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DVI / HDMI 케이블 전송시스템의 구성

CCTV뉴스l승인2010.02.02 00:00:00

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글 / 박 영 환 대표 AVC코리아 (www.avcorea.com)

디지털영상기기의 다양화와 대중화 속에 이제 DVI 케이블과 HDMI 케이블은 단지 방송 기술인이나 AV설계자 뿐만이 아닌 일반인들도 손쉽게 접할 수 있는 비디오케이블이 되었다.

과거 우리가 PC그래픽카드와 CRT모니터를 연결해주던 케이블은 대부분이 VGA 케이블이다. 현재에도 수많은 PC 모니터와 프로젝터 등에 사용빈도가 높아 다양한 VGA 케이블과 전송장치가 나와 있다. 하지만 이는 아날로그 비디오케이블이며 사용빈도는 조금씩 줄어들고 있는 추세이다.

  

D-SUB 15핀 방식의 VGA케이블 , 카나레 V5-1.5C VGA 케이블

2000년 초기부터 디지털방식으로 VGA케이블 (혹은 RGB케이블)을 대체할 수 있는 케이블이 나왔는데 가장 대표적인 디지털 비디오케이블이 DVI 케이블이다.

DVI란 DVI (D)igital (V)ideo (I)nterface의 약자로서 VGA, 컴포넌트, S-VHS, 컴포지트 비디오 등 기존 아날로그 비디오 포맷보다 높은 해상도와 디지털 전송방식으로서 고화질 구현이 가능하다. 가장 쉽게는 DVI 단자를 지원하는 PC의 그래픽카드와 LCD 모니터를 연결할 때 사용한다.

  

1080p Full HD 해상도 지원, 미국 DVIGear 1080p SHR DVI 케이블

VGA 케이블의 경우 75옴 동축케이블 5개 구성을 통해서 R,G,B 신호와 H,V의 수평,수직 주파수 신호를 전송해주어 전체 화면을 구성한다. 이에 DVI 케이블은 TMDS 라는 디지털 신호를 전송해주며 UTP 랜케이블과 같은 100옴 임피던스의 데이터케이블 여러 가닥을 사용한다.

그러므로 VGA케이블보다 다수의 핀을 사용하는데 이는 VGA 케이블과 DVI 케이블을 쉽게 구분할 수 있다.

  

DVI-D 싱글 커넥터 숫놈, 암놈

그리고 현재에는 DVI의 영상신호에 음성디지털신호까지 더해준 HDMI 케이블이 대중화 되어있으며 대부분의 디지털영상가전에 적용되고 있다.

  

HDMI 표준케이블, 몰렉스 HDMI 케이블

DVI / HDMI 케이블을 사용할 수 있는 분야는 상당히 넓으며, 앞으로도 더욱 확대 될 것이다.  기본 LCD 모니터, HDTV, 프로젝터, DVD플레이어, 블루레이 및 소니 PS3 나 MS사의 X-BOX360과 같은 게임기에도 DVI 나 HDMI 인터페이스가 제공된다. 현재 출시되는 대부분의 디지털 영상기기들이 DVI 나 HDMI 인터페이스를 채택하고 있다.

추가적으로 방송용 HD모니터나 대형공연장 프로젝터, 관제시스템, 멀티큐브, 의료용 모니터, DID 등 산업 전반에 사용되는 많은 영상디스플레이기기들 또한 DVI 나 HDMI 인터페이스를 사용하고 있다.

그럼 위와 같은 다양한 영상장치와 소스기기들 사이에 어떠한 DVI / HDMI 케이블이 내 시스템에 가장 적합한 것이며, 복수의 영상디스플레이장치를 보여주거나 수 백 미터 이상 떨어져 있는 영상장비와 연결 시에는 어떤 방식을 사용해야 하는지에 대해서 DVI / HDMI 시스템의 구성품과 용도에 대해서 구체적으로 알아보도록 하자.

1. DVI 케이블 / HDMI 케이블

표준 DVI 케이블은 일반인들도 주요 전자상가나 대형 할인 마트 등에서 쉽게 구입할 수 있다. 이는 DVI-D 싱글 방식으로 가장 많이 사용되는 DVI 인터페이스 규격이며 보통 최대전송거리는 5미터 미만, 최대 지원 해상도는 1600×1200 이다. 이는 근접한 PC와 모니터연결이나 셋톱박스와 일반디지털TV 연결에 사용한다.

