HDMI 커넥터 기본 사항

비디오 및 오디오 출력을 모두 생성하는 장치는 두 가지 옵션을 제공하는데, 온보드 화면에 이를 디스플레이할 수도 있고 외부 모니터 또는 디스플레이로 신호를 전송할 수도 있습니다. 두 번째 옵션을 제공하기 위해서는 커넥터가 통합된 케이블 시스템이 필요합니다.

이 기사 섹션에서는 지난 몇 년에 걸친 상호 연결 기술의 진화에 대해 간략하게 설명합니다(그림 1). 이는 1956년 텔레비전용 콤포지트(Composite) RCA 표준의 도입으로 시작되었으며, 1979년에 VCR과 가정용 컴퓨터용 S-Video가 채택되고 1987년에는 IBM PC용 VGA를 수용하는 등으로 발전을 거듭해 왔습니다. 이후 1990년대에는 콤포넌트(Component) RCA와 DVI로 발전합니다. DVI를 제외하고, 이러한 표준들은 주로 아날로그 케이블 연결을 사용하여 오디오 또는 비디오 신호를 개별적으로 전송할 수 있었습니다. 본질적으로, 운영 호환성을 보장하기 위해서는 여러 개의 케이블이 필요했습니다.

그림 1: 오디오 및 비디오 커넥터 발전의 역사(이미지 출처: Same Sky)

DVI는 디지털 비디오를 지원함으로써 그 분야의 발전에 이바지했습니다. 하지만 오디오와 비디오를 모두 동시에 전송하려는 사용자는 여전히 최대 5개의 케이블을 사용해야 했습니다. 2002년에 이러한 여러 케이블을 하나로 통합한 HDMI 1.0(고화질 멀티미디어 인터페이스) 표준이 등장하면서, 획기적인 변화가 일어났습니다.

이러한 진화를 통해 HDMI는 오늘날 가정과 직장 환경에서 오디오-비디오 신호 전송을 위해 가장 많이 사용되는 형식 중 하나가 되었습니다. 이 기사에서는 HDMI 표준, 커넥터 유형, 기능 등의 지속적인 발전에 대해 자세히 살펴봅니다.

HDMI 표준 개요

오리지널 HDMI 표준은 2002년 처음 시작된 이래로 12번의 업데이트를 거치며 더 빠른 속도, 대역폭 증가, 해상도 향상, 새로운 동보 통신 형식 지원, 다양한 커넥터 크기 등의 개선된 기능을 제공해 왔습니다.

HDMI 포럼에서 처음 개발한 HDMI 1.0은 오디오 및 비디오 전송에 필요한 복잡한 케이블을 간소화하는 동시에 기능을 향상시키는 것을 목표로 했습니다. 이 사양은 단일 케이블, 디지털 오디오 및 비디오 커넥터 인터페이스 시스템의 기본 기능을 간략하게 설명합니다. 시간이 지남에 따라, HDMI 기술은 초고화질 디스플레이를 수많은 소비자 가전, PC, 모바일 장치, 자동차, 상업용 AV 장비 등과 원활하게 연결하는 주요 디지털 인터페이스로 발전했습니다.

가장 최신 표준인 HDMI 2.1은 2017년 11월에 도입되었으며, 최대 10K에 이르는 다양한 고해상도 및 재생률을 지원합니다. 또한 하이 다이나믹 레인지(HDR) 형식을 지원하며 최대 48Gbps의 대역폭 성능을 제공합니다. 특히, 이러한 발전에도 불구하고 물리적 커넥터 자체는 변하지 않았습니다.

표 1: HDMI 표준 발전 및 사양(이미지 출처: Same Sky)

일반적인 커넥터 유형

HDMI 케이블은 전력, 접지 및 추가 저속 장치 통신 채널을 위한 개별 도체들과, 비디오 신호 전송을 위한 여러 차폐된 연선으로 구성됩니다. HDMI 커넥터는 케이블을 종단하고 사용 중인 장치와 연결을 설정하는 역할을 합니다. 이 커넥터는 사다리꼴 모양으로, 양쪽 모서리에 홈이 파여 있어 삽입 시 정확하게 정렬할 수 있으며, USB 커넥터와 다소 유사합니다. HDMI 표준에는 다음과 같은 다섯 가지 커넥터 유형이 있습니다(그림 2).

