모바일 고선명 링크
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1. 개요
모바일 고선명 링크(MHL)는 HDMI 표준을 기반으로 하는 모바일 기기용 인터페이스 기술이다. 2008년 실리콘 이미지가 TMDS 기술을 기반으로 개발했으며, 2010년 MHL 컨소시엄이 설립되어 MHL 1.0 사양이 발표되었다. MHL은 고화질 영상 및 음성 전송, 기기 충전, 원격 제어 등의 기능을 제공하며, USB Type-C, micro-USB 등 다양한 단자를 지원한다. MHL은 여러 버전을 거치며 발전해왔으며, 각 버전별로 해상도, 대역폭, 지원 기능 등이 향상되었다. 슬림포트는 MHL의 대안 기술이다.
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모바일 고선명 링크 | |
---|---|
개요 | |
이름 | 모바일 고선명 링크 (Mobile High-Definition Link) |
약자 | MHL |
종류 | 디지털 오디오/비디오/데이터 단자 |
핫플러그 | 예 |
외부 연결 | 예 |
설계일 | 2010년 6월 |
개발 | | titlestyle = background:transparent;text-align:left;font-weight:normal; |
핀 수 | |
MHL 1, 2, & 3 | 5핀 |
superMHL | 5/24/32핀 |
2. 역사
MHL 표준은 HDMI 표준 개발에 참여했던 실리콘 이미지가 2008년 소비자 가전 전시회(CES)에서 선보인 모바일 인터커넥트 기술 시연에서 시작되었다.[31][4][5] 당시 "Mobile High Definition Link"로 불린 이 기술은 MHL 연합체가 발표한 표준의 기반이 되었다.[32][6]
2009년 9월 관련 작업 그룹이 발표되었고,[33][7] 이듬해인 2010년 4월에는 노키아, 삼성, 실리콘 이미지, 소니, 도시바 5개 회사가 모여 MHL 연합체를 공식 설립했다. 같은 해 6월 MHL 사양 버전 1.0이 발표되었고,[8] 12월에는 적합성 테스트 사양(CTS)이 공개되었다.[35][9]
MHL 기술을 탑재한 첫 상용 제품은 2011년 5월부터 시장에 출시되기 시작했으며,[10] 최초의 MHL 지원 스마트폰은 2011년 모바일 월드 콩그레스에서 발표된 삼성 갤럭시 S II였다.[11][12] MHL 기술은 빠르게 확산되어, 2014년에는 MHL 지원 기기 출하량이 5억 대를 넘어섰다고 발표되었다.[36][13]
2. 1. 개발 배경
HDMI 표준을 세운 기업들 가운데 하나인 실리콘 이미지는 2008년 1월 소비자 가전 전시회(CES)에서 TMDS 기술을 기반으로 한 모바일 인터커넥트를 시연하였다.[31][4][5] 이 인터페이스는 시연 당시 "Mobile High Definition Link"로 불렸으며, MHL 연합체가 발표한 구현체의 선구자격이 되는 것이었다. 실리콘 이미지는 해당 초기 기술을 대량으로 출하하지는 않았으나, 작업 그룹을 시작하는 방식으로 사용했다고 언급했다.[32][6]워킹 그룹은 2009년 9월에 발표되었으며,[33][7] MHL 연합체는 2010년 4월 노키아, 삼성, 실리콘 이미지, 소니, 도시바에 의해 설립되었다. MHL 사양 버전 1.0은 2010년 6월에 출시되었고,[8] 적합성 테스트 사양(CTS)은 2010년 12월 21일에 발표되었다.[35][9]
2011년 모바일 월드 콩그레스에서 삼성 갤럭시 S II가 최초의 MHL 지원 모바일 기기로 발표되었다.[11][12] 2011년 5월부터 MHL 기반 제품들이 시장에 모습을 드러내기 시작했다.[10] MHL은 2014년에 표준이 만들어진 이후 MHL 지원 제품이 5억 개를 넘어섰다고 발표하였다.[36][13]
2. 2. 버전별 역사
HDMI 표준을 세운 기업 중 하나인 실리콘 이미지는 2008년 1월 소비자 가전 전시회(CES)에서 TMDS 기술 기반의 모바일 인터커넥트를 시연했다.[31] 이 기술은 "Mobile High Definition Link"라는 이름으로 소개되었으며, 이후 MHL 연합체가 발표한 표준의 기반이 되었다.[32] MHL 워킹 그룹은 2009년 9월에 발표되었고,[33] 2010년 4월 노키아, 삼성, 실리콘 이미지, 소니, 도시바가 MHL 연합체를 설립했다. MHL 사양 버전 1.0은 2010년 6월에 공개되었으며,[34][35] 2011년 5월부터 관련 제품들이 출시되기 시작했다. 2014년 기준으로 MHL 지원 제품은 5억 개를 넘어섰다.[36]다음은 MHL 버전별 주요 특징이다.
버전 | 출시 시기 | 최대 해상도/주사율 | 최대 충전 전력 | 주요 특징 |
---|---|---|---|---|
MHL 1.0 | 2010년 6월 | 720p/1080i 60Hz | 2.5 W | HDCP 1.4, 7.1채널 LPCM 오디오, RCP (CEC 기반 원격 제어) |
MHL 2.0 | 2012년 4월 | 720p/1080i 60Hz (3D), 1080p 24Hz (3D) | 7.5 W | 3D 비디오 지원, 충전 전력 증가 (최소 4.5 W) |
MHL 3.0 | 2013년 8월 | 4K (3840x2160) 30Hz | 10 W | 대역폭 증가(6 Gbit/s), HDCP 2.2, 돌비 트루HD/DTS-HD 마스터 오디오 지원, HID 지원, 고속 양방향 데이터 채널 (75 Mbit/s) |
superMHL 1.0 | 2015년 1월 | 8K (7680x4320) 120Hz HDR | 40 W | HDR, Rec. 2020 색 영역, 돌비 애트모스/DTS:X 객체 기반 오디오, superMHL 커넥터, 다중 레인(최대 36 Gbit/s), VESA DSC 1.1, 충전 전력 대폭 증가 |
모바일 고선명 링크(MHL)는 스마트폰이나 태블릿 같은 모바일 기기를 TV나 모니터 등 큰 화면에 연결하기 위해 개발된 기술이다. HDMI를 기반으로 하지만, 모바일 환경에 맞게 몇 가지 중요한 특징을 가지고 있다.
