미래의 HD 컨텐츠를 책임질 새로운 규격 HDMI - Product

아날로그 미디어에서 디지털 미디어로의 급속한 전환이 디지털 홈 분야의 발전을 촉진해왔다. 디지털 비디오, 디지털 사진, MP3 의 출현으로 가전 제품 제조 업체들은 완전히 새로운 수준의 기기를 출시했고 반도체 판매 업체들은 이러한 가전 제품에 비용 효율을 높일 수 있는 집적 회로(IC)를 시장에 선보였다. 아날로그에서 디지털로 변화에는 시대에서 새로운 디지털 오디오/비디오 인터페이스가 필요하게 되었고 HDMI(High-Definition Multimedia Interface; 고해상 멀티미디어 인터페이스)는 차세대 국제 디지털 오디오/비디오 접속 표준으로 자리잡았다.

글│롭 토비어스(Rob Tobias), 실리콘 이미지 제품 마케팅 이사

90년대 후반, 가전 제품 제조 업체들은 HD 성능을 내장한 초기 디지털 TV(DTV)를 출하하기 시작했다. 이 시기에는 셋탑박스나 DVD 플레이어와의 비디오 연결이 컴포짓이나 S-비디오, 컴포넌트와 같은 아날로그 방식이었다. 하지만 DTV 제품에는 신호를 TV로 전송할 때 이 신호를 디지털 형태로 전달하기 위해 새로운 디지털 접속 기능이 필요해졌다.

이유는 디지털 비디오를 아날로그로 전환시켜 케이블을 통해 전송하고, 다시 디지털 방식으로 전환하게 되는 과정에서 화질이 저하되기 때문이었다. 이에 디지털 TV 개발자들은 PC 기술에 관심을 돌리게 되었고 DVI 표준을 적용시키기 시작했다.

가전 제품 업체들은 다중 채널 서라운드 오디오 및 비디오 신호를 다중 송신하는 DVI의 성능을 강화하고 보다 작은 폼 팩터를 개발하려는 노력을 해왔다. 2002년, HDMI 표준 창립 멤버사들과 HDMI 라이센싱 LLC(www. hdmi.org)의 표준화 노력의 결과로 HDMI가 처음 모습을 보였다. HDMI 초기 멤버는 실리콘 이미지를 비롯하여, 소니, 히타치, 필립스, 톰슨, 도시바, 파나소닉 등이었다.

단 기간에, HDMI는 가전 분야에서 고대역폭 디지털 인터페이스의 표준으로 자리 잡았다. HDMI는 비디오 및 오디오 신호를 한 개의 케이블로 받게 됨으로써 다중 송신에 따른 여러 개의 단자를 복잡한 케이블에 연결해야 하는 소비자들의 고민거리를 덜어 주게 된다. 특히 한 개의 HDMI 케이블이 세 개의 컴포넌트 비디오 케이블과 두 개의 스테레오 오디오 케이블, 즉 다섯 개의 케이블을 대체할 수 있었다.

소비자들은 고화질 비디오/오디오의 장점과 케이블 복잡성 감소의 혜택으로 통합형 오디오/비디오 인터페이스를 바로 채택하기 시작했다. 또한, 미국 및 유럽의 정부 규제 기관 및 HD DVD및 블루레이 디스크 표준 기관들은 고화질 비디오를 TV로 송신하는데 HDCP 출력을 내장한 HDMI를 요구하고 있는 실정이다.

가전 제품에 HDMI가 급속하게 채택됨에 따라, 중국 내 82개 회사를 포함한 450개 이상의 전 세계 기업들이 HDMI를 채택하게 되었다. 시장조사 기관인 인 스타트(In-Stat)는 2006년에 6천만 개 이상의 HDMI 장착 기기들이 출하될 것이며 2009년에 이르면 그 수는 2억7천8백만 개로 증가할 것이라고 예상하고 있다.

