고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI, High Definition Multimedia Interface)

[管韻]

고선명 멀티미디어 인터페이스(HDMI, High Definition Multimedia Interface)

2002년에 처음 발표된 영상 및 음성 통합형 단자의 규격으로 정식 명칭은 고선명 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI). 공식으로는 한 글자씩 끊어서 에이치-디-엠-아이로 읽는다. 기존의 비디오 단자들과 달리 비디오, 오디오, 제어 등 멀티미디어 기기에서 필요한 모든 단자를 통합했다. 컴퓨터, 게임기, 블루레이 플레이어, 모니터, 텔레비전, 스마트폰 등 다양한 기기에서 사용된다. 대부분의 영상 기기에는 HDMI와 컴포넌트(컴포지트) 단자가 있어서 HDMI로 영상을 뽑고 컴포넌트(컴포지트) 단자의 오디오 출력 부분만 뽑아 쓸 수도 있다.

2002년 4월 16일 HDMI 1.0 개발이 시작되었고, 2002년 12월 9일에 표준이 완성되었으며, 2003년 9월 3일에 HDMI를 지원하는 소비자용 시제품이 공개되었다.

HDMI 2.0은 4K 60Hz나 WQHD 144Hz을 지원하는 고해상도 영상 장치에서 제 성능을 낸다. WQHD 75Hz 이하의 영상 장치에는 버전 1.4를 쓰나 2.0을 쓰나 아무런 차이가 없다. 4K UHD HDR 환경도 지원은 하지만 대역폭이 작아 4:4:4 색상을 전부 커버하지 못하므로, 4:2:2 같은 왜곡된 색상으로 보거나 30Hz의 낮은 주사율로만 봐야 해서 영화 같은 매체에나 사용하지 일반적인 환경에선 사용하기 애매하다. 색상을 아예 포기하고 4:2:0 수준으로 반토막 내버리면 HDMI 1.4에서도 4K 60Hz가 가능하다.

HDMI 2.1은 HDR10+와 Dolby Vision을 제한 없이 온전하게 전송할 수 있는 최초의 HDMI 규격이다. VESA에서 발표한 디스플레이 스트림 압축(DSC; Display Stream Compression)을 사용했을 때 8K에서 120Hz까지 출력이 가능한데, 이는 HDMI 케이블을 통해 전송되는 데이터를 압축시켜 대역폭을 초과하지 않도록 해 주는 기술이다. 시각적으로는 손실된 부분을 느낄 수 없기 때문에, 크로마 서브샘플링을 4:2:0이나 4:2:2로 떨어뜨려 화질 열화가 뚜렷하게 보이던 기존의 방법들은 필요가 없어지는 셈. HDMI 2.1에는 DSC 1.2a가 적용되며 이는 DisplayPort 1.4a에 적용된 버전과 동일하다. 또한 1Mbps의 오디오 대역폭을 가지는 ARC 대신 37Mbps의 eARC를 채택하여 음성 데이터를 37배 더 많이 전송할 수 있게 되었고, 이에 따라 음질이 개선됨은 물론 Dolby Atmos를 무압축으로 출력하는 것도 가능해졌다.

HDMI의 버전은 케이블 자체의 버전이 아니라 전송을 담당하는 반도체에 관한 것이다. 그러나 해당 링크의 글을 잘 읽어보면 알 수 있듯이, 표준을 지킨 케이블의 경우에만 버전 상관없이 사용 가능하다. 일반적으로 시중에서 나도는 케이블 중 HDMI 1.4와 같이 버전명을 명시해놓은 경우, 표준을 지키지 않고 필요없는 핀을 생략해버리는 식으로 원가 절감을 시켜버리는 경우가 종종 있다. 이렇게 표준을 지키지 않는다면 높은 버전의 HDMI를 사용하려고 할 때 대역폭이 딸려 오류가 발생한다. 결국은 케이블 제조사에서 지원한다고 하는 버전에 따라 케이블을 사는 것이 가장 마음 편한 방법이다. 특히 HDMI 2.1은 대역폭이 48Gbps로 껑충 뛰어올랐는데, 기존의 HDMI 케이블들이 이 대역폭을 감당할 수 있을지는 알 도리가 없다.

HDMI와 동일한 19핀 배열이지만 크기가 줄어든 소형 HDMI 커넥터이다. HDMI 정식 규격에 정의되어 있다. Type C를 Mini HDMI, Type D를 Micro HDMI라고 부른다. 참고로 개요의 맨 위 사진은 Type A이다. HDMI-Mini HDMI 혹은 HDMI-Micro HDMI 케이블 및 어댑터(젠더)도 있다. 반드시 구분해서 쓰자.