=== MHL 1.0 ===
2010년 6월에 출시된 MHL 1.0은 최대 720p/1080i 60Hz의 비압축 HD 비디오(RGB 및 YCbCr 4:2:2/4:4:4 픽셀 인코딩)를 지원했다.[1] 1080p 60Hz(YCbCr 4:2:2) 지원은 이후 버전 1.3에서 추가되었다.[37] 이 버전은 표준 SD(Rec. 601) 및 HD(Rec. 709) 색 공간과 더불어 HDMI 1.3 및 1.4에서 도입된 xvYCC, sYCC601, Adobe RGB, AdobeYCC601 등의 색 공간도 지원했다.[19] 오디오는 192kHz 24비트 LPCM 8채널(7.1 서라운드 사운드)을 지원하며, HDCP 1.4 콘텐츠 보호 기능을 갖췄다. 또한, 연결된 모바일 기기에 최소 2.5 W (5 V/500 mA)의 전력을 공급하여 충전할 수 있었다. MHL 사이드밴드 채널(MSC)은 TV 리모콘으로 모바일 기기를 제어(RCP 기능, CEC 기반)하거나 모바일 기기에서 TV 콘텐츠 재생을 관리하는 기능을 포함한다.[19]
=== MHL 2.0 ===
2012년 4월에 도입된 MHL 2.0은 최소 충전 전력을 4.5 W (5 V/900 mA)로 높였고, 선택적으로 최대 7.5 W (5 V/1.5 A)까지 지원했다. 3D 비디오 지원이 추가되어 720p/1080i 60Hz 및 1080p 24Hz 3D 비디오 모드를 지원했다. 추가적인 MHL 사이드밴드 채널(MSC) 명령어도 포함되었다.
=== MHL 3.0 ===
2013년 8월에 발표된 MHL 3.0은 4K UHD (3840 × 2160) 30Hz 비디오를 지원하며 최대 대역폭을 3 Gbit/s에서 6 Gbit/s로 두 배 늘렸다. 4K 해상도를 위한 YCbCr 4:2:0 픽셀 인코딩이 추가되었고, 최대 충전 전력은 10 W (5 V/2 A)로 증가했다.[19] 돌비 트루HD 및 DTS-HD 마스터 오디오와 같은 압축 무손실 오디오 형식을 지원하게 되었다.
또한, 양방향 데이터 채널 속도를 1 Mbit/s에서 75 Mbit/s로 크게 향상시켜 4K 비디오 전송과 동시에 HID(마우스, 키보드, 터치스크린, 게임 컨트롤러 등) 사용이 가능해졌다.[21] 동시 다중 디스플레이 지원, 새로운 명령어를 포함한 향상된 원격 제어 프로토콜(RCP), HDCP 2.2 콘텐츠 보호 기능도 추가되었다.
=== superMHL 1.0 ===
2015년 1월에 소개된 superMHL 1.0은 8K UHD (7680 × 4320) 120Hz의 HDR 비디오를 지원하며, 넓은 색 영역(Rec. 2020)과 48비트 딥 컬러를 지원한다.[2][22][23] 돌비 애트모스 및 DTS:X와 같은 객체 기반 오디오 형식을 지원하고 오디오 전용 모드도 제공한다. RCP 기능은 여러 MHL 장치(TV, AVR, 블루레이 디스크 플레이어 등)를 하나의 리모컨으로 제어할 수 있도록 확장되었다.
최대 충전 전력은 40 W (20 V/2 A)까지 지원하며, 미래의 대역폭 확장을 고려한 양면 32핀 superMHL 커넥터를 도입했다. 대역폭 증가는 각 레인이 6 Gbit/s로 작동하는 여러 개의 A/V 레인을 사용하여 이루어지며, 장치 및 커넥터 유형에 따라 최대 6개의 A/V 레인(총 36 Gbit/s)을 지원한다.[2] 예를 들어, Micro-USB 및 HDMI Type-A는 1개 레인, USB Type-C는 최대 4개 레인, superMHL 커넥터는 최대 6개 레인을 지원한다.
superMHL은 가변적인 레인 수 지원과 더불어 VESA의 시각적 무손실 압축 표준인 DSC(Display Stream Compression) 1.1을 지원한다. 이를 통해 사용 가능한 레인의 대역폭이 비디오 스트림 속도보다 낮을 경우, 최대 3:1 압축률로 대역폭을 절약할 수 있다.[2] 예를 들어, DSC 3.0배 압축을 사용하면 단일 레인(Micro-USB/HDMI Type-A)으로도 4K 60Hz 전송이 가능하다.[2] superMHL은 micro-USB(소스 전용), HDMI Type-A(싱크 전용), USB Type-C[24](소스/싱크), superMHL 커넥터(소스/싱크) 등 다양한 커넥터를 지원한다.[2]
3. 주요 특징
주요 특징은 다음과 같다.
MHL 기술은 시간이 지나면서 발전하여, 버전 2.0에서는 충전 기능이 강화되고 3D 영상 지원이 추가되었다.[38] 이후 등장한 superMHL 규격은 USB Type-C 단자를 지원하며 더 높은 해상도와 빠른 화면 전환율, 더 강력한 충전 기능을 제공했지만, USB Type-C 자체의 영상 출력 기능 때문에 널리 사용되지는 않았다.