  

DVI 케이블 표준품으로 안정성과 전송성능이 우수한 몰렉스 DVI케이블

DVI 케이블과 HDMI 케이블은 100옴 임피던스의 데이터케이블을 사용한다. 실시간으로 고속데이터를 전송하는데 해상도가 높아지게 되면 초당 전송해야 할 데이터량이 많아지게 되고 그에 따라 주파수대역도 높아지게 된다. 다시 말해 해상도를 높이거나 전송거리가 길어지게 되면 DVI 케이블의 성능은 저하되고 화면 끊김 현상이 발생하거나 아예 화면이 나오지 않을 수 있다.

DVI 케이블 개발 당시에는 최대전송거리를 5미터로 하였으나 적용할 수 있는 영상디스플레이 장치들이 지속적으로 늘게 되어 최대전송거리를 향상시키기 위해 DVI 케이블에 사용되는 데이터케이블의 성능을 높이거나 리피터(신호증폭기)를 사용하기도 하며, 광光 신호로 변환하여 광케이블로 전송하기도 한다.

  

광光으로 수백미터 DVI 전송이 가능한 오피트정보통신 광DVI 케이블

현 시점에서 가장 높은 해상도는 1080p Full HD (1920×1200) 이다. 최근 1080p Full HD 해상도의 PC 용 WIDE 모니터나 Full HD 디지털TV가 많이 보급되고 있다. 위에서 언급한 일반적인 DVI 케이블로는 2~3미터 내외로만 연결이 가능하다. 이때는 1080p Full HD 해상도를 지원하는 DVI / HDMI 케이블을 사용해주는 것이 신호안정성이나 호환면에서 좋다.

  

1080p Full HD 해상도지원 및 HDMI 1.3A버젼의 DVIGear 1080p HDMI 케이블

특히 HDMI 인터페이스에 경우 2002년 12월 초기 1.1버젼부터 현재 1.3A 및 1.3B 버젼까지 나와있다. 버젼이 높을수록 최대지원 해상도와 성능이 개선되어 있으며 상위 버젼은 하위 버젼을 호환해준다.

1.3 버젼의 경우 10.2 Gbps at 340Mpixels/sec 의 대역폭을 갖고 있으며 480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p, 1440p 비디오 해상도를 지원하고, PCM, DVD-Audio, Super Audio CD, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio 등의 오디오 포맷을 지원한다. 이에 HDMI 장비 연결시에는 HDMI 인터페이스의 버젼을 체크하여 해당 버젼과 호환되는 HDMI 케이블을 사용해야 한다.

  

HDMI 1.3B 버젼의 SL전자 SUNLINE HDMI 케이블

그리고 DVI 케이블과 HDMI 케이블은 영상디지털 TMDS 신호가 호환이 가능하여 DVI-HDMI 케이블 타입 및 변환 젠더를 사용하면 손쉽게 인터페이스 상호연결이 가능하다.

  

몰렉스 DVI-HDMI 타입 케이블

  

몰렉스 DVI-HDMI 변환젠더 2종

2. 장거리 DVI / HDMI 케이블

DVI / HDMI 케이블 시스템의 최대 목표 중 하나는 고해상도의 신호를 얼마만큼 전송할 수 있느냐이다. 최근에는 일반 케이블 방식의 경우에도 1080p Full HD 해상도를 25미터까지 전송할 수 있는 제품이 개발되어 있다.

  

최대 25미터 전송 가능한 TRUEAV 의 High Speed HDMI 케이블

위에서 언급했듯 DVI 와 HDMI 인터페이스가 적용 가능한 분야는 상당히 넓다. 물론 SDI 신호나 RGB 신호를 사용하는 장비들도 있겠지만 경기장의 전광판, 대형공연장의 프로젝터, 각종 전시장 등 디지털 디스플레이가 설치되는 곳이라면 DVI / HDMI 인터페이스는 필수적이다.

그럼 현재까지 개발되어 있는 장거리 DVI / HDMI 케이블의 유형과 장점에 대해서 알아보자.

