[HDMI 2.1] 8K 만이 아니다! 블랙 아웃 회피 나 eARC, 당신이 모르는 HDMI 2.1의 세계
HDMI 2.1의 정식 사양이 2017 년 11 월에 출시되었다. 조만간 HDMI 2.1 대응의 송신기 칩, 수신기 칩도 출시 될 전망으로 2018 년 마침내 HDMI 2.1 시대의 개막을 맞이하게된다.
올해 CES2018에서 HDMI Licensing Administrator Inc.가 기자 회견을 개최하고 "HDMI 2.1 사양"을 다시 소개하고, 라스 베이거스 컨벤션 센터에 마련된 HDMI 부스에서는 그 프로덕션 데모 등을 시연했다.
이미 "대화면 ☆ 매니아」는 2017 년 때" HDMI 2.1이란 무엇인가 "시간에 전송할 수있는 영상 해상도 및 프레임 속도에 대한 해설, 주요 기능 소개를하고 있기 때문에, 그 근처는 이번에는 빼고 HDMI 2.1가 제공하는 기능 중 거의 알려지지 않은 독특한 기능과 부스에서 공개 된 프로덕션 데모 등의 내용을 소개한다.
HDMI 2.1에서 확장 된 ARC "eARC"이란 무엇인가
HDMI 1.4의 경우, 1 개의 HDMI 케이블로 전송 방향의 업 링크 및 다운 링크 모두에서 디지털 오디오의 송수신을 행하는 구조로 "HDMI Audio Return Channel"(HDMI ARC)의 사양이 표준화되었다.
ARC는 AV 앰프와 같은 오디오 기기의 ARC 지원 HDMI 단자와 TV, 프로젝터와 같은 영상 기기의 ARC 대응 HDMI 단자를 서로 연결하여 활용한다. 이 ARC에서 구축 한 AV 시스템에서 콘텐츠를 재생하면 ARC 기능을 사용하면 사운드는 오디오 기기 측에서 재생되는 영상은 텔레비전 / 프로젝터로 재생시킬 수있다. 설정을 바꾸면, TV / 프로젝터에서 오디오를 재생하는 것도 가능하다.
HDMI 2.1은이 ARC가 확장 (Enhanced) 된 "eARC"(Enhanced ARC)가되었다.
eARC는 기존의 ARC 기능으로 동작은 그대로 전송할 수있는 사운드 포맷에 대한 제약을 거의 전폐. 구체적으로는 비 압축 5.1ch, 7.1ch 또는 최대 32ch에서 객체 기반 오디오도 전송할 수있게된다. ARC의 구조에서 DTS : X 나 Dolby Atmos까지도 다룰 수있게된다고 말할 것이다.
이것이 가능하게 된 가장 큰 요인은 간단하다. 라고는 HDMI 2.1 오디오 스트림의 전송 대역이 기존의 ARC의 최대 1Mbps 대해 eARC는 최대 37Mbps로 확대 됐기 때문이다.
HDMI 2.1의 새로운 기능 "QMS" "QFT"이란 무엇인가
HDMI 2.1은 기존의 HDMI는 없었다 "Enhanced Refresh Rate"(ERR)이라는 범주의 기능이 충실한다.
ERR 분류 기능 중에서도 특히 게임 팬 등 환영할만한 것이 "Variable Refresh Rate"(VRR)이다.
기존의 HDMI는 24Hz, 30Hz, 60Hz 등 고정 재생률 (≒ 프레임 속도)의 영상 만 제대로 표시하지 못하고, 앞으로 어긋나는 경우 카쿠 대해서 (Stutter)과 화면 균열 (Tearing) 등의 현상에 휩쓸리고 있었다.
이를 개선하기 위해 AMD와 NVIDIA 같은 GPU 메이커 자체 아이디어의 가변 프레임 레이트 표시 기술을 제창 각각 "FreeSync"(AMD) "G-Sync"(NVIDIA)을 발표 한 것을 아는 사람은 많다 것이다. 이 기술은 지금까지 디스플레이 기기 측 주도했다 표시 시스템, 영상 송출 원래 주도의 표시 시스템으로 전환 혁신적인 솔루션 이었지만, FreeSync 및 G-Sync의 2 개의 규격에 상호 호환되지 때문에 사용자가 제품을 선택할 때 "널조각」을 강요 당하게가 된 것이다.
그런데 HDMI 2.1은 AMD의 FreeSync 기술을 기반으로 "VRR"이 표준화 된 것이다.
여기까지는 지난해 "HDMI 2.1이란 무엇인가」의 기사에서도 설명되어 있었던 것이지만,이 ERR 카테고리 기능은 여러 가지가 이들이 이번 CES 프레스 컨퍼런스에서 소개 된 것이다.