3. 1. 기술적 특징
모바일 고선명 링크(MHL)는 주로 스마트폰, 태블릿과 같은 모바일 기기를 TV나 모니터 등 외부 디스플레이 장치에 연결하기 위해 고안된 HDMI의 변형 기술이다.[14] MHL은 HDMI와 여러 기술적 특징을 공유하지만, 모바일 환경에 최적화된 몇 가지 중요한 차이점을 가진다.
HDMI와 마찬가지로 MHL은 고선명 비디오와 최대 8채널 서라운드 사운드를 무압축 형태로 전송하며, 콘텐츠 보호를 위해 HDCP 암호화를 사용한다. 또한, 소비자 가전 제어(CEC) 기능을 지원하여 연결된 기기 간의 제어를 가능하게 한다.
그러나 MHL은 HDMI의 19개 핀 대신 5개의 핀만을 사용하여 신호를 전송한다. 이 5개의 핀은 데이터 전송을 위한 한 쌍의 차동 쌍, 양방향 제어 신호를 위한 제어 버스(CBUS), 모바일 기기 충전을 위한 전원 공급 라인, 그리고 접지로 구성된다. 핀 수가 줄어든 덕분에 MHL은 일반적으로 모바일 기기에 널리 사용되는 5핀 마이크로 USB 단자와 포트를 공유할 수 있다.[1] 즉, 하나의 마이크로 USB 포트로 데이터 통신(USB 2.0), 충전, 그리고 영상/음성 출력(MHL) 기능을 모두 수행할 수 있어 기기 설계를 단순화하고 소형화하는 데 유리하다. MHL 기능이 활성화되면, USB 포트는 MHL 신호를 전송하는 모드로 전환된다. TV나 모니터와 같은 수신 장치 측에서는 표준 HDMI 단자를 통해 MHL 신호를 받을 수 있지만, 해당 HDMI 단자가 MHL을 지원해야 한다. MHL 미지원 HDMI 단자에 연결하려면 별도의 MHL-HDMI 변환 어댑터가 필요하며, 이 어댑터에 전원을 연결해야 하는 경우도 있다.
데이터 전송 방식으로는 HDMI와 동일한 최소화된 전송 차동 신호(TMDS) 기술을 사용하지만, HDMI가 3개의 데이터 레인을 사용하는 것과 달리 MHL은 하나의 데이터 레인만을 사용한다. 영상, 음성, 기타 데이터는 이 하나의 레인을 통해 시분할 다중화 방식으로 전송된다. 초기 버전에서는 클럭 신호도 이 데이터 레인의 공통 모드 신호로 함께 전송되었으나, MHL 3.0부터는 CBUS 핀을 통해 별도로 전송하는 방식으로 변경되었다.[16] (자세한 대역폭 및 해상도 지원 내용은 #대역폭 섹션 참조)
HDMI는 소스 기기가 디스플레이 정보를 읽기 위해 약간의 전력(5V, 55mA)을 공급해야 하는 반면, MHL은 수신 장치(TV, 모니터 등)가 연결된 모바일 기기에 전원을 공급하여 사용 중 배터리가 소모되는 것을 방지하거나 충전할 수 있도록 설계되었다.[15] 전원 공급 능력은 MHL 버전에 따라 다른데, MHL 1.0은 최소 2.5W(5V, 500mA), MHL 2.0은 4.5W(5V, 900mA), MHL 3.0은 10W(5V, 2A)를 공급할 수 있으며, superMHL 규격에서는 최대 40W까지 전력 공급이 가능하다.
HDMI에서 별도의 핀으로 할당된 디스플레이 데이터 채널(DDC)과 소비자 가전 제어(CEC) 신호는 MHL에서 CBUS(Control Bus)라는 하나의 양방향 제어 채널로 통합되었다. CBUS는 DDC와 CEC 기능을 에뮬레이션하며, 추가로 MHL 사이드밴드 채널(MSC) 기능을 통해 TV 리모컨으로 스마트폰의 미디어 플레이어를 제어하는 RCP(Remote Control Protocol)를 지원한다.
초기 MHL은 주로 마이크로 USB 커넥터를 사용했지만, 2015년에 발표된 superMHL 규격은 USB Type-C 커넥터를 지원하며 더 높은 대역폭과 최대 40W의 전력 공급, 8K 영상 전송 등을 지원한다. 하지만 USB Type-C 자체가 DisplayPort나 HDMI 신호를 직접 전송하는 '대체 모드(Alternate Mode)'를 지원하기 때문에, USB Type-C 포트에서 MHL을 지원하는 기기는 상대적으로 많지 않다.
핀 번호 | 단자 기능 | |
---|---|---|
마이크로 USB | MHL | |
1 | 전원 (VBUS) | 전원 (VBUS) |
2 | 데이터- (D-) | 차동 쌍 (-) |
3 | 데이터+ (D+) | 차동 쌍 (+) 및 클럭 신호 (MHL 1.0/2.0) |
4 | ID (USB OTG 식별) | 제어 버스 (CBUS) 및 클럭 신호 (MHL 3.0 이상) |
5 | 접지 (GND) | 접지 (GND) |
3. 1. 1. 대역폭
MHL은 비디오, 오디오, 보조 데이터를 전송하기 위해 HDMI와 동일한 최소화된 전송 차동 신호 (TMDS) 방식을 사용한다.[16] 그러나 HDMI는 3개의 데이터 레인과 1개의 클럭 레인을 위해 총 4개의 차동 쌍을 사용하는 반면, MHL은 TMDS 데이터 레인 전송을 위한 차동 쌍이 하나만 있다는 점에서 차이가 있다. 이 때문에 MHL에서는 3개의 논리적 데이터 채널(비디오, 오디오 등)이 하나의 물리적인 MHL 데이터 레인을 통해 시분할 다중화 방식으로 순차적으로 전송된다. 초기 MHL 버전(1, 2)에서는 클럭 신호가 데이터 레인 차동 쌍의 공통 모드 신호로 함께 전송되었으나, MHL 3 버전부터는 클럭 신호가 MHL CBUS 핀을 통해 별도로 전송되는 방식으로 변경되었다.[16]MHL은 작동 모드에 따라 다른 대역폭과 해상도를 지원한다.
