리짜르도의 즐거운 인생 이야기

그래픽 메모리 - 그래픽카드의 중요한 성능 변수

그래픽 메모리는 비디오 메모리나 프레임버퍼 메모리라고 하며, 모니터 화면에 표시되는 

영상 정보를 저장하는 데 사용된다.

영상 정보를 처리할 때 PC의 메모리를 직접 사용하면 응용 프로그램을 위한 메모리는 

그만큼 줄어들기 때문에 그래픽카드에는 자체 메모리가 내장된다.

그래픽카드의 메모리도 PC에 사용되는 RAM과 마찬가지로 듀얼 채널(DDR) 방식의 메모리가 사용된다.

그래픽 메모리의 경우는 GDDR3, GDDR5식으로 그래픽을 의미하는 "G"가 붙어 

일반 DDR 메모리와 구별하여 부른다.

그래픽카드의 성능은 그래픽 메모리의 용량과 메모리 버스 크기, 메모리 클럭에도 영향을 받는다.

메모리 버스는 비트수로 표시되며, 메모리 동작 속도는 내부/외부 클럭 혹은 외부 클럭만으로 표시된다.

메모리의 경우도 메모리 용량, 메모리 버스 크기, 메모리 동작 속도 모두 다 클수록 성능 발휘에 유리하며, 

GDDR3보다 뒤에 개발된 GDDR5가 보다 빠른 메모리 전송 속도를 제공한다.

과거에는 범용 SDRAM을 그래픽카드에 사용하기도 했으나 고속 처리 수요에 따라 GDDR 메모리가 출시되었다.

GDDR 메모리는 그래픽 처리에 특화되어 범용 메모리 칩보다 작은 모듈로 제작되며 더 빠른 성능을 제공한다.

그래픽 메모리는 모니터에서 사용 가능한 해상도와 색상 수를 규정한다.

모니터의 한 화면을 프레임이라고 부르는데, 한 프레임의 정보를 표현하는데 

필요한 메모리 크기 계산 공식은 다음과 같다.

1920 X 1200 해상도일 경우 모니터에서 65,536 컬러를 표현하는데 필요한 그래픽 메모리는 65,536=216

즉, 2바이트 컬러이므로 1920 X 1200 X 2(Byte) = 4,608,000 바이트이며, 

트루컬러에는 RGB색상에 각각 1바이트가 사용되므로 1920 X 1200 X 3(Byte) = 6,912,000 바이트가 필요하다.

한 화면씩 끊어져서 디스플레이되면 부자연스럽기 때문에 연속된 프레임의 정보를 미리 그래픽 메모리에 

대기시키는 프레임 버퍼링 기술을 사용하여 자연스러운 화면을 출력한다.

듀얼 링크 DVI [Dual Link DVI (Digital Visual Interface)] &

싱글 링크 DVI [Single Link DVI] 

듀얼 링크 DVI 라는 용어는 '듀얼' 때문인지 그래픽 카드에 2개의 DVI 단자가 달려 있는 것이 

듀얼 링크 DVI인 것으로 오해 하는 경우가 많다. 

심지어 30인치 LCD 모니터를 판매하는 쇼핑몰의 상품 설명에도 그래픽 카드의 2개의 DVI 단자 사진을 올려두고 

그래픽 카드가 2개의 DVI 단자를 지원해야 한다는 안내를 적어놓은 경우가 있다.

듀얼 링크 DVI 단자는 DVI 단자의 개수와는 관계가 없으며 

DVI 커넥터의 핀 배열과 내부 전송 방식의 차이일 뿐이다.

즉, 그래픽 카드가 1개의 듀얼 링크 방식 DVI 단자를 지원할 수도 있으며, 

2개의 DVI 단자가 각각 듀얼 링크 방식을 지원할 수도 있다.

반면 싱글 링크 DVI는 듀얼 링크 DVI에 비해 최대 해상도 및 대역폭에서 차이가 난다.

[DVI 단자 구분]

[DVI Cable/Connector 실제 이미지]

DVI-D (DVI Digital) Single Link : 18핀 DVI-D 싱글 케이블은 디지털 신호만 전송 가능함

대부분의 디스플레이 기기들이나 프로젝터, 셋톱박스에 많이 사용된다.