이와 더불어 2005년 HDMI는 CEC (Consumer Electronics Control: 가전제품 제어)를 위한 최종 시행 및 검사 규격을 발표했다. CEC는 필립스가 개발하여 유럽산 TV에 많이 채택된 바 있으며 HDMI를 통해 연결된 모든 기기를 한 개의 리모컨으로 작동시킬 수 있게 해주는 일종의 명령어 체계이다. HDMI 케이블은 CEC가 업스트림(Upstream) 기기를 제어하는데 사용하는 양방향 데이터 채널을 내장한다. 예를 들어 소비자는 TV 리모컨을 사용하여 TV와 DVD 플레이어를 켜서 DVD 플레이어의 모든 작동을 실행할 수 있게 된다. 모든 주요 TV 제조 업체들이 각자의 2006년 모델에 CEC를 추가적으로 채택하고 있다.

비디오 기기뿐 아니라 오디오 기기에도 적합

HDMI는 전통적인 디지털 TV, 셋탑박스, DVD 플레이어의 범주를 넘어 TV에 직접 연결시키고자 하는 비디오 게임 및 모바일 기기로까지 확대, 적용되고 있다. 디지털 TV의 정면 혹은 측면 패널에 HDMI 포트가 추가됨에 따라 소비자들은 각자의 게임 기기와 모바일 기기를 손쉽게 TV에 연결시킬 수 있다. HDMI 접속이 추가된 최초의 모바일 기기는 디지털 카메라와 디지털 캠코더이다.

소니와 삼성은 HDMI가 내장된 디지털 카메라와 HD 캠코더 제품들을 이미 선보였다. 소비자들은 각자의 카메라를 디지털 TV에 직접 연결시켜, 친구 및 가족들과 사진이나 비디오를 간편하게 공유할 수 있게 될 것이다. 디지털 사진 및 고해상 비디오의 화질은 HDTV에서 더욱 선명하게 표현된다.

HDMI 표준은 최첨단 가전 제품보다 한 발 앞서 나가고 있다. HDMI의 이전 버전들은 기존의 모든 HDTV 비디오 및 서라운드 사운드 형식을 지원했지만, 디스플레이 및 소스(Source) 기술의 발달로 인해 보다 강화된 대역폭으로의 전이가 필요했다. 디스플레이의 색상이나 리프레시(Refresh) 비율이 점차 높아지고 있는 상황에서 오늘날의 HDTV는 수백만 개의 색상을 표현하는24비트 컬러(컬러 당 8비트)를 지원한다.

하지만 이러한 수준의 색상으로는 물결무늬 같이 층이 지는 현상이 나타나게 되며 표현하고자 하는 색상구현에는 개선의 여지가 있다. 수십억 개의 색상에 해당하는 30비트, 36비트, 48비트 컬러로의 전환은 인간의 시각적 감지 능력을 넘어서는 수준에까지 디스플레이 성능을 발달시켜 소비자들에게 완벽에 가까운 색상을 제공한다.

HDMI 1.3 버전은 단일 링크(Link) 대역폭을 165MHz(5Gbps)에서 340 MHz(10Gbps)까지 증가시킴으로써 딥 컬러(30비트, 36비트, 48비트 - RGB 혹은 YCbCr)를 구현하고 무손실 서라운드 사운드 형식인 돌비 트루HD (Dolby TrueHD)와 DTS-HD를 지원한다. 새로운 립 싱크(Lip-sync) 기능은 오디오와 비디오가 서로 다른 프로세싱에 따라 지연 상황이 발생하였을 때, 일치시켜 준다. 또한 A 타입 HDMI 커넥터보다 50% 작은 새로운 미니 커넥터가 개발되어 향후 모바일 제품에 맞는 작은 크기의 HDMI 커넥터를 활용할 수 있게 되었다.

HDMI 송신기

실리콘 이미지의 SiI9030은 HDMI 1.1버전과 호환되는 송신기로 PCM 및480i, 480p, 720p, 1080i, 1080p해상도, 비(非) 압축 디지털 오디오, 압축 서라운드 사운드 형식인 돌비 디지털과 DTS를 지원한다. SiI9030은 셋탑박스, DVD 플레이어 및 DVD 레코더에 적합한 비용효율이 높은 솔루션이다.

