Granite River Labs, GRL
Jeff Hu 胡智鈞
HDMI Cable & Connector
HDMI(High Definition Multimedia Interface)는 가전제품 및 3C 제품에서 매우 일반적인 오디오 및 비디오 전송 인터페이스입니다. HDMI는 고화질 비디오 및 high-fidelity(Hi-Fi) 오디오를 지원하므로 소비자는 경험을 통해 더 나은 오디오 및 비디오를 얻을 수 있습니다. 동시에 HDMI는 양방향 전송의 CEC(Consumer Electronics Control) 기능도 지원하는데, 이는 HDMI 케이블을 통해 함께 연결된 장치를 제어하고 CEC 프로토콜을 지원하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 ARC(Audio Return Channel) 기능도 지원합니다. 이 기능은 동일한 HDMI 케이블을 통해 사운드 신호를 홈 시어터 및 기타 장치로 다시 전송하여 중복 케이블 사용을 줄입니다.
HDMI 케이블이 사용자의 니즈를 충족하는지는 "케이블"과 "커넥터" 두 부분에 따라 다릅니다. 와이어는 케이블이 전송하는 최고 해상도에 해당하는 케이블의 대역폭을 결정합니다. 커넥터는 케이블을 연결할 수 있는 장비 타입을 결정합니다. HDMI 케이블이 전송할 수 있는 데이터의 양은 TMDS 채널의 클럭 속도에 따라 다릅니다. 최대 클럭 제한에 따라 다음 4가지 HDMI 케이블 사양으로 나눌 수 있습니다.
(1) Category 1 cable
(2) Category 2 cable
(3) Premium HDMI cable
(4) Category 3 (Ultra High Speed, UHS) HDMI cable
(1), (2)는 고화질 멀티미디어 인터페이스 사양 버전 1.4b에 정의되어 있고, (3)은 Premium HDMI 케이블 사양에 정의되어 있으며, (4)는 고화질 멀티미디어 인터페이스 사양 버전 2.1에 정의되어 있습니다.
HDMI 케이블 클럭
- Category 1 cable：최대 지원 TMDS 클럭은 74.25MHz, 대역폭은 2.25Gbps이며 720p/1080i 60Hz 비디오를 전송할 수 있습니다.
- Category 2 cable：최대 지원 TMDS 클럭은 340MHz, 대역폭은 10.2Gbps이며 4K2K 30Hz 비디오를 전송할 수 있습니다.
- Premium cable：최대 지원 TMDS 클럭은 594MHz, 대역폭은 5.94Gbps로 HDMI 2.1의 최대 대역폭에 해당하며 4K2K 60Hz 이미지를 전송할 수 있다.
- Category 3 cable (UHS HDMI Cable)：TMDS 모드 외에도 최대 48Gbps의 대역폭으로 FRL 모드를 지원하여 8K 60Hz 비압축 이미지를 전송할 수 있습니다.
HDMI가 버전 1.3에서 버전 1.4로 업데이트 될 때 이더넷 기능 지원이 추가되어 추가 네트워크 라인을 연결할 필요 없이 연결된 HDMI 케이블을 통해 다른 장치가 네트워크 기능을 공유할 수 있습니다. 케이블이 이 기능을 지원하는 경우 이름 뒤에 "with Ethernet"이라는 단어가 추가됩니다.
또한 "자동차(Automotive)" HDMI1.4b 사양에 대한 독점 정의가 있습니다. 자동차 케이블 사용의 한계로 인해 지원되는 대역폭이 낮고 최대 클락 주파수는 74.25MHz(Category 1 Automotive)에 불과합니다. 고온 및 저온 변화와 같은 다양한 요인에는 연결 안정성, 충격 저항 및 내습성과 같은 환경 내성에 대한 특정 요구 사항이 있습니다. 따라서 특별히 설계된 메커니즘과 더 큰 크기의 Type-E 커넥터가 커넥터에 사용됩니다.
HDMI 커넥터의 종류
커넥터 섹션에서 HDMI 협회는 다음 5가지를 정의했습니다.
(1) Type A
노트북 컴퓨터, DVD 플레이어, TV, 컴퓨터 모니터 및 기타 장비에 일반적으로 사용되는 총 19핀 디자인의 시장에서 가장 일반적인 유형의 HDMI 커넥터입니다.
(2) Type B
29핀으로 설계되었으며 대역폭은 Type A의 2배입니다. 이론상 WQXGA(2560×1600)의 고해상도를 전송할 수 있지만 당시의 HDMI 칩은 그렇게 높은 클락 속도로 동작할 수 없었기 때문에 시장에 제품이 없습니다.