DVI-D (DVI Digital) Dual Link : 24핀 DVI-D 듀얼 케이블은 싱글에 비해 전송량이 많음으로 

초고해상도 2560X1600을 지원한다.

DVI-A (DVI Analog) : 아날로그 신호만 전송시키는 단자로써 많이 사용되지 않음

DVI-I (DVI Digital & Analog) Single Link : 18핀의 DVI-I 싱글 케이블은 긴 핀 위 아래로 4핀이 더 추가되어 

디지털+아날로그 출력이 가능하다.

DVI-I (DVI Digital & Analog) Dual Link : 24핀의 듀얼 케이블은 긴 핀 위 아래로 4핀이 더 추가되어 

디지털+아날로그 출력이 가능하다.

[DL-DVI-I Cable 핀 배열]

[DVI 커넥터 유형별 신호형태/최대해상도/대역폭]

사운드 (Sound) 카드 (Card)에 대해 자세히 알아보자

[외장용 사운드 카드]

           [각 메인보드별 내장된 사운드 입출력 단자]

메인보드에 내장된 사운드 입출력 단자를 살펴보자면 여러개의 입,출력 포트가 있다.

최대 7.1 채널 사운드를 출력하여 마이크와 외부 기기를 연결하여 사운드를 입력할 수 있는 단자들이다.

① Line In : CD 플레이어와 같은 외부 음향기기의 소리를 컴퓨터로 입력할 때 이용하는 단자이다.

② Line Out : 2 채널 스피커를 연결하는 단자이다. 5.1 채널 이상의 스피커 시스템이라면 Front 스피커를 

               연결한다.

③ Mic In : 마이크가 내장된 헤드셋을 이용하는 경우 마이크 단자를 연결한다.

④ 다채널 스피커 출력 : 4채널 이상의 스피커를 이용하는 경우 연결하는 단자이다.

   ⓐ - 가장 위쪽 주황색 단자에는 센터 스피커, 

   ⓑ - 검정색 단자는 후방 스피커, 

   ⓒ - 회색 단자에는 Side 스피커를 연결한다.

⑤ Coaxial Out : 동축 디지털 출력 단자이다. 이 단자는 디지털 방식의 신호만 출력하므로 아날로그 스피커는 

                     연결 할 수 없다.

                     디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디코더 또는 디코더를 내장한 리시버를 연결해야 한다.

Line in/Line Out/Mic in 단자는 모두 아날로그 단자로 입/출력되는 소리는 사운드 칩과 DAC, ADC를 거치게 된다.

이 단자에는 이미 모든 처리가 끝난 아날로그 신호가 출력되므로 스피커만 꽂으면 소리를 들을 수 있지만 

사운드 카드에 품질이 좋지 않은 저가의 DAC, ADC 부품이 쓰인 경우 소리의 질도 낮아지게 된다.

반면 Coxial Out 단자와 같은 디지털 출력 단자는 사운드 카드의 ADC, DAC를 거치지 않은 순수한 

디지털 신호만 출력되기 때문에 스피커를 직접 연결해서는 소리를 들을 수 없으며 디지털 신호를 

아날로그 신호로 변화하는 디코더 또는 리시버가 필요하다.

대개 디코더나 리시버와 같은 오디오 기기에는 사운드 카드에 내장된 것보다 고급의 ADC, DAC 부품이 

장착되어 보다 좋은 소리를 들을 수 있다.

① 신호대 잡음비 : S/N 또는 SNR (Signal to Noise Ratio)라고 불리는 신호대 잡음비는 사운드 카드가 출력하는 

                        소리와 잡음비를 숫자로 측정한 것이다. 이 숫자가 클수록 깨끗한 소리를 재생하는 

                        사운드 카드이다.

② DAC와 ADC : DAC (Digital to Analog Converter)는 컴퓨터에서 처리한 디지털 신호를 사람이 들을 수 있는 

                     소리로 변환하는 부품이며 ADC (Analog to Digital Converter)는 사운드 카드에 연결한 

                     마이크나 외부 오디오 기기의 소리를 컴퓨터로 입력받아 디지털 신호로 변환하는 부품이다. 

                     Sound Chip과 함께 DAC, ADC의 성능에 따라 사운드 카드의 전반적인 성능이 결정된다.