특히 삼성전자에서 나오는 아티브 북 9처럼 슬림화된 노트북에는 마이크로형이 탑재된다. 아티브 북 9의 경우 좌측 측면의 LAN 잭 바로 옆에 Full-Sized HDMI, 우측 측면의 USB 잭 옆에 Micro HDMI 잭이 있으므로 만일 HDMI 젠더를 두 개 쓴다면 하나는 상단 사진에 보이는 것처럼 끄트머리가 막대기형으로 된 케이블식 젠더를 써야 한다.(물론 HDMI-Micro HDMI 케이블도 관계없다.) 만일 플러그식 젠더를 사용하게 되면 USB 잭을 가리게 되어 LAN을 사용할 수 없다.

디지털 카메라에 Micro HDMI 포트가 탑재하기도 하는데, 미러리스 카메라 등 전문가급의 경우 비디오 촬영을 할 때 모니터를 연결하는 용도로 활용된다.

케이블의 규격 종류는 본래 위와 같이 총 5가지였으며, 이후 HDMI 2.1이 새로 나오면서 프리미엄 하이 스피드와 울트라 하이 스피드라는 규격 등이 추가되었다.

차량용 HDMI를 제외하면 크게 두 종류로 나눌 수 있는데 Standard HDMI(Category 1)와 High Speed HDMI(Category 2)이다. 이것은 모두 핀 19개에 몇 개의 선을 연결하느냐의 문제로 핀 19개에 선만 전부 연결되어 있다면 High Speed HDMI With Ethernet 케이블이 된다. 이후 추가된 Ultra High Speed HDMI도 Category2에서 고대역 및 EMI 설계 등이 추가된 파생형이므로 근본적인 부분은 같다.

HDMI Category 1 케이블에서는 커넥터의 핀 19개 중에 16개의 선만 있어도 정상적으로 모든 대역폭을 사용할 수 있었기 때문에 나머지 핀 3개는 선이 연결이 안된 것도 있다. 하지만, Category 1 케이블 중에 Category 1의 인증밖에 존재하지 않지만 핀에 선이 모두 연결된 Category 2를 충족하는 케이블도 있었다. 19개의 선이 19개의 핀에 모두 연결되어 있고 선이 제법 굵으며 차폐가 어느 정도 되어 있다면 실제 Category 2로 사용에 크게 상관없다.

Category 2가 처음 나왔을 때 10.2Gbps라고 광고를 때리는 바람에 10.2Gbps 제한이 있어 18Gbps의 대역폭을 사용하는 HDMI 2.0을 지원 안 한다는 소문이 있는데, 그것은 제한이 있는 게 아니라 그 이후의 대역폭까지 테스트를 안 한 것 뿐이다. 2.0까지도 Category 2 케이블로 쓸 수 있다. HDMI 공홈 HDMI 2.0 FAQ에 버젓이 올라와 있는 내용이다.

단, HDMI 2.1은 제대로 Ultra High Speed 인증을 받은 제품만 모든 기능이 지원될 가능성이 높다. 대역폭이 너무 높아지면서 기존 규격보다 요구되는 차폐 수준이 높아지고 핀마다 전송되는 신호가 달라졌기 때문이다. 대역폭이 높아지고 높은 수준의 차폐를 요구하기 때문에 2m 이상의 2.1 미만 HDMI 케이블들은 2.1 규격을 전송하지 못할 가능성이 높다.

비싼 케이블일수록 화질과 음질이 뛰어나다는 속설은 HDMI에서는 통하지 않는다. 기술 자체가 디지털이기 때문에 신호만 제대로 전달된다면 화질과 음질은 차이가 없다. 만약 음질을 따지고 싶다면 지터 스펙을 따지는 것이 실용적이다.

케이블 자체가 불량이 아닌 정상 제품이라면 고가의 HDMI 케이블과 결과물에 차이가 없다. 약간 비싼 케이블은 케이블이 두꺼우며 플러그 부위의 내구성이 높고 외부 노이즈 대책이 잘 되어 있어서 어느 정도 가격있는 케이블을 이용하는 것은 좋지만 HDMI 케이블에 너무 많은 돈을 투자할 필요는 없다. 사실 VGA 케이블도 기본급을 넘어가면 체감이 거의 불가능하다.

HDMI에서 화면이 깨지거나 소리가 끊기는 등의 문제는 대부분 케이블이 불량이거나 손상되었거나 HDMI 케이블이 너무 길어서 발생하는 것이다. 발생 양상 역시 아날로그와는 다르다. HDMI 케이블이 너무 길어서 생긴 문제는 HDMI 리피터로 어느정도 해결 가능하다.

다만 고속 통신 구리 케이블이기 때문에 선재에 따른 차이는 없지만 차폐가 더 중요하다고 볼 수 있다. 이건 HDMI뿐만 아니라 DisplayPort, Thunderbolt, UTP, SATA 등도 전부 동일하다. 현재 HDMI 2.0의 대역폭을 다 이용하는데 많이 보급되어 있는 알루미늄 포일-알루미늄 포일-편조 실드의 3중 차폐로 노이즈 문제는 없는 것으로 보인다.