실리콘 이미지의 HDMI 송신칩 군에 속하는 최신 제품은 SiI9134이다. 이 제품은 HDMI 1.3 버전에 따른 고대역폭 지원을 통해 보다 많은 색상을 구현하고, 무손실 서라운드 사운드 음향 형식인 돌비 트루HD와 DTS-HD 마스터 오디오 형식을 지원한다. SiI9134는 이전 HDMI 칩 대비, 초당 4.95기가바이트였던 대역폭을 6.75Gbps로 현격히 향상시켰다. 이를 통해 60Hz, 최대 1080p의 비디오 해상도와 픽셀 당 36비트의 색상 농도를 지닌 딥 컬러(Deep Color) 디스플레이를 지원할 수 있다.

이는 풍부한 색상을 지원하는 최초의 비디오 게임 플랫폼인 플레이스테이션 3의 출력 장치에 적합한 수준이다. 새로운 HD-DVD와 블루레이 이용자들은 고해상 영상물을 TV로 송신할 수 있는 HDMI 출력 장치를 필요로 한다. SiI9134는 이들이 최상의 이미지를 구현하는 HDTV로 딥 컬러 컨텐츠를 송신할 수 있게 해주고, 보다 높은 비트율(Bit Rate)의 오디오 형식을 지원하여 풍부한 오디오 경험을 제공한다.

소개된 HDMI 송신기는 고대역폭 HDCP 암호화 엔진을 내장하고 있어, 중요한 고해상 비디오 및 오디오의 전송을 위해 디지털 링크(Digital Link)를 보호한다. SiI9130과 9134는 각각 특별한 HDCP 키(Key)로 프로그래밍 되어있기 때문에, 매우 높은 수준의 보안 기능을 제공한다.

HDMI 수신기

HDMI 수신기와 관련하여 실리콘 이미지는 개별 시스템 디자인의 요구 사항을 충족시킬 수 있도록 다양한 단일/듀얼 입력 HDMI 수신 제품을 제공한다. 이 IC들은 저가 TV를 위한 저렴한 단일 입력 수신기부터 고대역/고밀도를 필요로 하는 최고급 TV까지 다양하게 지원하고 있다. HDMI는 A/V 수신기에 필수적인 제품이 되었으며, 실리콘 이미지의 제품군은 다양한 제품 디자인에 적합한 최적의 솔루션을 제공한다.

SiI9011은 HDMI 표준 1.1버전을 지원하는 저렴한 단일 포트 HDMI 기기이다. 두 개의 포트를 지원하는 제품은 SiI9023이다. 두 제품 모두 1080p 해상도와 돌비 디지털 및 DTS와 같은 다중 채널 오디오 형식을 지원한다. SiI9031은 HDCP를 내장한 오디오 비디오 수신기(AVR)를 겨냥한 제품이다. Repeater 지원은 소스 기기(Source Device)로부터 디스플레이 기기로 HDMI/HDCP 신호를 전달해 주는AVR 및 스위치와 같은 제품에 있어 중요한 역할을 한다. SiI9033은 두 개의 포트를 탑재한 HDMI 수신 IC로써 1.2a버전 오디오를 지원한다. 이 기기에는 DVD 오디오 및 슈퍼 오디오 CD(SACD)가 추가적으로 탑재되며, AVR 디자인에 이상적이다.

실리콘 이미지가 선보인 최신 제품은 SiI9133이다. 이 제품은 고급 듀얼 입력 HDMI 수신칩으로 소니 플레이스테이션 3 및 고해상 DVD 플레이어와 같은 새로운 가전 제품에 의해 전송된 딥 컬러 컨텐츠를 HDTV에서 상영할 수 있게 해준다. SiI9133은 이전 HDMI 칩 대비 초당 4.95Gbps였던 대역폭을 6.75Gbps로 현격히 향상시켰다. 이를 통해 60Hz, 최대 1080p의 비디오 해상도와 픽셀 당 36비트의 색상 농도 기능을 가진 딥 컬러(Deep Color) 디스플레이를 지원할 수 있다. 향상된 대역폭을 기반으로 한 이러한 칩들은 게임 및 기타 까다로운 애플리케이션의 디스프레이에 필요한 빠른 리프세시를 제공한다.