③ 해상도와 샘플링 레이트 : 아날로그 사운드를 측정해보면 완만한 곡선 파형이지만 디지털 신호는 정해진 

                               간격으로 끊어지는, 계단 형태의 파형이다. 두 그래프는 곡선의 원음을 디지털 

                               방식으로 쪼개는 단위를 비교한 것이다. 

                               아래 그래프중 오른쪽으로 갈수록 원음을 보다 잘게, 자조 쪼개고 있어 계단 폭이 

                               보다 촘촘하고 원음의 곡선에 가까운 것을 알 수 있다. 

                               해상도는 소리를 얼마나 잘게 쪼개는 지를 표현하는 단위이며 샘플링 레이트는 

                               1초당 얼마나 자주 쪼개는지를 표현하는 단위이다.

                               사운드 카드의 해상도와 샘플링 레이트가 클수록 좋은 소리를 들려준다.

[해상도와 샘플링 레이트가 낮은 소리 -> 높은 소리]

[각 해상도별 샘플링 레이트]

<AC97과 HD-Audio>

AC97과 HD-Audio는 모두 인텔이 정한 표준 오디오 규격이다. 지금까지의 메인보드의 사운드 카드는 

97년 제정된 AC97에 따라 만들어졌으며 최근에는 2004년 만들어진 HD-Audio규격에 맞춰 제작되고 있다.

AC97과 HD-Audio는 눈에 띄는 차이는 샘플링 레이트와 해상도이다.

AC97은 최대 48KHz, 18비트 또는 20비트를 지원하는 반면 HD-Audio는 최대 192KHz, 최대 32비트를 

지원하도록 정해져 있다.

[AC97과 HD-Audio 잭과 케이블]

[AC97과 HD Audio 핀 배열]

모니터는 컴퓨터와 연결하여 컴퓨터 작업, 영화 및 스포츠 관람, 사진 및 게임 등을 할 수 있게 하는 컴퓨터 주변기기중 핵심 요소이다.

해상도

모니터의 해상도는 화면에 표현되는 가로X세로의 화소(픽셀) 수를 의미한다. 현재 컴퓨터 모니터는 주로 1920X1080(FHD), 2560X1440(WQHD) 등의 해상도를 지원한다. 최근에는 3840X2160(4K, UHD) 해상도를 지닌 모니터가 급부상하고 있다. 해상도가 높아지면 높아질수록 화면이 더 선명해진다.
해상도가 높은 모니터는 같은 화면에 더 많은 화소가 담겨 있어서 이미지의 표현력이 더 좋아지는 것이다. 게다가 해상도가 높으면 같은 화면에 더 많은 창을 띄울 수 있기 때문에 게임은 물론 이미지 편집, 사무용으로도 활용도가 높다. 물론 해상도가 높아질수록 가격도 오른다는 점도 고려해야 한다.

연결단자

모니터를 사용하기 위해서는 연결단자를 통해 모니터와 컴퓨터 본체, 셋톱박스, 콘솔 게임기 등을 연결해야 한다. 이 중에서 4K를 지원하는 연결단자로는 HDMi 2.0, DP 1.2 이상 등이 있다.
DVI 포트나 D-Sub 포트로는 4K 영상을 출력할 수 없다.
최근 출시되는 모니터 중에는 USB Type-C 단자가 있는 제품도 있다. USB Type-C는 위아래 방향에 관계없이 꽂을 수 있고 전송속도가 빠르다는 장점이 있다. 썬더볼트 3 단자도 있다. 이 단자는 전송 속도가 최대 40Gbps에 달하며, 4K 모니터 최대 2개, 5K 모니터 1대를 연결할 수 있는 확장성도 갖췄다.

패널

현재 대부분의 컴퓨터 모니터는 LCD를 사용한다. 이 LCD 액정이 지닌 특성을 패널(Panel)이라고 한다.
패널은 LCD의 액정을 어떻게 배열시키는가에 따라 여러 종류로 나뉜다.
대표적인 패널로는 IPS, VA, TN 등이 있다. 각 패널의 장단점은 다음과 같다.

IPS : IPS는 넓은 시야각 및 우수한 색감을 가지고 있으나 고가이며 응답속도가 떨어지고 암부 표현이 
        떨어진다.
VA : 높은 명암비, 뛰어난 색재현력, 낮은 전력소모, 진한 색감을 표현하나, 응답속다가 떨어지며 
        잔상이 남는게 단점이다.
TN : 빠른 응답속도와 낮은 전력소모 및 저렴한 가격이 장점이나 좁은 시야각을 가지고 있다.

