대 적용이 되기 시작하였다. 압축 전송(DSC)은 VESA에서 정한 DSC 1.2a를 기준으로 적용하면 되는데, 아직 완벽하게 DSC가 적용이 되지 않고 있다. 압축 전송(DSC)에 대한 기준은 아래와 같다.

▶1화소 컬러 bit별 압축비(DSC 1.2a→HDMI 2.1, DP 1.4/2.1에 적용)

1화소 컬러 bit		압축비(1화소 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	24÷8= 3.000:1	24÷10= 2.400:1	24÷12= 2.000:1	24÷14= 1.714:1	24÷16= 1.500:1
	(10bpc) 30bit/px	X	X	30÷8= 3.750:1	30÷10= 3.000:1	30÷12= 2.500:1	30÷14= 2.143:1	30÷16= 1.875:1
	(12bpc) 36bit/px	X	X	36÷8= 4.500:1	36÷10= 3.600:1	36÷12= 3.000:1	36÷14= 2.571:1	36÷16= 2.250:1
	(16bpc) 48bit/px	X	X	48÷8= 6.000:1	48÷10= 4.800:1	48÷12= 4.000:1	48÷14= 3.429:1	48÷16= 3.000:1
YCbCr 4:2:2 (4:4:4의 ÷1.5)	(8bpc) 16bit/px	X	16÷7= 2.286:1	16÷8= 2.000:1	16÷10= 1.600:1	16÷12= 1.333:1	16÷14= 1.143:1	16÷16= 1.000:1
	(10bpc) 20bit/px	X	20÷7= 2.857:1	20÷8= 2.500:1	20÷10= 2.000:1	20÷12= 1.667:1	20÷14= 1.429:1	20÷16= 1.250:1
	(12bpc) 24bit/px	X	24÷7= 3.429:1	24÷8= 3.000:1	24÷10= 2.400:1	24÷12= 2.000:1	24÷14= 1.714:1	24÷16= 1.500:1
	(16bpc) 32bit/px	X	32÷7= 4.571:1	32÷8= 4.000:1	32÷10= 3.200:1	32÷12= 2.667:1	32÷14= 2.286:1	32÷16= 2.000:1
YCbCr 4:2:0 (4:4:4의 ÷2)	(8bpc) 12bit/px	12÷6= 2.000:1	12÷7= 1.714:1	12÷8= 1.500:1	12÷10= 1.200:1	12÷12= 1.000:1	X	X
	(10bpc) 15bit/px	15÷6= 2.500:1	15÷7= 2.143:1	15÷8= 1.875:1	15÷10= 1.500:1	15÷12= 1.250:1	15÷14= 1.071:1	X
	(12bpc) 18bit/px	18÷6= 3.000:1	18÷7= 2.571:1	18÷8= 2.250:1	18÷10= 1.800:1	18÷12= 1.500:1	18÷14= 1.286:1	18÷16= 1.125:1
	(16bpc) 24bit/px	24÷6= 4.000:1	24÷7= 3.429:1	24÷8= 3.000:1	24÷10= 2.400:1	24÷12= 2.000:1	24÷14= 1.714:1	24÷16= 1.500:1

⑨기 반
HDMI는 A/V(오디오/비디오) 전송을 목적으로 만들어진 인터페이스다. 해서 영상전송이 주가 되는데, 영상의 컬러는 주로 YCbCr(크로마 서브 샘플링)을 기반으로 한다. YCbCr은 4:4:4와 4:2:2, 4:2:0이 있지만 대다수 YCbCr 4:2:0을 적용하고 있다.
 
반면 DisplayPort는 컴퓨터 화면의 영상을 전송하기 위해 만들어진 인터페이스다. 해서 전신은 VGA(D-SUB)와 DVI를 모태로 하고 있다. 고로 영상의 컬러는 주로 RGB를 기반으로 한다. 아울러 HDMI는 주로 TV 1대만을 연동하는 단일 디스플레이 중심이지만, DP는 여러 대의 모니터를 연동하는 다중 디스플레이 중심이다.
 
물론 HDMI도 RGB를 지원할 수 있고, 2대의 TV를 동시에 연동할 수도 있다. 또한 DP도 YCbCr를 지원하고, 또한 대다수의 분들이 PC랑 모니터 1대만을 연동해서 사용한다는 점에서 HDMI와 DP의 기반이 모호해진 것도 사실이다.

특히 HDMI 2.1로 CVT-RB모드로 해서 120Hz이상도 연동이 가능하지만, 이러한 전송은 PC용 그래픽카드에서만 지원을 한다. 해서 PC용 그래픽카드가 HDMI 2.1과 DP 2.1을 동시에 지원하고 있다.

⑩Alt Mode 지원
최근 PC나 모니터가 USB-C인 USB4 v2.0 내지는 Thunderbolt 5를 지원하고 있다. 이들 USB-C는 DP 2.1 Alt Mode를 통해 DP 2.1의 성능을 그대로 활용할 수 있다. 해서 HDMI 2.2도 'HDMI 2.2 Alt Mode'를 통해 HDMI 2.2의 성능을 그대로 활용할 수 있어야 할 것이다.