- 일반 (24비트) 모드: 이 모드는 2.25 Gbit/s의 대역폭으로 작동하며, 최대 75 MHz의 픽셀 클럭 속도를 지원한다. HDMI와 유사하게 3개의 채널을 통해 24비트 색상 신호를 다중화하여 전송하며, 이는 1080i 및 720p@60 Hz 해상도를 지원하기에 충분하다. 이 모드에서 MHL 클럭의 한 주기는 픽셀 클럭의 한 주기와 동일하며, 각 MHL 클럭 주기마다 3개의 10비트 TMDS 문자(하나의 24비트 픽셀 정보)를 전송한다.[14][17]
- 패킷 픽셀 모드: 1080p 해상도를 지원하기 위해 MHL은 3 Gbit/s 대역폭의 패킷 픽셀 모드로 작동할 수 있다. 이 모드에서는 색상 신호가 크로마 서브샘플링 (YCbCr 4:2:2) 방식을 사용하여 인접한 두 픽셀이 크로마(색차) 정보를 공유하는 16비트 쌍으로 처리된다. 따라서 실제로는 2개의 채널만 다중화된다. 픽셀 클럭은 일반 모드의 두 배인 150 MHz로 작동한다. 이 모드에서는 MHL 클럭의 한 주기가 픽셀 클럭의 두 주기와 같아지며, 각 MHL 클럭 주기마다 두 배 많은 4개의 10비트 TMDS 문자(16비트 픽셀 두 개 분량의 정보)를 전송한다.[16][14][17]
MHL 버전 3는 기존의 프레임 기반 전송 방식에서 패킷 기반 기술로 변경되었으며,[18] 대역폭은 6 Gbit/s로 향상되어 2160p (4K UHD) 해상도를 30 Hz 주사율로 전송할 수 있게 되었다.
superMHL 규격은 데이터 전송 레인의 수를 늘려 대역폭을 크게 확장했다. USB Type-C 커넥터를 사용할 경우 최대 4개의 레인을, 전용 superMHL 케이블을 사용할 경우 최대 6개의 레인을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 superMHL 1.0 (2015년 1월 발표)은 최대 36 Gbit/s의 대역폭을 확보하여, 8K 울트라 HD (7680 × 4320) 해상도를 120 Hz의 높은 주사율로 지원한다. 또한 넓은 색 영역(Rec. 2020)과 48비트의 깊은 색상 표현, 그리고 하이 다이내믹 레인지 (HDR) 비디오 전송도 가능하다.[39][40][41]
버전 | 최대 대역폭 | 최대 해상도/프레임률 | 주요 특징 |
---|---|---|---|
MHL 1.0 | 2.25 Gbit/s (일반) 3 Gbit/s (패킷 픽셀) | 1080p/30fps (비압축)[16][14][17] | 일반 모드(24비트), 패킷 픽셀 모드(16비트 YCbCr 4:2:2) 지원 |
MHL 2.0 | 3 Gbit/s | 1080p/60fps[16][14][17] | HDMI 1.0 대역폭 수준 |
MHL 3.0 | 6 Gbit/s | 2160p (4K UHD)/30fps[18] | 패킷 기반 전송으로 변경, HDMI 1.3 대역폭 수준 |
superMHL 1.0 | 최대 36 Gbit/s (6 레인) | 8K UHD (7680 × 4320)/120Hz[39][40][41] | Rec. 2020 색역, 48비트 색 심도, HDR 지원, USB Type-C 지원, 최대 40W 전력 공급 |
3. 2. 기능적 특징
MHL은 본래 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 기기를 위해 고안된 HDMI의 변형 기술이다.[14] MHL은 다음과 같은 주요 기능적 특징을 가진다.
- 고화질 영상 및 음향 전송: 고선명 비디오와 최대 8채널 서라운드 사운드를 전송할 수 있다. 영상, 음성, 보조 데이터는 변화 최소화 차분 신호(TMDS) 기술을 사용하여 전송된다.
- 콘텐츠 보호: HDCP 기술을 사용하여 전송되는 영상과 음향을 암호화하여 콘텐츠를 보호한다.
- 모바일 기기 충전: 케이블을 통해 싱크 장치(예: TV)에서 소스 장치(예: 스마트폰)로 5V DC 전원을 공급하여, 기기를 사용하면서 동시에 충전할 수 있다. MHL 2 및 3 버전은 최소 4.5W / 900mA를, superMHL 규격은 최대 40W의 전력을 공급할 수 있다. 이는 디스플레이의 EDID 정보를 읽기 위해 소스 기기가 55mA의 전류를 공급해야 하는 HDMI 규격과는 다른 점이다.[15]
- 원격 제어: 소비자 가전 제어(CEC)와 유사한 기능을 제공하여, TV 리모컨 등으로 연결된 모바일 기기를 제어할 수 있다. 이 기능은 양방향 제어 버스(CBUS)를 통해 구현된다.
MHL은 HDMI가 19개의 핀을 사용하는 것과 달리, 데이터 전송을 위한 차동 쌍, 양방향 제어 채널(CBUS), 전원 공급 및 접지를 포함하여 총 5개의 핀만을 사용한다. 이 덕분에 모바일 기기에서 일반적으로 사용되는 5핀 마이크로 USB 단자와 같은 표준 포트를 공유할 수 있어, 더 가볍고 작은 커넥터를 사용할 수 있다.[1] MHL 기기는 연결된 디스플레이(싱크)가 MHL을 지원하는지 CBUS를 통해 감지하고, 지원하는 경우 USB 기능 대신 MHL 모드로 전환한다.
HDMI에서 별도의 핀으로 할당된 디스플레이 데이터 채널(DDC, 핀 15 & 16) 및 CEC(핀 13) 기능은 MHL에서는 양방향 제어 버스(CBUS) 하나로 통합되어 전송된다. CBUS는 DDC와 CEC 버스 기능을 에뮬레이션하며, MHL 사이드밴드 채널(MSC)이라는 별도의 통신 채널을 통해 TV 리모컨이 원격 제어 프로토콜(RCP)을 사용하여 모바일 기기의 미디어 플레이어 등을 제어할 수 있게 한다.
