HDMI: Ein Standard mit viel brachliegendem Potential

Premiumkabel braucht es erst bei einem Chroma Subsampling (Farbunterabtastung) von 4:4:4. Also im Prinzip keinem Chroma Subsampling, welches normalerweise Bandbreite spart, indem mehrere Pixel sich die Farbinformation teilen. Das ist ein recht recht deutlicher Effekt. Die Datenrate steigt durch 4:4:4, wo jeder Pixel Farbinformationen hat, nämlich auf 11,1 für 10 Bit und 13,4 für 12 Bit. Die rund 10 GBit/s, die ein High-Speed-Kabel liefert, reichen nicht mehr aus.

Ultra-Kabel braucht es derzeit kaum. Wer in 8K spielen will, der kommt aber nicht drumherum. Der Brandbreitenbedarf ist enorm und je nach 8K-Zuspielung liegen die Bandbreiten zwischen 32 und 128 GBit/s. Doch Moment, wie zuvor erwähnt beherrscht das Ultra-High-Speed-Kabel doch nur 48 GBit/s. Hier kommt die Kompression des Standardgebers Vesa (verantwortlich für Displayport) ins Spiel. 

Vesa-Kompression erlaubt noch höhere Datenraten

Display Stream Compression, kurz DSC, verringert die effektiven Bandbreiten durch eine Kompression. Die Bandbreite, die das Kabel verkraften muss, reduziert sich teilweise bis auf ein Drittel. Eine HDMI-2.1-Quelle sollte in der Regel in der Lage sein auch komprimierte Daten zu senden. Dann reicht mitunter in der Theorie auch ein langsamer Kabeltyp. In seiner FAQ stellt das Forum allerdings klar: 4K120 und 8K60 brauchen zwingend ein Ultra-High-Speed-Kabel.

Wie beim vorher genannten eARC-Beispiel kann eine HDMI-2.1-Funktion über Kabel geschickt werden, die im Markt etwa als HDMI-2.0-Kabel oder gar -1.4-Kabel verkauft werden. Voraussetzung ist natürlich, dass auch das Empfangsgerät, also beispielhaft das Display oder als Schaltzentrale ein A/V-Receiver im Heimkino, mit DSC umgehen kann.

Mit DSC wird HDMI allerdings auch komplexer. Das Forum hat ein neues Namensschema eingeführt. Für 4K120 gibt es beispielsweise drei Modi: A, AB und B. A nutzt keine Kompression. AB unterstützt beides, B wiederum nur Kompression. 4K120_AB wäre dann die neue Marketingform, die in der Praxis bisher allerdings nur wenige gesehen haben.

Eine schöne Übersicht zu den Fähigkeiten per DSC bietet der Hersteller von professionellem HDMI-Testequipment Murideo. Zu einem gibt es eine Bandbreiten-Tabelle  und eine Tabelle zu Fixed Rate Link zur Geschwindigkeit der Lanes innerhalb der Kabel. 

144- und 240-Hz-Displays sind prinzipiell möglich

Gerade für das Spielen sind Monitore gedacht, die 144 und mehr Hertz anbieten. Das Problem: HDMI erwähnt derartige Modi gar nicht nicht. Selbst HDMI 2.1 unterstützt etwa in den Hochgeschwindigkeitsmodi nur 50, 60, 100 und 120 Hertz. Außerdem unterstützt HDMI einen Variable Refresh Mode (VRR). Insbesondere für Spiele ist es wichtig sich von diesen starren Grenzen bedarfsgerecht zu lösen. Wenn ein Spiel nur mit 42 Frames pro Sekunde läuft, dann werden per VRR auch nur 42 geliefert und nicht 60.

VRR gab es über HDMI allerdings auch schon vorher. Diese wurde über eine Vendor Specific Extension definiert, was der HDMI-Standard zulässt. AMD nutzte dies etwa für die Implementierung von Freesync über HDMI. 

Wie AMDs Freesync-Liste belegt, gibt es auch etliche Monitore die jenseits der 120 Hertz via HDMI angesprochen werden können. Nvidias G-Sync-Liste hingegen nennt selbst bei HDMI 2.1 ein Limit von 120 Hertz.  Geht also doch nicht mehr?

Bandbreitentechnisch gibt es zumindest keinen Grund beispielsweise den neuen 4K240-Fernseher von AU Optronics per HDMI anzusprechen. Das HDMI-Forum bestätigte auf Nachfrage die prinzipielle Machbarkeit. Es hängt von den Herstellern ab andere Modi zu unterstützen.

Man darf die jeweiligen HDMI-Modi auch nicht als starres Korsett begreifen. Wer einmal eine HDMI-Verbindung mit einem PC aufgebaut hat, weiß, das auch ganz andere Auflösungsmodi möglich sind, die das HDMI-Forum nicht speziell nennt. Das gilt auch für besonders breite Monitore, die vor allem in der Horizontalen viele Pixel ansteuern.

Mit Bildwiederholungsraten, Auflösungen, Kabeltypen und Ähnlichem haben wir die Kernfunktionen von HDMI nun abgebildet. Es wird also Zeit sich mit weiteren Funktionen zu beschäftigen, die das Multimedia-Interface HDMI bietet.

HDMI als wichtige Audioverbindung

Im PC-Bereich gab es traditionell eine getrennte Verbindung von Audio und Video. In frühen Jahren war es das VGA- oder DVI-I-Kabel, dass Video übermittelte und an die Klinkenbuchse der Soundkarte kamen kleine Brüllwürfel oder sogar eine Anlage. Manchmal hatten auch PC-Bildschirme kleine Boxen im Gehäuse, die per Klinke versorgt wurden.