 1)광光 DVI / 광光 HDMI 케이블

가장 많이 사용되는 방식이 광전송 방식이다. DVI 나 HDMI 의 기본신호를 광신호로 변환 (EO모듈) 하여 LC코드 4가닥으로 전송하며, 수신부(OE 모듈)에서 광신호를 다시 DVI / HDMI로 변환해주는 방식이다.

RX / TX 방식으로 광케이블을 통해 광신호로 전송함으로 1080p Full HD 신호는 100미터 내외로, 해상도를 조금 낮추게 되면 최대 500미터에서 1km까지 전송이 가능하다.

  

광전송방식으로 수백미터 전송가능한 오피트정보통신 광 HDMI 케이블

2)IC 증폭회로 내장방식

기존 DVI / HDMI 케이블은 UTP 랜케이블과 같은 데이터케이블을 사용하게 되는데 전송거리가 증가함에 따라 신호레벨은 떨어지게 되고 해상도가 높아지게 된다면 그만큼 전송거리도 짧아지고 신호레벨도 급격하게 떨어진다.

이에 케이블 내부에 IC 칩셋을 삽입하고 DVI 와 HDMI 핀배열 중에는 DC 5V 전원을 포함하고 있는데 이 IC 칩셋을 구동시켜 신호레벨 이득값을 높여 디스플레이까지 DVI / HDMI 신호가 규정치 이내로 전송되도록 하는 방식이 IC 칩셋 내장형 케이블들이다. 상대적으로 광전송 방식에 비해 가격이 저렴하고 에러율도 거의 없어 SI 분야 및 일반 가정용 홈씨어터 시스템에서도 크게 선호되고 있다.

  

1080p Full HD 및 HDMI 1.3ver / HDCP 지원 - IC칩 장거리HDMI 케이블 EHD

 3)신호리피터(증폭기) 외장형

DVI / HDMI 케이블의 내장된 DC 5V 전원이 약하거나 신호증폭기능을 더욱 향상시켜 최대전송거리를 향상시킨 외장형 신호리피터 전송방식도 많이 사용되고 있다. 최대 50미터까지 1080p Full HD 해상도를 지원하며, 신호리피터에 별도 아답터로 전원을 공급해 줌으로써 작동이 안정적이고 추후 리피터가 분리되어 A/S 에도 유리하다.

  

장거리 전송용 Active Cable Extender 장착한 DVIGear 1080p DVI 케이블

 4)기타 방식

광전송방식, IC칩셋방식 다음으로 많이 사용되는 방식이 UTP 랜케이블을 사용하는 방식이다. 변환장치를 통해 DVI 신호를 랜케이블로 전송 가능하게 하여 UTP 랜케이블을 사용, 장거리 전송을 한다. 최근에는 1080p Full HD 해상도를 수 십 미터까지 전송 가능한 방식까지 개발되었다. 이때 랜케이블은 CAT 5E 나 6 등급 이상을 사용해줘야 한다. 물론 변환장비에는 전원이 공급된다.

  

UTP 랜케이블을 사용하여 DVI 신호를 전송해주는 컨버팅 장치

앞에 광光 DVI 전송방식에서도 종전에는 LC 광코드 4가닥을 사용하는 방식이어서 배관배선 작업 및 광케이블 비용이 부담이 되었으나 최근에는 SC 광코드 1가닥으로 신호를 전송해주는 방식이 개발되어 기존 건물 내 광통신 라인이 설치되어 있는 곳이라면 손쉽게 DVI 신호를 전송해줄 수 있는 모듈도 사용되고 있다.

  

SC 광코드 1가닥으로 전송이 가능한 오피트정보통신의 광DVI 모듈

이상으로 DVI 케이블과 HDMI 케이블의 간단한 유형과 장거리 전송방식에 대해서 알아봤다. DVI / HDMI 시스템을 꾸미다 보면 다른 비디오포맷과 마찬가지로 신호를 분배해주거나 다수의 신호를 선택할 필요가 있게 된다. 그리고 DVI / HDMI 신호를 다른 영상포맷과 호환해주기 위한 신호컨버터 등도 사용하게 된다. 이번에는 신호분배기와 셀렉터(스위처) 및 신호컨버터에 대해서 알아보자

3. DVI / HDMI 신호분배기

한 개의 영상신호를 다수의 디스플레이 장치에 동시에 보내주기 위해서 신호분배기가 필요하다. 가장 단순한 형태는 1개의 신호를 입력 받아 2개 이상의 출력신호를 만들어주는 형태로, 일반적인 1:2 분배기, 1:3 분배기, 1:5 분배기 등이 있다.