우선 그 첫 번째가 "Quick Media Switching"(QMS)이다.
HDMI로 연결된 영상 송출 소스 및 디스플레이 기기에서 영상 송출 업체가 프레임 속도를 전환하거나 또는 해상도를 전환 할 때 기존의 HDMI는 링크 절차를 처음부터 다시 시작하기 위해 화면이 블랙 아웃 하거나 또는 왜곡되거나하고, 심지어 정상적인 표시로 돌아갈 때까지 길게는 1 초 이상 기다려야 될 수 있었다.
QMS는이를 개선하는 것으로, 링크를 그대로 유지하여 블랙 아웃을 회피한다. 게다가, 프레임 속도 및 해상도 변경을 사용자 거의 눈에 띄지 않는 수준으로 즉시 전환 준다.
두 번째는 "QUICK FRAME TRANSPORT"(QFT)이다.
이것은 디스플레이 측의 표시 프레임 속도는 변경하지 않고 영상 송출 원래의 영상 전송 속도를 높일 수있는 구조.
디스플레이 측의 표시가 60Hz (60fps)이었다고 디스플레이 측은 다음 표시 할 영상 프레임을 기다리는 것이지만, 영상 송출 측이 좀처럼 그것을 보내주지 않는다. 이것은 게임기 나 PC 등에서 렌더링 부하 너무 높은 영상을 렌더링 할 때 등에 일어날 수있다. 그럴 때 디스플레이 측은 이전 영상 프레임을 표시하면서 다음 프레임을 기다리며, GPU 측 그림이 되는대로 그것을 프레임 속도보다 빠르게 디스플레이 측에 전송한다. 기다렸다 디스플레이 측은 이에 즉시 표시한다.
디스플레이 기기 측의 패널 구동 속도가 표시 프레임 속도보다 빠르면 표시 자체는 사실상 가변 프레임 속도 표시는되지만, 디스플레이 기기 측 으로서는 고정 프레임 속도 그대로 표시를 행하고있는 것이다 .
이 방법은 가상 현실 (Virtual Reality) 등의 HMD 영상을 타임 워프 처리와 함께 표시 할 때 편리합니다. 머리의 움직임 감지 및 영상 표시를 비동기 적으로 수행하면서도 그 지연을 단축하는 효과가 노릴 때문이다.
게임을 표시하면 자동으로 TV 디스플레이가 "게임 모드"
최근 TV는 게임기 등을 연결하여 액션 성, 실시간 성이 높은 게임을 플레이 할 때를 위해 영상 엔진 고화질 작업을 취소하는 등 지연을 감소시키는 '낮은 대기 모드 " 나 「게임 모드」를 갖추는 기종이 증가하고있다.
지연을 허용하고 고화질을 우선하는 일반 모드와 낮은 지연을 추구 한 게임 모드를 구사할 때, 아무래도 리모콘 조작 한번으로 전환 할 수 없으며, TV 제품 메뉴에 기어 들어 조작해야만 하기도한다. 이것은 지루한 작업이다.
그래서 HDMI 2.1에 탑재 된 새로운 기능이 "AUTO LOW LATENCY MODE"(ALL MODE)이다.
게임 등의 콘텐츠를 볼 때 HDMI 2.1 측의 제어를 사용하여, TV / 디스플레이에 대해 낮은 지연 모드로의 전환을 요청할 수있다.
물론, TV 나 디스플레이 측으로서 그러한 HDMI 2.1 측의 요청을 무시할 수도 있지만, 예를 들어 PS4와 Xbox One과 같은 게임도 영화 콘텐츠의 재생에도 대응 한 기기에서는 게임 플레이시에는 낮은 지연 모드, 동영상 재생시 고화질 모드를 자동으로 전환 해주게되면 편리 성은 높다고 할 수있다.
eARC는 HDMI 2.0 대응의 AV 앰프로도 사용할 수 있나요?
CES 회장의 사우스 홀에있는 HDMI 부스에서는 프레스 컨퍼런스에서 발표 된 최신 HDMI 기술 프로덕션 데모가 공개되어 있었다.
우선 앞의 eARC 데모이다. 부스에서 행해지고 있던 것은 현재 AV 앰프에 대해 펌웨어 업데이트를 행하는 것으로 (HDMI 2.1 8K 전송 등 풀 스펙에 대응 할 수 없지만) 미래 나올 예정의 HDMI 2.1 대응 TV와 함께 때 eARC 기능을 이용할 수있게된다 ......라는 내용.