• A형(표준): 19개의 핀과 3개의 차동 쌍이 장착된 이 커넥터의 크기는 13.9mm x 4.45mm이며, 암 버전이 약간 더 큽니다. DVI-D와의 전기적 하위 호환성을 지원합니다.
• B형(듀얼 링크): 29개의 핀과 6개의 차동 쌍으로 구성된 이 커넥터의 크기는 21.2mm x 4.45mm입니다. 초고해상도 디스플레이에 사용하기 위한 용도로 고안되었지만, 크기 때문에 실제 제품에 사용된 적은 없습니다. 이 커넥터도 DVI-D와의 전기적 하위 호환성을 계속 지원합니다.
• C형(미니): A형(표준)에 비해 크기는 10.42mm x 2.42mm로 더 작지만, 기능은 동일하며 19핀 구성을 갖추고 있습니다. 휴대용 장치를 위해 설계되었습니다.
• D형(마이크로): 5.83mm x 2.20mm의 콤팩트한 크기에 19개의 핀이 장착되어 있습니다. 마이크로 USB 커넥터와 유사하며, 소형 휴대용 장치에 알맞게 제작되었습니다.
• E형(차량용): 진동으로 인한 분리를 방지하는 잠금 탭과 습기와 오염을 방지하는 쉘로 제작되었습니다. 자동차 응용 제품을 위해, 소비자용 A/V 제품과의 인터페이스를 지원하기 위한 계전기 버전이 제공됩니다.

이러한 모든 커넥터 유형은 수/암 버전으로 제공되므로 다양한 연결 요구 사항에 유연하게 대응할 수 있습니다. 직사각형 또는 직각으로 제공되며, 방향은 가로 또는 세로일 수 있습니다. 암 커넥터는 통상적으로 소스 및 수신 장치에 모두 통합되어 있습니다. 또한 어댑터와 커플러는 쉽게 액세스할 수 있어, 다양한 연결 구성을 수용할 수 있습니다. 까다로운 환경의 응용 제품을 위해, 열악한 조건에서도 내구성과 신뢰성이 보장되는 러기드 커넥터 버전도 제공됩니다.

그림 2: HDMI 커넥터 유형(이미지 출처: Same Sky)

HDMI 핀 구성

B형을 제외한 다양한 HDMI 커넥터 유형에는 모두 19개의 핀이 있습니다. 그러나 전달되는 신호의 핀 구성은 유형에 따라 다르므로 특정 유형 내에서는 하위 호환성이 존재합니다. 그러나 케이블을 설계하거나 조립할 때는 다양한 신호에 올바른 핀 수를 사용할 수 있도록 주의를 기울여야 합니다. 서로 다른 유형의 커넥터는 서로 결합할 수 없으므로, 교차 연결 문제가 발생하지 않습니다.

아래 그림 3은 통상적인 A형 핀 구성을 보여줍니다. 개별 핀은 데이터 신호, 클록 신호, 저전압 전력, 제어 신호, CEC 또는 HEC를 전달할 수 있습니다.

그림 3: HDMI 핀 구성(이미지 출처: Same Sky)

일반적인 케이블 유형

HDMI 케이블은 다음과 같은 다양한 유형으로 제공됩니다.

• HDMI 카테고리 1 - 표준 속도 케이블:
  • 표준(카테고리 1): 기본 HDMI 케이블
  • 이더넷 포함 표준(카테고리 1): 표준 케이블과 동일하지만 이더넷 채널이 통합되어 있습니다.
  • 표준 차량용(카테고리 1): 기본 케이블 요구 사항을 충족하나, 자동차 응용 제품용으로 맞춤화됩니다.
• HDMI 카테고리 2 - 고속 케이블:
  • 고속(카테고리 2): 고해상도 비디오 신호 전송에 사용됩니다.
  • 이더넷을 통한 고속(카테고리 2): 고속 케이블과 유사하나, 이더넷 기능이 탑재되어 있습니다.

최종 설계 고려 사항

HDMI 장치와 관련된 PCB 레이아웃에서는 누화를 완화하고 신호 무결성을 유지하는 데 주의를 기울여야 합니다. 연선을 사용하는 설계에도 주의를 기울여야 합니다. 연선을 사용하는 케이블은 감쇠로 인해 특히 50피트 근처의 거리에서 신호 손실이 발생할 수 있습니다. 이 범위를 확장하기 위해 HDMI 연장기를 사용하면 300피트까지 거리를 늘릴 수 있습니다.

또한 HDMI 기술은 여러 장치를 동시에 구동하는 데는 적합하지 않습니다. 여러 신호를 별도의 장치로 전송하는 기능이 없으며, 서라운드 및 스테레오 오디오 신호를 동시에 전송할 수 없습니다.

결론

HDMI 연결 기술은 고품질의 고대역폭 오디오 및 비디오 신호를 동시에 수용하면서 복잡한 케이블을 간소화하고 시스템을 단순화하는 데 탁월한 솔루션입니다. 표준의 발전으로 인해 데이터 전송 속도와 대역폭이 향상되고 이더넷과 같은 중요한 기능이 통합되었습니다. 이 시스템을 구성하는 커넥터와 케이블은 홈 엔터테인먼트, 직장 내 통신, 상업 및 산업 분야 등 다양한 영역에서 널리 사용되고 있습니다. Same Sky는 엔지니어의 AV 신호 설계 요구 사항을 지원하는 다양한 HDMI 리셉터클 커넥터를 보유하고 있습니다.