분배기를 선택할 때 가장 중요한 것은 1개의 신호를 복수의 신호로 분배해주는 것이기 때문에  필연적으로 신호 감쇄가 발생하게 되는데 분배기 내부에 신호감쇄를 보상해주는 회로설계가 충실한 분배기를 사용 하는 것이 좋다.
 
증폭회로의 성능이 미약하다면 분배기가 출력하는 DVI / HDMI 신호는 고성능 케이블로 전송한다고 해도 최대전송거리는 크게 짧아지기 때문이다. 간혹 저급한 분배기의 내부회로 불량이 전체 DVI / HDMI 시스템을 망치는 경우가 빈번히 발생한다.

  

국내 표준 1:2 DVI 분배기인 오피트정보통신의 DD-D12

  
  

HDMI 2 Inout, 8 Outout 분배기, 디지털존 Vickclon 240L

대형 전시장이나 공연장, 관제시스템 등에서는 다수의 입력신호를 활용하여 수십 개의 출력신호를 만들어 줄 필요가 있는데, 이때는 DVI 멀티플렉서를 사용하면 된다. 현재 국내에는 최대 18:18멀티플렉서까지 개발되어 있으며, 제조사를 통해 인스톨 환경에 맞는 상위 멀티플렉서 설계도 가능하다.

이와 같은 DVI 멀티플렉서는 다수의 입출력신호를 제어하기 위한 메뉴얼(수동) / RS-232 제어 / RJ-45(랜) 제어가 가능하며 WINDOWS의 PLUG & PLAY 기능 지원 및 신호증폭이 가능한 CrossPoint 칩셋을 탑재하여 실시간 신호증폭 및 스위칭 및 분배 기능 지원이 가능해야 한다.

  


  

국내외 18:18 DVI 멀티플렉서 표준제품, 오피트정보통신 DS-1818M

4. 신호스위처 / 셀렉터

신호 스위처는 분배기와는 반대로 다수의 디지털영상신호를 1개의 디스플레이장치로 연결하기 위해 사용된다. 스위처는 셀렉터라고도 하며 말 그대로 다수의 신호 중 1개만을 선택해주는 역할을 한다. 신호 스위처 또한 다수의 신호를 프로세싱 함으로 DVI 전용칩셋을 적용하여 신호감쇄에 대한 증폭기능이 필요하다. 그리고 원거리에서도 신호선택제어가 가능하도록 REMOTE 콘트롤도 필수이다.

  

4개의 신호를 입력받아 1개로 선택, 오피트정보통신 DVI 4:1 Switcher

위의 신호분배기와 스위처는 DVI 신호를 예로 들었지만 HDMI 신호도 동일한 방식으로 적용되고 다양한 분배/스위칭 장비들이 소개되어 있다.

5. 신호컨버터

신호컨버터는 종전 아날로그 RGB 신호 및 컴포넌트, S-VHS 나 컴포지트 비디오 등을DVI / HDMI 신호로 변환할 때 사용한다. 물론 낮은 해상도의 아날로그 비디오 신호를DVI 신호로 변환한다고 고해상도 화질이 되지는 않지만 상호 장비 입출력 호환을 위해서 신호컨버터도 DVI / HDMI 시스템에서 자주 사용된다.

  

아날로그 비디오포맷을 DVI 1080i 해상도로 변환, DVIGear DVI-3410A

  

VGA, S-VHS, 컴포지트 영상을 DVI 변환, 오피트정보통신 DAU-B

가장 많이 사용되는 컨버터는 RGB 신호를 DVI 신호로 변환해주는 컨버터이다. 위 타입의 컨버터를 선택 할 때 키포인트는 낮은 VGA 해상도 뿐 만 아니라 SVGA, XGA, SXGA 등 다양한 RGB 해상도를 호환해야 하며 신호 보정 및 증폭기능으로 원활한 DVI 신호출력이 가능 해야 한다.

