2017년 11월에 처음 출시된 HDMI 2.1은 HDMI 표준에서 가장 의미 있는 업그레이드라고 할 수 있습니다. 대역폭이 48 Gbps로 높아졌으며, 이는 HDMI 2.0(18 Gbps)의 2.67배에 해당합니다.
지난 5년 동안 HDMI 2.0과 그 후속 버전인 HDMI 2.0b는 가장 흔히 쓰이는 HDMI 버전이었습니다. 2019년부터 TV 업계가 가장 먼저 HDMI 2.1의 길을 닦기 시작하여, HDMI 2.1은 8K 울트라 HD TV의 표준이 되었습니다. 최상급 4K TV에도 HDMI 2.1이 다수 탑재되어 있으며, 2020년 말 출시 예정인 차세대 게임 콘솔 PS5와 Xbox Series X에도 HDMI 2.1이 적용됩니다.
HDMI 2.1은 아직 비교적 새로운 표준이므로, 보유 중인 4K TV, 스트리밍 미디어 플레이어, 4K 울트라 HD 블루레이 플레이어가 곧 구식이 될까 너무 걱정할 필요는 없습니다. 다만 고급형 TV 구매를 계획 중이라면, 특히 영화와 게임을 위해서는 HDMI 2.1 포트가 있는지 반드시 확인하시기 바랍니다.
HDMI 2.1 규격 개요
- 커넥터의 물리적 규격은 현재의 HDMI와 동일하며 하위 호환됩니다.
- 더 우수한 차폐 성능과 EMI 내성이 강한 케이블이 필요합니다.
- 대역폭이 48 Gbps로 높아져 HDMI 2.0(18 Gbps)보다 2.67배 높습니다.
- 최대 10K@120fps의 영상 신호를 전송할 수 있습니다.
- 새로운 영상·음향 기능: 동적 HDR과 향상된 오디오 리턴 채널(eARC).
- 새로운 게임 기능: 가변 주사율(VRR), 빠른 프레임 전송(QFT), 자동 저지연 모드(ALLM), 빠른 미디어 전환.
- 새로운 영상 압축 형식: VESA DSC 1.2a.
더 넓은 대역폭
영상 신호의 해상도가 높아질수록 그 신호에 담기는 데이터양도 늘어납니다. HDMI로 전송되는 3,840x2,160 4K 울트라 HD 신호의 데이터양은 HD 1,920x1,080 신호의 약 4배입니다. 케이블을 파이프에 비유하면, 4K 신호를 전달하려면 1080p용보다 더 굵은 파이프가 필요합니다. 프레임 속도를 높일 때도 마찬가지로, 동일한 해상도에서 24fps 대신 60fps로 영상을 전송하려면 더 굵은 파이프가 필요합니다. 초당 영상 수가 많을수록 데이터양도 늘어납니다.
HDMI 2.1, 2.0, 1.4 대역폭 비교
HDMI 2.1 표준은 HDMI 케이블이 처리할 수 있는 최대 비압축 대역폭을 48 Gbps로, 최대 압축 대역폭을 최소 128 Gbps로 높입니다. 기기가 실제로 그만큼의 대역폭을 필요로 하기까지는 시간이 걸리겠지만, HDMI 2.0의 18 Gbps는 이미 여러 상황에서 병목이 되었습니다. 예를 들어 4:4:4 크로마 서브샘플링과 10비트 심도를 적용한 4K@60Hz 영상 신호를 전송하려면 20.05 Gbps의 대역폭이 필요한데, 이는 HDMI 2.0 연결 단독으로는 제공할 수 없는 수준입니다.
더 높은 해상도와 주사율
HDMI 2.1로 높아진 대역폭은 최대 10K(10240x4320)의 영상 신호 전송을 지원하며, HDMI 2.1 단일 페어 연결이 허용하는 대부분의 새로운 해상도, 크로마 샘플링, 비트 심도, 주사율을 아우릅니다. 4K@60Hz를 넘는 영상 신호의 경우 필요한 대역폭이 HDMI 2.0의 18 Gbps를 초과하므로, 8K TV와 고급형 4K TV에는 HDMI 2.1 인터페이스를 갖추는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 여러 개의 HDMI 2.0 케이블을 연결해야 합니다(TV가 지원하는 경우).
HDMI 2.1의 새로운 기능은 무엇인가?
해상도와 주사율의 대폭적인 향상 외에도, HDMI 2.1에는 유용한 새 기능이 더 있습니다.
동적 HDR
HDR(하이 다이내믹 레인지)은 4K 시대 이후 가장 환영받는 화질 개선 중 하나로, 영상 콘텐츠에 더 높은 명암비와 더 풍부한 색을 약속합니다. 오늘날 가장 흔한 HDR 형식은 HDR10으로, 영상 콘텐츠의 실제 밝기 수준을 기록한 메타데이터를 사용해 TV에 색과 명암을 어떻게 복원할지 알려줍니다. HDR10에서는 영상마다 이 메타데이터가 한 세트뿐이지만 실제 밝기는 장면마다 다르므로, 각 장면의 명암 복원에는 어쩔 수 없이 편차가 생깁니다. 동적 HDR에서는 각 장면과 각 프레임의 메타데이터(실제 밝기 수준)가 다를 수 있어 특정 장면이나 프레임에 더 잘 맞으며, TV의 복원도 메타데이터에 따라 달라집니다. Dolby Vision, HDR10+, Advanced HDR 같은 고급 HDR 형식은 이미 동적 메타데이터를 사용하며 기존 HDMI 연결로 전달할 수 있으나 추가 대역폭이 필요합니다. HDMI 2.1은 동적 메타데이터 전송을 위한 새 채널을 추가하여 이 문제를 완전히 해결합니다.