HDMI 2.1 대응 TV의 HDMI 입력 단자는 최대 48Gbps의 대역폭을 활용 해 8K 영상과 최대 37Mbps의 사운드 스트림이 전송되는데,이 텔레비전 eARC 대응 HDMI 단자와 연결 한 현재 HDMI 2.0 세대 AV 앰프의 ARC 지원 HDMI 단자에 대해서는 HDMI2.0 세대로 취급 5.1ch, 7.1ch의 멀티 채널 비 압축 오디오 및 최대 32ch에서 객체 기반 오디오를 전송할 수 있다는 것이다.
보기 수수한 전시이지만, "HDMI 2.1 기기가 출시되었을 때, 무엇에서 무엇까지 HDMI 2.1 기기 교체 않고도 eARC 기능은 현재 AV 앰프로도 사용할 수 있을지도 모른다"라고 가능성을 느낌 하자 좀처럼 꿈이있는 데모 인 것이었다.
HDMI 2.1 인터페이스 칩의 프로덕션 데모 공개
새로운 규격으로 발표되었다 HDMI 2.1하지만 그 운용 이랄까 활용에는 HDMI 2.1 호환 인터페이스 프로세서 칩이 없으면 '그림의 떡'상태이다.
"대응 송신기 칩, 수신기 칩 언제 나올 것인가」는 지난해 2017 년 1 월의 CES시 HDMI 2.1 발표 때부터 모두가 걱정하고 있던 것이지만, 올해 CES에서는 제품화 칩의 전송 데모 부스에서 공개됐다.
개발을 담당 한 것은 HDMI 관련 칩 개발에 입증 된 Silicon Image 사에서 스핀 아웃 한 회원으로 설립 된 invecas 이다.
데모 내용은 invecas 개발 한 HDMI 2.1 대응의 송신기 IP 칩 8K / 60Hz 영상을 송출 수신기 IP 칩에서이를 수신하여 디스플레이 측에 출력하고, 여기에 포함 된 오디오 스트림은 eARC 기능 을 활용하여 AV 앰프에 출력하는 것.
8K / 60Hz 영상은해도 4K (3,840 × 2,160 도트)를 나란히했다 수평 8K (7,680 × 2,160 화소) 영상이며, 색상 포맷은 불명하지만, DSC (Display Stream Compression) 압축도 적용하고 없다. 더 보충하면 이번 데모에 이용한 프로토 타입 칩에 한해서는 DSC 논리는 들어 있지 않고, 그러므로 8K / 120p 등의 영상 전송 테스트는 수행 할 수 없다는 것이었다.
하지만이 IP를 탑재 한 HDMI 2.1 인터페이스 칩은 2018 년 내에 양산되어 출시 될 전망이라고한다. 빠르면 올해 안에 HDMI 2.1 대응의 시판 제품에 뵐처럼 될지도 모른다.
DSC의 성능을 검증 할 수있는 데모
HDMI 2.1의 이론 성능 데이터 전송 대역폭은 최대 48Gbps. "HDMI 2.1이란 무엇인가」에서도 설명했듯이, 8K / 60fps 영상을 HDMI 전송 방식으로 전송하려고하면 RGB888에서 72Gbps의 대역폭이 필요하며, 48Gbps에서는 도저히 부족하다. 덧붙여서, 48Gbps로 보낼 8K / 60fps 영상은 YUV420 컬러까지된다.
이 부분을 정리 한의 그림이된다.
그럼 왜 HDMI 2.1 '8K의 120fps까지 보낼 수 "라고 호언 수 있을까라고하면, DSC라는 기술에 의존하고 있기 때문이다.
DSC (Display Stream Compression)는 DPCM (Delta Pulse Code Modulation)와 ICH (Indexed Color History)를 기반으로 한 실시간 성이 뛰어난 압축 기술에서 설정 한 압축 안정된 압축 결과를 얻을 수있는 특징을 가진다.
그러나 압축 된 데이터는 원래 데이터는 돌아 오지 않는 이른바 롯시의 (어느 정도의 열화를 허용 한 후 활용) 영상 신호 압축 기술된다. MPEG 계열의 같은 과거로부터 현재 영상 프레임 간의 상관 관계를 이용한 압축 기술은 원본 데이터에 수백 분의 1까지 압축이 가능하지만, DSC는 시간 방향으로 전송되고있어 올 한 차원 데이터 스트림의 압축이므로 고작 몇 분 정도의 압축률에 머문다. 대신 낮은 지연율의 고속 실시간으로 압축을 풀어서있는 이점이있다.
참고로 아래는 HDMI 2.1에서 전송 가능한 대표적인 영상 해상도 / 프레임 레이트의 목록이지만, 빨간색으로 기재되어있는 형식은 HDMI 2.1에서 전송하기 위해서는이 DSC 기술의 이용이 불가피하다. 필수 인 것이다.