DVI와 달리, MHL 신호를 HDMI 단자가 있는 디스플레이에 직접 연결하려면 해당 HDMI 단자가 MHL 기능을 지원해야 한다. 만약 HDMI 단자가 MHL을 지원하지 않는다면, MHL 신호를 HDMI 신호로 변환해주는 별도의 어댑터 장치가 필요하다.
3. 3. 충전 기능
모바일 고선명 링크(MHL)는 연결된 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 기기에 전원을 공급하여 충전할 수 있는 기능을 제공한다. 이는 일반적으로 모바일 기기 충전에 사용되는 5핀 마이크로 USB 포트를 MHL 연결에도 공용으로 사용하기 때문에 가능하다.[1] MHL 호스트 역할을 하는 싱크 장치(예: TV나 모니터)는 USB의 원래 전원 단자를 통해 연결된 모바일 기기로 전력을 공급한다.[1]이 기능을 통해 사용자는 MHL을 통해 영상과 음성을 디스플레이 장치로 출력하는 동안에도 모바일 기기를 충전 상태로 유지하거나 재충전할 수 있다.[15] MHL을 직접 지원하는 디스플레이나 액정 하이비전 TV에서는, 연결 방식에 따라 연결 중에 휴대폰을 충전할 수도 있다.
MHL 버전별로 제공할 수 있는 전력 공급량은 다음과 같다.
특히 2015년에 발표된 superMHL 규격은 USB Type-C 커넥터를 지원하며, 최대 40 W의 높은 전력 공급 능력을 갖추고 있다.[15]
4. 버전
MHL(모바일 고선명 링크) 기술은 시간이 지남에 따라 여러 버전을 거치며 발전해왔다. 각 버전은 이전 버전과의 하위 호환성을 유지하여 기존 장치와의 연결성을 보장한다. MHL 규격은 특정 하드웨어 커넥터에 얽매이지 않지만, 초기에는 주로 5핀 마이크로 USB 커넥터를 사용했다.
- MHL 1.0 (2010년): 1080p 해상도(30fps) 비디오 전송을 지원하며, 5핀 마이크로 USB 커넥터를 주로 사용했다.
- MHL 2.0 (2012년): 1080p 해상도에서 60fps 전송을 지원하고, 3D 영상 지원 및 충전 전력을 향상시켰다.
- MHL 3.0 (2013년): 4K UHD 해상도(30fps) 전송을 지원하며, 충전 전력을 더욱 높였다.
- superMHL (2015년): 8K 해상도(120fps)와 HDR 등 최신 영상 기술을 지원하고, USB Type-C 커넥터를 지원하며 최대 40W의 전력 공급이 가능해졌다. MHL 3.0과 하위 호환된다.
USB Type-C가 널리 보급되면서, MHL 대신 DisplayPort나 HDMI 신호를 직접 전송하는 대체 모드(Alternate Mode)가 많이 사용됨에 따라 USB Type-C 포트에서 MHL(superMHL 포함)을 지원하는 기기는 상대적으로 줄어들었다.
4. 1. MHL 1
MHL(모바일 고선명 링크)은 원래 스마트폰과 태블릿과 같은 모바일 장치를 위해 고안된 인터페이스 규격이다. 버전 1.0은 2010년 6월에 도입되었다.[1]
MHL 1.0의 주요 특징은 다음과 같다.
- 비디오 및 오디오 전송: 최대 720p/1080i 60 Hz 해상도의 비압축 고선명 비디오(HD) (RGB 및 YCbCr 4:2:2/4:4:4 픽셀 인코딩)를 지원한다.[1] 1080p 60Hz(YCbCr 4:2:2) 지원은 버전 1.3에서 도입되었다.[37][1] 표준 SD(Rec. 601) 및 HD(Rec. 709) 색 공간뿐만 아니라, xvYCC, sYCC601, Adobe RGB, AdobeYCC601 등 확장된 색 공간도 지원한다.[19] 오디오는 192kHz 24비트 LPCM 8채널 서라운드 사운드를 지원한다.[19] 영상, 음성, 보조 데이터는 변화 최소화 차분 신호(TMDS) 방식을 통해 최대 2.25Gbit/sec 속도로 전송된다.
- 콘텐츠 보호: HDCP 1.4를 통해 전송되는 비디오 및 오디오를 암호화하여 보호한다.[19]
- 전원 공급 및 충전: 케이블을 통해 5V DC 전원을 공급하며, 싱크 기기(예: TV)에서 소스 기기(예: 휴대폰)로 최소 2.5W (500mA)의 전력을 공급하여 연결된 기기를 충전할 수 있다.[19]
- 원격 제어: MHL 사이드밴드 채널(MSC)에는 RCP(Remote Control Protocol) 기능이 내장되어 있다. 이를 통해 TV의 CEC 기능[29]을 이용하여 TV 리모콘으로 MHL 모바일 기기를 조작하거나, 모바일 기기에서 TV의 콘텐츠 재생을 관리할 수 있다.[19]
- 커넥터: 주로 5핀 타입의 마이크로 USB 커넥터를 사용한다. 이를 통해 모바일 기기에 영상 출력 전용 단자를 추가하지 않고 USB 커넥터를 공용으로 사용하므로 기기의 소형화를 저해하지 않는다. 동시에 MHL 호스트(예: TV)에서 USB의 전원 단자를 통해 모바일 기기로 전원을 공급할 수 있다.