향상된 오디오 리턴 채널(eARC)
1.4 버전부터 오디오 리턴 채널(ARC)은 HDMI 표준의 일부였습니다. ARC를 사용하면 모든 소스 기기(블루레이 플레이어, 게임 콘솔 등)를 TV에 직접 연결한 다음, HDMI 케이블 하나로 소리를 사운드바, 리시버 또는 기타 음향 시스템으로 전송할 수 있습니다. 배선이 크게 간소화되고 TV 리모컨으로 음향 기기를 제어할 수 있습니다. 다만 ARC는 대역폭이 제한적이어서(약 1 Mbps) 음질에 한계가 있고 고품질 무압축 오디오를 전송할 수 없습니다. eARC는 사용 가능한 대역폭을 37 Mbps로 크게 높여 Dolby TrueHD, DTS-HD MA 같은 무손실 5.1 및 7.1 오디오를 전송하기에 충분합니다. 이들은 Dolby Atmos와 DTS:X의 캐리어 신호이기도 합니다.
VESA DSC 1.2a 디스플레이 스트림 압축
고비트레이트 영상의 보급으로 영상 신호가 점점 더 많은 대역폭을 요구하면서, 새로운 압축 방식이 필요해졌습니다. 가장 흔한 방식은 디스플레이 스트림 압축(DSC)입니다. DSC는 본래 컴퓨터 플랫폼에서 개발되어 RGB로 인코딩된 영상만 지원했기에 대부분의 TV 신호를 효율적으로 인코딩하지 못했습니다. DSC를 담당하는 VESA 그룹은 업데이트판인 DSC 1.2a를 발표했는데, 이는 최대 16비트 색 심도를 지원하고 먼저 RGB로 변환하지 않고도 YCbCr 4:2:0 및 YCbCr 4:2:2 인코딩을 기본 지원합니다. HDMI 2.1은 이 기술을 지원하며(모든 HDMI 2.1 기기가 지원하는 것은 아님), 화질을 떨어뜨리지 않으면서 HDMI 2.1 케이블이 전송할 수 있는 최대 대역폭을 120 Gbps까지 끌어올립니다. DSC는 매우 높은 해상도와 높은 주사율의 기기에만 필요합니다.
가변 주사율(VRR)
가변 주사율은 게이머가 가장 관심 갖는 기능입니다. 화면의 주사율과 신호원(그래픽 카드 출력)을 동기화하여 더 매끄러운 게임 경험을 제공하고, 지연, 끊김, 화면 찢어짐을 줄이거나 없앱니다. 버퍼링되는 프레임이 줄어들어, 이제 화면 결함과 입력 지연 사이에서 하나를 택할 필요가 없으며 이상적으로는 둘 다 줄어듭니다. 이는 DisplayPort로만 제공되는 Nvidia의 G-Sync, AMD의 FreeSync와 유사하며, VRR은 VESA 버전입니다.
빠른 프레임 전송(QFT)
빠른 프레임 전송은 영상이 신호원에서 디스플레이로 전송되는 방식을 바꾸어, 각 프레임을 더 높은 속도로 전송함으로써 지연을 줄입니다. 총 입력 지연은 모니터가 영상을 처리하고 표시하는 데 걸리는 시간 등 여러 요인에서 비롯됩니다. QFT가 입력 지연을 완전히 없애지는 못하지만, 소스와 디스플레이 사이의 전송 시간으로 인한 지연을 줄여줍니다. 입력 지연은 TV의 게임 성능을 가늠하는 가장 중요한 지표 중 하나이므로, 이는 게임에 친화적인 기능입니다.
자동 저지연 모드(ALLM)
자동 게임 모드라고도 하는 자동 저지연 모드는 게이머를 위해 설계된 또 다른 기능입니다. 호환 TV는 게임이 진행 중임을 감지하면 자동으로 저지연(게임) 모드를 켜주어, 매번 직접 켜야 하는 수고를 덜어줍니다. 게임 플레이와 영화 시청을 구분하여 필요에 따라 자동으로 전환할 수도 있습니다. 삼성이 이 기능에서 업계를 선도했으며, 2018년 일부 모델이 이미 이를 지원했습니다.
빠른 미디어 전환(QMS)
과거에는 TV와 모니터 같은 디스플레이 기기가 소스의 어떤 매개변수라도 바뀔 때마다 새 영상을 표시하기 전에 화면을 몇 초간 검게 표시했습니다. 콘텐츠에 따라 출력 주사율은 물론 해상도까지 달라지는 콘솔 게임에서 특히 흔히 나타납니다. 빠른 미디어 전환은 이 문제를 해결합니다. 소스와 디스플레이가 호환되면 소스가 영상 형식을 전환할 때 더 이상 검은 화면이 나타나지 않고 즉시 새 소스로 전환됩니다.