그렇지만 품질을 전혀 따지지 않고 저질 케이블만 쓰면 자주 교체해야 하는 것도 귀찮지만, 값비싼 메인보드나 전자기기의 단자 부분까지 불량케이블로 인해 고장이 생길 수 있다. 특히 문제되는 부분은 전선 커넥터 부분의 내구성과 설계불량으로 컴퓨터 접촉단자에 무리한 힘이 가해지는 경우이다. 그러니 너무 고가의 케이블은 쓸 필요는 없지만, 적어도 품질은 확실하게 검증된 케이블을 값비싼 기기에 사용하는 편이 고장에서 안전하다. 전선값 1~2천 원 아끼려다 노트북이나 가전기기 망가지면 수리비와 시간이 오히려 더 들어간다.

케이블을 고를 땐 무조건 비싼 것을 사기보다는 차폐 처리가 제대로 되어 있는 것을 골라야 하며, 보통 스펙 페이지에 핀맵이 기재되어 있는 것을 고르는 것이 좋다. 강원전자의 경우 상품 페이지에 대부분 핀맵이 표기되어 있으며, 신뢰성 있는 브랜드의 경우 핀맵이 아니더라도 그림 등으로 차폐가 어떻게 되어 있는지 설명되어 있는 것들이 있으므로 이 중 차폐가 잘 된 것으로 고르자.

Mobile High-Definition Link의 줄임말.

삼성전자와 실리콘 이미지, 노키아, 소니, 도시바에서 주도하는 기술로 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터 등 HDMI 단자를 탑재하기 어려운 기기에서 USB 단자를 이용, 화면을 출력하는 방식으로 HDMI와 USB를 기반으로 한다.

MHL 1.0은 2010년 6월에 발표되었으며 HDMI 1.3을 기반으로 2.5W 전원 출력을 지원한다. 이후 전원 출력이 4.5W로 개선된 MHL 2.0이 발표되었고, 2013년 8월 20일 HDMI 1.4를 기반으로 4K(3840×2160/30Hz) 및 7.1ch 서라운드(Dolby TrueHD/DTS-HD)를 지원하고 전원 출력이 10W로 증가한 MHL 3.0이 발표되었다.

3.0까진 먼저 발표된 HDMI 규격 기반이라 뒤쫓아가는 모양새였는데, 2015년 1월 6일 최대 8K UHD 120Hz 디스플레이 출력, 40W의 전원 출력, 객체 지향 오디오 기반의 Dolby Atmos, DTS-UHD, 3D 오디오를 지원하는 superMHL 규격이 발표되면서 그런 경향이 사라졌...었는데 USB-C 단자가 보급되면서 USB-C DisplayPort/HDMI Alt mode를 지원하는 기기들이 늘어남에 따라 MHL은 오히려 도태되고 말았다.

참고로 삼성전자의 갤럭시 S III와 갤럭시 노트 II 이후 출시된 단말기에는 자체 규격인 11핀을 사용하기 때문에 기존 5핀 MHL 케이블과는 호환되지 않는다. 11핀 MHL 케이블을 사거나 젠더를 이용해야 하지만, 그건 케이블이 삼성 제품을 호환해야 한다. 안그러면 젠더를 사용해도 아예 지원이 안된다. 갤럭시 S4부터는 MHL 2.0을 지원한다. 갤럭시 S6부터는 MHL을 빼버렸다. 갤럭시 S8부터는 확장기기인 삼성 DeX를 위해 화면 외부 출력 기능이 필요해졌지만 MHL이 아닌 USB-C DisplayPort Alt mode를 사용한다.

USB Type-C를 사용하는 기기 중 HDMI Alternate Mode를 지원한다면 HDMI 바로 출력도 지원 가능하다. 다만 지원하는 단말기를 확인해야한다.

디스플레이에서 MHL을 지원하지 않으면 따로 전원을 넣어 줘야 하는 단점이 있지만 최근에 나오는 모니터나 TV에서는 MHL를 지원해 따로 전원을 넣어 주지 않아도 된다. TV나 모니터를 구매할 때 "MHL 지원" 이라는 문구가 보인다면 HDMI 포트에서 모바일 기기에 직접 전원을 공급하는 게 가능해 따로 전원 케이블을 연결할 필요가 없다는 의미다.

대안 기술로 슬림포트가 있다. 슬림포트는 오픈 라이센스인 DisplayPort 기반이라 따로 로열티를 내지 않아도 된다. 하지만 이쪽도 USB-C의 등장으로 사이좋게 망했어요.