4. 2. MHL 2
MHL 2.0은 2012년 4월에 도입되었다.[38] 이 버전은 3차원 비디오 지원을 추가하여, 720p/1080i 60 Hz 및 1080p 24 Hz의 3D 비디오 모드를 지원한다.[38] 또한, 최소 충전 공급 전력을 4.5W (900 mA)로 높였으며, 선택적으로 최대 7.5W (1.5 A)까지 허용한다.[38] 이 사양에는 추가적인 MHL 사이드밴드 채널 (MSC) 명령도 포함되었다.[38] MHL 2.0은 1080p/60fps의 이미지 전송(HDMI 1.0 대역)이 가능하다.4. 3. MHL 3
MHL 버전 3.0은 2013년 8월에 발표되었다.[19] 이 버전은 4K 울트라 HD(3840 × 2160) 해상도의 30Hz 비디오 전송을 지원하며, 이를 위해 최대 대역폭을 기존 3 Gbit/s에서 6 Gbit/s로 두 배 늘렸다. 또한 4K 해상도 전송을 위해 YCbCr 4:2:0 픽셀 인코딩 방식이 추가되었다.충전 기능도 강화되어, 연결된 기기에 공급할 수 있는 최대 전력이 10W(2A)로 증가했다.[19] 오디오 측면에서는 돌비 트루HD 및 DTS-HD 마스터 오디오와 같은 압축 무손실 오디오 형식을 지원하게 되었다.
데이터 전송 능력도 향상되어, 양방향 데이터 채널의 속도가 1 Mbit/s에서 75 Mbit/s로 크게 증가했다. 이를 통해 4K 비디오를 전송하면서 동시에 휴먼 인터페이스 장치(HID) (마우스, 키보드, 터치스크린, 게임 컨트롤러 등)를 사용할 수 있게 되었다.[21]
이 외에도 MHL 3.0은 여러 디스플레이를 동시에 연결하는 기능, 새로운 명령어가 추가된 향상된 원격 제어 프로토콜(RCP), 그리고 HDCP 2.2 콘텐츠 보호 기술 등을 지원한다.
4. 4. superMHL
superMHL 1.0은 2015년 1월에 발표된 규격으로, 8K 울트라 HD(7680 × 4320) 해상도에서 120 Hz 주사율을 지원하며, HDR(High Dynamic Range) 비디오 전송이 가능하다. 또한, 넓은 색 영역(Rec. 2020)과 48비트 딥 컬러(Deep Color)를 지원하여 풍부한 색 표현을 구현한다.[39][40][41][2][22][23]오디오 측면에서는 돌비 애트모스 및 DTS:X와 같은 객체 기반 오디오 형식을 지원하며, 비디오 신호 없이 오디오만 전송하는 오디오 전용 모드도 사용할 수 있다. 여러 MHL 장치(TV, AV 리시버, 블루레이 플레이어 등)를 연결하고 하나의 리모컨으로 제어할 수 있도록 원격 제어 프로토콜(RCP) 기능도 확장되었다.
superMHL은 최대 40W(20V / 2A)의 전력 공급을 지원하여 연결된 기기의 충전 능력을 향상시켰다. 또한, 향후 더 높은 대역폭 확장을 고려하여 양면으로 사용할 수 있는 32핀 superMHL 커넥터를 새롭게 도입했다. 이 커넥터는 USB Type-C와 함께 superMHL 규격에서 사용될 수 있다.[2]
superMHL의 향상된 대역폭은 여러 개의 A/V 레인(Lane)을 사용하여 구현된다. 각 레인은 6Gbit/s의 속도로 작동하며, 연결되는 장치 및 커넥터 유형에 따라 지원하는 레인 수가 다르다. 예를 들어, Micro-USB 및 HDMI Type-A 커넥터는 1개의 A/V 레인만 지원하지만, USB Type-C는 최대 4개, superMHL 전용 커넥터는 최대 6개의 A/V 레인을 지원하여 최대 36Gbit/s의 대역폭을 확보할 수 있다.[2]
커넥터 유형 | 최대 A/V 레인 수 | 최대 대역폭 |
---|---|---|
Micro-USB | 1 | 6Gbit/s |
HDMI Type-A | 1 | 6Gbit/s |
USB Type-C | 4 | 24Gbit/s |
superMHL | 6 | 36Gbit/s |
또한, superMHL은 VESA의 디스플레이 스트림 압축(DSC) 1.1 기술을 지원한다. DSC는 시각적으로는 손실이 거의 느껴지지 않지만 수학적으로는 손실 압축 방식에 해당하는 비디오 압축 표준이다. 전송하려는 비디오 스트림의 데이터 속도가 사용 가능한 레인의 대역폭을 초과할 경우, DSC를 통해 최대 3:1 비율로 데이터를 압축하여 대역폭을 절약할 수 있다. 예를 들어, DSC 압축(3.0x)을 사용하면 단일 A/V 레인(Micro-USB 또는 HDMI Type-A 연결)으로도 4K 해상도 60Hz 영상 전송이 가능하다.[2]
superMHL은 다양한 종류의 커넥터를 지원하며, 커넥터 종류에 따라 소스(Source, 영상 출력 장치) 또는 싱크(Sink, 영상 입력 장치)에서의 사용 가능 여부가 다르다.[2]
커넥터 유형 | 사용 가능 장치 |
---|---|
Micro-USB | 소스 (Source) |
전용 커넥터 | 소스 (Source) |
HDMI Type-A | 싱크 (Sink) |
USB Type-C[24] | 소스 (Source) 또는 싱크 (Sink) |
superMHL | 소스 (Source) 또는 싱크 (Sink) |
superMHL은 MHL 3.0 규격의 상위 호환성을 가진다. 하지만 USB Type-C 포트가 등장하면서 MHL 기술을 사용하지 않고도 대체 모드(Alternate Mode)를 통해 DisplayPort나 HDMI 신호를 직접 전송할 수 있게 되었다. 이로 인해 USB Type-C 포트에서 superMHL을 지원하는 기기는 상대적으로 많지 않다.
5. 단자
MHL은 다양한 종류의 단자를 지원하며, 기술 발전에 따라 지원하는 단자 규격도 변화해왔다. 주요 단자 규격은 다음과 같다.