주사율

주사율(프레임 레이트)은 모니터가 1초에 몇 개의 화면을 보여줄 수 있는지를 표현하는 수치이다. 이것은 헤르츠(Hz)로 표현한다. 예를들어 주사율이 75Hz라면 모니터가 1초에 75개의 화면을 보여줄 수 있다는 뜻이다. 일반적인 용도로는 60~75Hz 정도의 주사율로도 충분하다. 하지만 최근 출시되는 게임용 모니터의 경우 주사율이 144Hz 이상인 경우가 많다. 주사율이 높으면 같은 시간 안에서 더 많은 화면을 볼 수 있어 화면의 움직임이 더 부드럽기 때문이다.
한편, 티어링 (화면이 찢어지는 현상)을 최소화하기 위해 그패픽카드와 모니터의 프레임 타이밍을 맞추는 수직동기와 기능도 있다. 이 기술을 사용할 경우 최대 주사율이 제한돼 움직임이 부드럽지 않을 수 있다.

명암비

명암비는 모니터가 가장 밝은색과 가장 어두운색을 얼마나 잘 표현하는지를 나타내는 수치다. 즉, 완전한 흰색과 완전한 검은색 사이의 밝기 차이라고 볼 수 있다. 명암비는 흰색 화면을 가장 어두운 검은색 화면으로 나눈 수치로 계산한다.높은 명암비를 지닌 모니터는 색 표현력이 좋고 화질이 뛰어나다. 
명암비가 높으면 사진, 동영상의 어두운 부분과 밝은 부분의 차이르 명확하게 보여주기 때문이다.
다만, 명암비가 3000:1을 넘어서면 육안으로 명암비의 차이를 느끼기 힘들다.

색재현율

색재현율은 자연의 색을 모니터가 얼마나 실제 색에 가깝게 표현활 수 있는지를 가리키는 말이다.
색재현율이 높을수록 선명한 색이 재현되기 때문에 디스플레이의 색을 나타내는 많은 스펙 중 중요한 위치를 차지한다. 다만, 색재현율이 지나치면 실제 색을 오히려 과장해서 보여주는 경우도 있으니 조심해야 한다. 색재현율의 기준은 색좌표다. 이것은 우리가 느끼는 색을 좌표계 상의 한 점으로 표시한 것으로, 주요 색좌표로는 NTSC, sRGB, Adobe RGB 등이 있다. 색재현율 수치는 %로 나타낸다. 
예를들어 sRGB 101%의 경우 sRGB 기준 색상의 개수를 101% 정도 표현할 수 있다는 뜻이다.

응답속도

모니터의 응답속도는 화면의 픽셀이 다른 색으로 바뀌는 데 걸리는 시간을 뜻한다. 단위는 ms(1천분의 1초)로 표시한다. 예를들어 응답속도가 5ms면 픽셀이 다른 색으로 바뀌는 데 1천 분의 5초 정도 걸린다는 뜻이다. 이 응답속도는 BtoW(검은색 -> 흰색), GtoG(밝은 회색 -> 어두운 회색)등의 방식으로 측정한다. 응답속도가 빠르면 빠르게 움직이는 화면에 잔상이 남지 않기 때문에 게임이나 스포츠 중계에선 모니터의 응답속도가 중요하다. 

HDR

몇몇 모니터에는 HDR(High Dynamic Range) 기술이 적용된 제품도 있다. 이 기술은 디지털 영상의 명암을 세밀하게 분석해 사람의 눈과 유사하게 자연스러운 영상을 보여주는 기술이다.
이 기술을 통해 어두운 곳은 더 어둡게, 밝은 곳은 더 밝게 표현할 수 있게 됐다.
이를 통해 HDR 디스플레이는 기존 디스플레이와 비교해 더 우수한 대비와 색상 정확도, 선명함을 제공해 영화, 게임, 사진 등 다양한 분야에서 주목받고 있다. 그래서 인텔, AMD 등이 HDR 지원을 시작했으며 PS4, 엑스박스 원 등의 콘솔 기기도 HDR을 지원하고 있다.