  

노트북, PC 등의 VGA 신호를 DVI 신호로 변환해주는 컨버터

지금까지 가장 표준적으로 사용되는 DVI / HDMI 케이블과 신호를 분배, 선택, 변환해주는 장비까지 알아보았다. 국내에는 여러 개 브랜드에서 수십 가지 관련 장비들이 소개되어 있음으로 각 장비별 주요포인트를 충분히 검토하여 시스템 구성에 필요한 장비를 선택해야 하겠다.

아래는 추가적으로 DVI / HDMI 인터페이스와 관련된 몇 가지 케이블들이다.

 1)디스플레이포트(DISPLAYPORT) 케이블

디스플레이포트란 차세대 HD규격으로 그 단자형태가 HDMI 와 흡사하나 완전히 다른 인터페이스이다. HD오디오와 HD영상을 무리 없이 입출력하고 USB HUB, WEB CAM 등의 연결이 가능해 편리하고 다양한 PC 연결 기능을 지원한다. 초당 10.2 Gbit/sec 의 포워드 링크채널 지원은 싱글 케이블로 2560×1600의 높은 해상도의 모니터를 지원한다.

  

차세대 HD전송규격인 AVC코리아 디스플레이포트 1.1A 버젼 케이블

 2)미니 HDMI 케이블

미니 HDMI 케이블은 종전 HDMI 과 동일하게 고해상도의 디지털영상신호와 멀티채널 오디오신호를 포터블 디지털기기에서 홈씨어터 시스템 등으로 연결하기 위한 케이블이다. 최근 출시되는 디지털 캠코더나 디지털 카메라 위의 미니 HDMI 인터페이스가 장착 되어지며, 본래 사이즈의 HDMI 단자가 HDMI A 타입이며, 소형기기에 연결되는 미니 HDMI 단자가 HDMI C 타입이다.

  

1080p 해상도지원 및 HDMI 1.3 버젼의 TRUEAV MINI HDMI - HDMI 케이블

 3)DVI-D 듀얼케이블

앞에서 설명한 DVI 케이블과 장비에 사용되는 인터페이스는 모두 DVI-D 싱글 타입이다. DVI-D 싱글타입이 지원하는 최대해상도와 신호대역폭을 두배로 늘리기 위해 두 개의 DVI-D 싱글케이블을 한 개의 DVI 케이블로 접목시킨 것이 DVI-D 듀얼케이블이다. 최대 4.95Gbps or 9.9Gbps의 디지털신호 전송성능을 보유하며 최대전송거리는 10미터 내외이다.

  

세계 표준 DVI-D 듀얼 인터페이스, 미국 몰렉스 DVI-D 듀얼케이블

 4)DVI-I to VGA 변환케이블

DVI 인터페이스 중 DVI-D 싱글 신호와 VGA 신호를 동시에 출력해주는 인터페이스가 있는데 이를 DVI-I 라고 한다. 대부분의 PC 그래픽카드에 장착되어있는 DVI 단자는 DVI-I 이다. DVI-I 단자에 DVI-D 싱글케이블을 연결하면 DVI 신호가 출력되며, VGA변환단자나 변환케이블을 연결하게 되면 VGA신호가 출력된다.

  

방송용 고화질 VGA케이블로 제작된 카나레 DVI-I to VGA 케이블

이상으로 DVI / HDMI 에 추가적으로 사용되는 케이블들에 대해서 알아보았다. 위의 전반적인 내용은 대략적인 DVI HDMI 시스템 구성에 대한 것이며, 구성하고자 하는 시스템에 따라서는 위에서 미처 소개하지 못한 구성품들이 추가적으로 사용될 수 있음을 염두해둬야 한다.

국내에는 세계적으로 DVI / HDMI 시스템 장비나 케이블을 개발하는 주요 전문기업들이 있으며, 세계 주요 브랜드의 제품을 전문적으로 컨설팅 공급해주는 리셀러들도 있다.

가장 추천하는 방법은 위의 각 장비별 특징들을 먼저 파악한 후에 간단한 홈씨어터 설치부터 복잡한 방송 AVSI 현장까지 DVI / HDMI 시스템을 전문적으로 컨설팅해주는 업체를 통해 가장 최적화 된 시스템 구성, 설치하는 것이 최소비용으로 정확한 디스플레이 성능을 100% 발휘하는 방법이 되겠다.

 

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