- Micro-USB-to-HDMI (5핀)
- 삼성 Micro-USB-to-HDMI (11핀)
- USB-C (MHL Alternate Mode)
- superMHL (32핀)
초기 MHL 1.0 규격은 주로 5핀 마이크로 USB 단자를 사용했다. 이는 당시 스마트폰 등 휴대 기기에서 널리 쓰이던 단자로, 영상 출력 전용 단자를 추가하지 않고 기존 USB 단자를 활용하여 기기 소형화에 유리했다. MHL은 HDMI와 유사한 TMDS(Transition Minimized Differential Signalingeng) 방식을 사용하여 하나의 차동 신호선 쌍으로 영상 및 음성 정보를 전송하며(MHL 1.0 기준 최대 2.25 Gbit/s, 1080p/30fps), 별도의 제어 신호선을 통해 HDMI의 CEC 기능과 유사한 기기 제어도 가능하게 했다.[29] 또한, 연결된 디스플레이(MHL 호스트)로부터 휴대 기기로 전원을 공급받아 충전하는 기능도 지원했다.
이후 MHL 버전이 발전하면서 전송 가능한 영상 품질도 향상되었다. MHL 2.0은 1080p/60fps를 지원했으며, MHL 3.0은 2160p(4K)/30fps 영상 전송을 지원했다.
2015년에는 USB-C 단자를 지원하는 superMHL 규격이 발표되었다. superMHL은 최대 40W의 전력 공급과 8K/120fps 영상 전송을 지원하는 등 MHL 3.0보다 향상된 성능을 제공하는 상위 호환 규격이다. USB-C 단자는 얼터네이트 모드(Alternate Mode)를 통해 MHL 신호를 전송할 수 있다. 그러나 USB-C는 MHL 외에도 DisplayPort나 HDMI 신호를 직접 전송하는 얼터네이트 모드도 지원하기 때문에, 실제 시장에서 USB-C 단자를 통해 MHL을 지원하는 기기는 상대적으로 많지 않은 편이다.
5. 1. Micro-USB-to-HDMI (5핀)
MHL은 스마트폰 및 태블릿과 같은 모바일 기기를 위한 HDMI의 변형이다.[14] MHL은 HDMI에서 사용되는 19개 핀 대신 5개의 핀만을 사용하여 데이터를 전송한다. 이 5핀은 데이터 전송을 위한 차동 쌍, 양방향 제어 채널(CBUS), 전원 충전 공급 및 접지로 구성된다. 이를 통해 당시 모바일 기기에서 가장 널리 사용되던 5핀 마이크로 USB 단자와 포트를 공유할 수 있어, 더 가벼운 케이블과 작은 커넥터 사용이 가능해졌다.[1] 모바일 기기의 마이크로 USB 포트는 MHL 기능을 지원하는 디스플레이(싱크)가 연결된 것을 감지하면 자동으로 USB 모드에서 MHL 모드로 전환된다.
동일한 5핀 마이크로 USB 포트는 일반적으로 충전에도 사용되므로, MHL 연결 시 디스플레이(싱크) 측에서 모바일 기기로 전원을 공급하여 사용 중 충전이 가능하다. MHL 버전별로 공급 가능한 전력은 다르다. MHL 1.0은 5V/0.5A, MHL 2.0은 5V/0.9A (최소 4.5W), MHL 3.0은 5V/2A를 공급할 수 있다.
MHL은 핀 수가 적기 때문에, HDMI에서 별도 핀으로 할당된 디스플레이 데이터 채널(DDC) 및 소비자 가전 제어(CEC) 기능은 양방향 제어 버스(CBUS)를 통해 전송된다. CBUS는 DDC와 CEC 기능을 에뮬레이트하며, TV 리모컨으로 모바일 기기의 미디어 플레이어를 제어할 수 있는 원격 제어 프로토콜(RCP)도 전달한다.
핀 번호 | 단자 기능 | |
---|---|---|
마이크로 USB | MHL | |
1 | 전원 (VBUS) | 전원 (VBUS) |
2 | 데이터- (D-) | 차동 쌍 (-) |
3 | 데이터+ (D+) | 차동 쌍 (+) 및 클럭 신호 |
4 | ID (OTG 식별) | 제어 신호 (CBUS) |
5 | 접지 (GND) | 접지 (GND) |
초기 MHL 구현에서는 마이크로 USB 단자와 HDMI 단자를 연결하는 방식이 가장 일반적이었다. 연결하려는 디스플레이 장치가 MHL을 직접 지원하는지에 따라 두 가지 연결 방식이 사용된다.
- 수동형 케이블 (Passive Cable): MHL 기능을 지원하는 TV나 AV 수신기에 모바일 기기를 직접 연결할 때 사용한다. 이 케이블은 단순히 MHL 신호를 전달하며, 디스플레이 장치에서 모바일 기기로 충전 전원을 공급받을 수 있다. 물리적인 커넥터 모양만 마이크로 USB와 HDMI일 뿐, 실제로는 MHL 신호만 전송된다.
- 능동형 어댑터 (Active Adapter): MHL 기능을 지원하지 않는 일반 HDMI TV나 모니터에 연결할 때 필요하다. 이 어댑터는 MHL 신호를 HDMI 신호로 변환하는 역할을 한다. 변환 과정과 모바일 기기 충전을 위해 별도의 마이크로 USB 전원 입력 단자가 있는 경우가 많다. 이는 일반적인 HDMI 포트가 충분한 전력을 공급하지 못하기 때문이다.
MHL 버전별 주요 비디오 전송 사양은 다음과 같다.
- MHL 1.0: 1080p/30fps 비디오 전송 (최대 2.25Gbit/sec 대역폭)
- MHL 2.0: 1080p/60fps 비디오 전송
- MHL 3.0: 2160p/30fps 비디오 전송
2012년경 MHL은 주로 스마트폰에 채택되기 시작했지만, 당시에는 MHL 입력을 직접 지원하는 TV나 디스플레이가 많지 않아 대부분 능동형 어댑터를 사용해야 했다.