여기서 궁금한 것은, DSC 압축 비가역성의 품질이다.
DSC 압축 한 것으로, 데이터를 해독 할 때 일정량의 오차를 가지게된다. 일단 HDMI 사양 측의 명분으로는 "인간의 시각으로는 판별 할 수없는 수준의 차이"라고 어필하고있다.
그래서 "정말 판별 할 수없는 것인가」를 체험 할 수있는 테스트 데모 부스에서 진행되고 있었다. 아래의 이미지가 그 시험의 일부 모습으로, 화면의 상단은 테스트 이미지를 표시 한 것이며, 아래 왼쪽이이 테스트 이미지의 원시 데이터와 DSC 압축 열기를 거쳐 오차를 포함한 이미지와의 차이 값을 시각화 한 것이된다.
원본 이미지의 오차가 0이라면 어두운 색이 오차가 크면 그 절대치가 밝은 점으로 표현된다. 보시다시피 거의 새까맣게되어있는 것을 알 것이다.
한편,이 사진 아래 오른쪽은 매우 밝은 밝은 점의 집합체로 보일 것이다.
이것은 차이가 볼 수 있도록 이미지 아래 왼쪽의 결과를 16 배에 바이어스를 걸어 일부러 표면화 보이고있다 것이된다.
차이 값을 16 배까지 확대해야 표면화하지 않을 정도의 오차 밖에 없다고 말하는 것은 확실히 HDMI 2.1 규격이 주장하는 '시각에 거의 차이가 없다 "라는 것이 신빙성이 있고 그렇지 있다.
덧붙여서,이 DSC 로직의 IP 코어를 개발 한 것은 반도체 IP 기업의 Hardent이다. Hardent이 DSC 로직 데모 외에, DSC에 의한 압축 또는 해독 배포시 오류를 발생되었을 경우의 처리를 행하는 오류 정정 로직 데모도 시연했다.
아날로그 데이터라면 몰라도 디지털 데이터의 오류는 전체 소음이 경향이 있고 이것이 이미지 데이터라는 것이 될 수도 있고, 당연히 화면은 모래 폭풍으로 표시되어 버린다.
DSC의 일차원 데이터 스트림 압축 알고리즘의 특성상 압축 단위는 라인 바이 라인이 발생 오류 라인 단위와 같은 국소적인 범위에 한정되는 것. 이러한 특성을 살려, 화질 열화는 어쩔 수 없다고해도, 모래 폭풍 표시가되지 않도록 처리하는 회사의 오류 정정 성능을 보여 주었다.
구체적으로는 인근의 라인 상을 복제하거나 또는 인근의 라인 상을 회수하고 확산 등의 일을하는 것 같다. 세세한 기능의 데모는 있었지만 그만큼 HDMI 2.1이 현실적인 것이되고 있다고 느끼게하는 내용을 담고 있었다.
USB Type-C가 HDMI로 변신 "HDMI Alt Mode USB Type-C '가 드디어 제품화
2016 년 사양이 발표 된 후 오랫동안 이후 音沙汰이 없었다 "HDMI Alt Mode USB Type-C '가 드디어 2018 년부터 제품화되는 것이보고되어 실제로 부스에서 데모도 행해졌 다.
"HDMI Alt Mode USB Type-C '는 USB Type-C 단자를 HDMI 단자로 이용할 수 있도록하는 표준. 한쪽이 USB Type-C에서 상대방이 HDMI 단자는 만우절 재료와 같은 케이블이 올해 현실화되는 것이다.
덧붙여서,이 "HDMI Alt Mode USB Type-C '는 HDMI2.0a / b 상당의 기능에 그쳐 현재는 HDMI 2.1을 전송하는 표준은되어 있지 않은 점에 유의하고 싶다. 단, HDMI2.0a / b 상당한 때문에 HDR10 지원 4K / 60p 영상까지 전송할 수있다.
기존의 PC 나 스마트 폰의 USB Type-C 터미널이 케이블을 사용하여 HDMI 출력 대응이되는 것은 아니고,이 "HDMI Alt Mode USB Type-C '모드를 지원하는 USB Type-C 터미널에 제한된다. 비 대응의 USB Type-C 단자에이 케이블을 잘못 연결해서 각각의 장비가 손상 될 수는 없지만, 아무것도 보이지 않는다. 혼란과 문제를 피하기 위해 "HDMI Alt Mode USB Type-C '대응 단자에는 HDMI 로고 단자 부근에 붙이는 등의 명시 표기를하고 싶다고 부스에 있던 담당자는 말하고 있었다.
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