DVI와의 호환성

싱글 링크 DVI와 HDMI는 서로 디지털 영상 신호의 호환이 가능하다. DVI와 HDMI의 디지털 영상 신호는 모두 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 방식으로 데이터를 전송하기 때문에, 별도의 신호 변환 없이 핀 배열을 바꾸는 것만으로 호환이 가능하다. 단, 3.7Gbps의 대역폭을 초과하는 해상도에서는 호환되지 않는다. 이는 고해상도 지원을 위한 HDMI와 DVI의 대책 방법이 달랐기 때문인데, 핀 수가 많은 DVI는 여분의 핀을 활용하여 165MHz의 TMDS 신호를 2개로 늘려 대역폭을 확보하였지만, HDMI는 여분의 핀이 없었기 때문에 단일 TMDS를 340MHz(HDMI 1.4), 600MHz(HDMI 2.0)까지 끌어올리는 방식을 사용했기 때문이다. 따라서 QHD 이상의 고해상도 지원이 가능한 HDMI 1.4 이상의 버전과 듀얼 링크 DVI는 서로 호환되지 않는다.

임베디드 오디오

표준 DVI 신호에는 임베디드 오디오가 없다. 따라서 오디오는 호환이 되지 않는다. 다만 DVI 측 장치에서 HDMI 신호를 출력 가능한 기능을 탑재하고 있는 경우 DVI 포트를 통해 오디오가 포함된 HDMI 신호를 출력할 수 있다.

기타 신호

DVI의 아날로그 신호, HDMI의 이더넷 신호, HDMI의 CEC(Consumer Electronic Control) 신호는 서로 호환되지 않는다.

DisplayPort와 달리 공개된 표준이 아니고 제작사인 소니의 입김이 잔뜩 들어가는데다가 소니에게 라이센스 비용까지 줘야하는 인터페이스이다. 그러나 영상 업계에서 사실상 표준 자리를 잡으면서, 특히 TV 부분에선 DisplayPort 단자는 없어도 HDMI 단자는 꼭 들어간다. 이처럼 DisplayPort 대비 점유율이 높으나, 동세대 DisplayPort 대비 대역폭이 낮아, 높은 화질, 높은 프레임 레이트를 사용하는 PC 업계에서는 DisplayPort의 위상이 아직도 건재한 편이다.

ATI 라데온 그래픽카드는 기존의 카탈리스트 드라이버에서 라데온 소프트웨어로 넘어오면서 HDMI 출력 기본 설정값이 YCbCr- 제한 범위로 변경되었다. 어떤 설정을 쓰든 모니터 설정과 서로 일치시켜 주는 것을 추천.

NVIDIA 지포스 그래픽카드는 HDMI 출력 동적 범위의 기본설정이 제한(16-235)으로 되어있다. 이로 인한 물빠진 색감이 싫다면 NVIDIA 제어판에서 설정 두 군데를 '전체(0-255)'로 직접 바꾸어 주면 색감이 확연히 다시 살아난다. 자세한 것은 항목 참조.

HDMI 1.4까지는 2160p(4K UHD) 60 Hz로 연결이 된 경우에 RGB와 YCbCr444로 설정이 불가능하고 YCbCr420으로만 설정이 가능하다. HDMI 2.0은 2160p(4K UHD) 60 Hz에서 RGB와 YCbCr444 출력이 가능하지만, 대역폭 문제로 10 bpc를 지원하지 않으며 8 bpc가 한계이다. 현재 출시되는 대부분의 UHD 모니터들은 4:4:4 크로마 서브샘플링과 10 bpc를 지원하는데, 2160p(4K UHD) 60 Hz, RGB 또는 YCbCr444 상태에서 10 bpc 사양을 온전히 사용하려면 DisplayPort 1.2 이상을 사용하거나 HDMI 2.1 이상을 사용해야 한다.

모니터나 TV에 따라 HDMI 2.0을 수동으로 활성화해야 하는 경우도 존재한다. 설정하지 않으면 HDMI 1.4로 작동한다. 또한 일부 노트북은 HDMI 2.0을 지원한다고 하지만 실제로는 HDMI 1.4까지만 사용 가능한 경우도 있어서 가급적이면 DP를 지원하는 제품을 알아보는 것이 권장된다.

VGA to Component처럼 젠더에 불과하긴 하지만 (유사한 예 DVI-'I') VGA 헤드와 같이 달린 케이블도 있다. 당연한 것이지만 VGA는 아날로그 방식인지라 신호 변환이 없다면 화면이 나오지 않는다.

2007년에 출시한 LG전자의 슬림 브라운관 TV 최후기형 모델에 이 단자가 탑재되어 있다.

[管韻]

조철영 트랜스 만드는 사장이 컴퓨터 듀얼모니터 한다고 하기에 메인보드에 HDMI 단자가 있냐고 물었더니 "눈썹같이 생긴거 말하는 거요?"하기에 순간 웃음이 나왔습니다.