5. 2. 삼성 Micro-USB-to-HDMI 어댑터 및 팁 (11핀)
삼성 갤럭시 S III 및 이후 출시된 삼성 갤럭시 노트 II, 삼성 갤럭시 S4는 11핀 커넥터를 사용한다. 이는 기존 5핀 디자인에 6개의 핀을 추가하여 기능을 개선한 것으로, 예를 들어 USB-OTG를 동시에 사용할 수 있게 되었다.[25] 기존의 표준 MHL-to-HDMI 어댑터(5핀)를 가지고 있는 소비자를 위해, 삼성은 11핀으로 변환해주는 팁(어댑터 팁)을 별도로 구매할 수 있도록 했다.삼성 갤럭시 S III와 함께 처음 출시된 삼성 MHL 1.0 스마트 어댑터는 외부 전원이 필요했으며, HDMI TV에서 1080p 해상도를 24Hz 주사율로 출력할 수 있었다.[26] 이후 삼성 갤럭시 S4 출시와 함께 삼성은 11핀 커넥터가 내장된 MHL 2.0 스마트 어댑터를 선보였다. 이 MHL 2.0 어댑터는 1080p 해상도를 60Hz 주사율로 출력할 수 있으며, 외부 전원이 필요하지 않다는 장점이 있다.
5. 3. USB Type-C (MHL Alternate Mode)
USB-C 단자를 통해 MHL 신호를 전송하는 얼터네이트 모드는 USB 3.1 사양의 일부로 정의되었다. 이 표준은 2014년 11월 17일에 발표되었으며, MHL을 지원하는 소스 기기와 디스플레이 기기를 USB Type-C 포트로 연결할 수 있게 한다.[27]이 방식의 주요 특징은 MHL 오디오/비디오 신호뿐만 아니라 데이터(최소 USB 2.0, 비디오 해상도에 따라 USB 3.1 Gen 1 또는 2)와 전력 충전(USB Power Delivery를 통해 최대 40W)을 하나의 USB-C 케이블로 동시에 전송할 수 있다는 점이다.[2] 이를 통해 사용자는 모바일 기기를 도킹 스테이션에 연결하여 화면을 출력하면서 동시에 기기를 충전하고 다른 주변 장치를 사용할 수 있다.
USB-C를 통한 MHL 연결은 기존 MHL 1, 2, 3 버전 및 superMHL과 하위 호환성을 유지한다.[27] 연결하려는 두 장치가 모두 MHL Alternate Mode를 지원하는 경우(예: superMHL 지원 기기와 MHL 지원 USB-C 디스플레이 연결 시) 별도의 변환 과정 없이 패시브 케이블을 사용할 수 있다. 하지만 일반적인 HDMI 표준만 지원하는 디스플레이에 연결하려면 MHL 신호를 HDMI 신호로 변환해주는 액티브 케이블 어댑터가 필요하다.[24]
일반적으로 모바일 기기 내부의 GPU에서 생성된 비디오 신호는 MHL 송신기 칩을 통해 MHL 신호로 변환된 후, USB Type-C 포트 컨트롤러를 거쳐 외부 디스플레이로 전송된다. 디스플레이나 도킹 스테이션 측에서는 MHL 브리지 칩을 사용하여 수신된 MHL 신호를 다시 HDMI 신호 등으로 변환할 수 있다.
2015년에는 USB-C 커넥터를 지원하고 최대 40W의 전력 공급과 8K/120fps 영상 전송이 가능한 superMHL 규격이 발표되었다. 이는 MHL 3.0의 상위 호환 규격이다. 그러나 USB-C 포트는 얼터네이트 모드를 통해 DisplayPort나 HDMI 신호를 직접 전송하는 기능도 지원하기 때문에, 실제 시장에서는 USB-C 포트에서 MHL Alternate Mode를 지원하는 기기가 많지 않은 편이다.
5. 3. 1. USB Type-C 핀 매핑
MHL 얼터네이트 모드는 전송해야 하는 비디오 대역폭에 따라 USB-C 커넥터의 4개 SuperSpeed 차동 쌍 중 필요한 수만큼 사용하여 TMDS 레인을 전송한다.[24] 4K/60Hz 해상도까지는 1개의 레인이 필요하며, 4K/120Hz 해상도에는 2개의 레인, 8K/60Hz 해상도에는 4개의 레인이 모두 사용된다.[24] MHL eCBUS 신호는 USB Type-C 커넥터의 사이드 밴드(SBU) 핀을 통해 전송된다.[24] 1개 또는 2개의 레인만 비디오 전송에 사용하는 경우, 나머지 레인을 통해 USB 3.1 데이터 전송도 동시에 가능하다.
5. 4. superMHL (32핀)
2015년 1월 superMHL 사양 출시와 함께 MHL은 가역적인 32핀 superMHL 커넥터를 도입했다. 이 커넥터는 6개의 차동 페어(differential pair)를 통해 6개의 오디오/비디오(A/V) 레인을 전송할 수 있으며, superMHL 표준에서 제공하는 최대 36 Gbit/s의 대역폭을 모두 지원한다. 또한, 더 높은 전압과 전류를 통해 최대 40W의 충전 전력을 제공한다.[2]6. 대안 기술
MHL 외에도 모바일 기기의 영상 신호를 외부 디스플레이로 전송하기 위한 여러 대안 기술들이 존재한다. 이러한 기술들은 각기 다른 표준과 특징을 기반으로 개발되었다.
6. 1. 슬림포트(SlimPort)
슬림포트는 디스플레이포트 표준을 기반으로 하는 MHL의 독점적인 대안으로, 일반적인 마이크로 USB 포트에 통합되어 있다. HDMI 1.4를 통해 1080p60 또는 1080p30의 3D 콘텐츠를 지원하며(최대 5.4 Gbit/s 대역폭), DVI, VGA(최대 1920 × 1080, 60 Hz) 및 디스플레이포트도 지원한다.[28]참조
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