SiI9133은 120Hz의 1080i, 720p 해상도를 지원하며 픽셀 당 36비트의 색상을 구현하여 고속 영상물을 보다 선명하게 표현한다. 두 가지 칩은 모두 RGB에서 YCbCr로, 혹은 YCBCr에서 RBG 로의 색상 공간 전환 시 12비트 비디오 프로세싱(보다 높은 수준의 정확도 표현을 위해서는 14비트 내부 프로세싱) 기능을 지원한다.

SiI9133은 프로젝션 TV나 LCD-TV, PDP, 프로젝터와 같은 디지털 텔레비전에 적합한 고급 듀얼 입력 HDMI 수신기이다. 참고로 SiI9133에는 HDCP 내장형 자가 진단(BIST)과 원 타임 프로그래머블(OTP) 키가 모두 탑재되어, 염가에 최상급의 보안 기능을 제공한다.

HDMI 컴플라이언스 프로그램

상호 접속 표준의 성공 여부는 제조 업체들이 표준 내의 규격을 얼마나 잘 준수하느냐에 달려있다. 기업들의 컴플라이언스 테스트에 도움을 주기 위해, 실리콘 이미지는 HDMI와 HDCP 컴플라이언스를 테스트할 수 있는 심플레이 HD 랩(Simplay HD Labs)을 설치 운영하고 있다. HDMI/HDCP 접속에 있어 가장 흔한 오류는 HDCP와 관련이 많다. 소비자들이 직면하는 일반적인 예 중에 하나는 셋탑박스가 HDCP기능을 지원하지 않는 것이다.

하나의 예를 보자. 처음에는 소비자들이 셋탑박스와 TV를 아무 문제없이 연결한다. 이후 소비자는 HDMI를 지원하는 AVR을 구입하여 셋탑박스에 연결하고 AVR을 TV로 연결한다. 소비자가 TV를 켜면 TV 화면에 `HDCP 인증 오류`라는 메시지가 뜬 후, 화면에 아무것도 안 나오게 된다. 이 경우 소비자는 당황해서 그 제품을 판매자에게 반품하게 되는 경우가 있게 된다.

심플레이 HD 랩의 임무는 호환성의 문제를 처음 단계에서 예방하는 것이다. 심플레이 HD 랩은 HDMI와 관련된 포괄적인 기술적 테스트와 HDCP 컴플라이언스 테스트를 수행하고 심플레이가 인증한 다른 기기와의 호환성을 검증한다. 소매업자 및 소비자들은 HDMI 기기 간 연결 시 심플레이 HD 로고가 부착된 기기를 선호 수 밖에 없게 되었다.

또한 CEC기능은 2006년 하반기부터 DTV에 적용되고 있다. CEC는 소비자들이 한 개의 리모컨으로 HDMI를 통해 연결된 모든 기기를 작동할 수 있게 해준다. 하지만 HDMI ATC(인증센터)에서 CEC 기능을 간단히 검증해 주고 있으며 플레이 HD 랩이 궁극적인 CEC 테스트를 시행하는 유일한 검사 기관으로서 자체의 HDMI/HDCP 컴플라이언스 테스트 프로그램을 사용한다. 심플레이 HD 랩에 대한 보다 자세한 사항은 http://www.simplayhd.com.에서 확인할 수 있다.

결론

HDMI는 디지털 홈을 실현할 수 있게 하며 모든 소비자들이 디지털 홈의 혜택을 누릴 수 있게 해 줄 주요 요소 중의 하나이다. HDMI의 포괄적인 디지털 접속 사양은 소비자들이 디지털 TV를 구입할 때 필수 기능으로 자리 잡았기 때문이다. 실리콘 이미지는 HDTV의 새로운 성능과 기능을 구현할 수 있도록 HDMI 표준을 계속 발전시켜 오는 한편 저가격 대 TV, 셋탑박스 및 DVD 플레이어를 위한 저렴한 HDMI IC도 계속해서 공급하고 있다. 이제, 유명 브랜드의 가전제품에는 HDMI가 디지털 오디오 및 비디오 제품에 `필수적인` 기능이 되었으며, 소비자들도 HDMI를 구매 요인의 하나로 선택할 것이다.

<자료제공: 월간 반도체네트워크 2006년 11월호>