(3) Type C
미니 HDMI 커넥터라고도 알려진 19핀 디자인이지만 핀이 한 줄로 배열되어 있고 Type A보다 약간 작은 부피를 가지고 있습니다. 간혹 일부 얇은 노트북이나 컴퓨터 화면에 사용되기도 합니다.
(4) Type D
micro-HDMI 커넥터라고도 알려진 19핀 디자인입니다. Type D 인터페이스는 Type C 인터페이스의 약 절반 크기입니다. 가볍고 얇고 짧은 디자인이 필요한 디지털 카메라, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 장치에 매우 적합합니다. 때로는 노트북 컴퓨터에서도 볼 수 있습니다.
(5) Type E
이 유형은 차량용 케이블용으로 특별히 설계되었습니다. 다른 유형과 동일한 19핀 디자인을 가지고 있습니다. 차이점은 케이블이 연결되는 위치에 기계적 잠금 설계가 있어 차량이 이동할 때 연결의 안정성을 보장할 수 있다는 것입니다. 일반 소비자들이 시장에서 흔히 볼 수 없는 타입입니다.
HDMI 케이블
HDMI 사양에서는 아래 <표1>과 같이 많은 유형의 케이블과 커넥터가 규제됩니다. 이 중 Type B 커넥터는 사양 설계의 정의로 인해 제조업체에서 선호하지 않으며 현재 이러한 유형의 연결이 사용됩니다. 장치의 제품은 시장에서 볼 수 없습니다. 현재 시장에서 Type C 및 Type D 커넥터를 사용하는 제품은 대중적이지 않아 제조업체의 사용 의향이 다소 감소합니다. 주된 이유는 소비자가 시중에서 구매하는 HDMI 케이블의 대부분이 Type A 커넥터가 있는 HDMI 케이블이기 때문에 일반적으로 Type C 및 Type D 유형의 장치에는 Type A로 전환할 수 있도록 추가 어댑터가 장착되어야 합니다. 케이블, 추가 스위칭 요구 사항으로 인해 소비자는 사용에 불편을 느낄 것입니다.
표 1
2013년 HDMI 2.0 사양이 출시된 후 HDMI 인터페이스가 전달할 수 있는 최대 대역폭은 18Gbps에 도달했으며 이는 HDMI 1.4 시대의 10.2Gbps의 거의 두 배입니다. 다만 HDMI 2.0 규격에는 새로운 케이블 규격이 없어 시중에 흔히 알려진 'HDMI 2.0 케이블'은 없습니다.
근거리 신호 전송에서는 신호 감쇠가 명확하지 않습니다. 이론적으로 더 나은 품질의 고속 HDMI 케이블은 HDMI 2.0의 대역폭을 충족할 수 있습니다. 그러나 다른 응용 프로그램의 출현으로 거리가 5km 이상 증가합니다. 피트보다 높으면 신호 감쇠의 영향이 점차 분명해집니다.
이에 HDMI 협회는 "프리미엄 HDMI 케이블 인증 프로그램"을 제안했습니다. 신호 품질을 보장하기 위해 18Gbps 신호에 대한 아이 다이어그램 테스트 외에도 EMI(전자기 간섭) 테스트를 규제하여 케이블이 너무 많은 노이즈를 방출하거나 수신하지 않도록 합니다. 신호 전송 중 노이즈 간섭을 줄일 수 있어 장거리 전송에 유용합니다. 인증된 케이블을 사용하여 제조업체는 전용 QR 코드(아래 참조)가 있는 위조 방지 라벨을 구입할 수 있습니다. 그리고 이더넷 기능 추가 여부에 따라 제품 박스에 추가할 수 있습니다.
마지막으로 HDMI 사양 업데이트로 사용자에게 더 큰 대역폭을 제공하기 위해 최신 HDMI 2.1 FRL(Fixed Rate Link) 모드 아키텍처는 많은 양의 오디오 및 비디오 정보를 전송할 수 있습니다. 케이블의 경우 더 높은 시그널 전송 대역폭은 더 엄격한 품질 요건을 의미하므로 새로운 UHS HDMI 케이블 유형 및 사양이 확장되었습니다. 소비자가 케이블을 구입할 때 제품의 성능을 극대화하려면 자신의 요구 사항을 깊이 이해하고 환경에 가장 적합한 케이블을 선택해야 합니다.
Author
Jeff Hu, Test Engineer, GRL Taiwan
국립청궁대학교 전기공학과 졸업하고 다년간 HDMI 테스트를 진행했다. HDMI 소스/싱크/리피터/케이블 및 기타 테스트 사양 전문이다.
2020/05/22 AN-200501-TW