Mit HDMI braucht es das Audiokabel eigentlich nicht mehr. Vor allem im Heimkinobereich wird Audio eigentlich nur noch per HDMI verkabelt. Allenfalls hochwertige Blu-ray-Player haben noch diverse Audiobuchsen auf der Rückseite, bis hin zu Mehrkanalanschlüssen. Das moderne Heimkino hingegen überträgt selbst exotische Raumklangformate einfach per HDMI. Seien es Dolby Atmos, DTS:X oder auch 2222+ aus dem Klassikbereich. All das kann HDMI.

Für die Notebookanwendung gilt das auch. Wenngleich der Anschluss an ein Heimkinosystem eher etwas ungewöhnliches ist. Natürlich bietet sich aber an beispielsweise ein ausgedientes Notebook als Zuspieler zu verwenden, schließlich sind Notebooks recht energieeffizient. Ein weiteres Szenario wäre das Notebook samt Film an den Hotelfernseher anzuschließen. Gerade höherwertige Hotels denken daran, dass der Fernseher leicht zugänglich ist oder führen eine weitere HDMI-Buchse etwa ins Mobiliar.

HDMI Audio Return Channel für die Heimkino-Installation

Der Audiorückkanal ARC ist ebenfalls etwas für das Heimkino und vor allem Fernseher sollten diese Funktion unterstützen. Ein Zuspieler, der an den Fernseher angeschlossen wird, etwa ein Notebook, kann dann per ARC den Ton über den Fernseher weiter an die Soundanlage geben. Der Vorteil ist, dass vom Notebook aus kein weiteres Audio-Kabel notwendig ist. Mit eARC sind zudem auch bandbreitenintensive Soundformate möglich.

Das Notebook selbst muss in diesem Szenario kein ARC beherrschen. Beim PC-Monitor wäre es hingegen durchaus praktisch. Wer das braucht wird aber wohl in vielen Fällen einen Fernseher einsetzen. Es gibt dennoch Workarounds, um etwa moderne Soundbars anzuschließen. Yamaha empfiehlt beispielsweise diverse Umwege, um HDMI-ARC für die Soundbar nicht nutzen zu müssen. 

Wer ein Notebook hat, der hat in der Regel mittlerweile auch einen USB-C-Anschluss der für Displays und Fernseher geeignet ist. Gerade für Vorträge vor einer Gruppe ist das eine praktische Angelegenheit und so hat so manch eine Person einen entsprechenden (HDMI-)Adapter mit. HDMI über USB Typ C ist dabei vergleichsweise neu.

Erst 2017 wurde dieser Modus vorgestellt und findet sich in den offiziellen Pressemitteilungen sogar erst im Jahr 2018. Das sind gut vier Jahre nachdem die Vesa Displayport über USB Typ C ankündigte. Nun werden sich viele fragen: Wie kann das sein? USB-C-Kabel auf HDMI gibt es doch schon viel länger? Die Frage muss man leider mit einem unklaren "Jein" beantworten. 

Zwar gibt es USB-C-Kabel die HDMI bereitstellen. Doch über USB-C läuft dann Displayport im Alternate Mode und nicht HDMI. Erst im Kabel wird aus diesem Signal - vereinfacht gesprochen - HDMI gemacht. 

Ein "echtes" HDMI-USB-C-Kabel wird deswegen an keinem Notebook funktionieren. Auf Nachfrage konnte die standardgebende Institution, das HDMI-Forum, auf kein Gerät verweisen, das HDMI Alt Mode for USB Type-C, wie es offiziell heißt, unterstützt. Ganz auszuschließen ist es aber nicht, dass nicht irgendwo doch eine Referenzimplementierung existiert.

Eigentlich würde sich der HDMI-Standard auch für Netzwerkverbindungen gut anbieten. Schließlich sind im Heimkino fast alle Geräte per HDMI verbunden. Und bei einer Präsentation wäre mit dem Einstecken des HDMI-Kabels im Konferenzraum auch gleich das Netzwerkproblem gelöst.

Durchgesetzt hat sich das aber nicht. Mit einer Geschwindigkeit von nur 100 MBit/s wären viele Szenarien auch nicht denkbar, etwa das automatische Backup, sobald der Monitor angeschlossen wurde oder Softwareupdates für Betriebssysteme und Spiele auf Konsolen. die 100 MBit/s sind da schnell der limitierende Faktor, wenn die Internetanbindung sehr schnell ist oder diese Szenarien über ein Firmennetzwerk umgesetzt werden. Selbst ein ambitioniertes Heimnetzwerk kann mehr als HDMI.

Andere Szenarien sind hingegen denkbar. Der Netflix-Film der etwa zum Verstärker gestreamt wird der wiederum per HDMI das Signal für den Fernseher aufbereitet. Aber das ist ein derartiger Spezialfall, der über andere Anschlusstechniken viel besser abgedeckt werden konnte.  Stattdessen waren richtige Ethernet-Buchsen und bei teureren Geräten auch WLAN im Heimkino längst präsent. HDMI hatte und hat keine Chance.

HDMI Control oder CEC

Eine der interessantesten Funktionen von HDMI ist sicher CEC oder auch Control genannt. Im Heimkino ist das besonders praktisch, da viele Fernbedienungen im Alltag einfach in der Schublade bleiben können bis schlimmstenfalls die Batterien auslaufen. Stattdessen wird der Blu-ray-Player oder sogar die Spielekonsole per Fernbedienung des Fernsehers gesteuert. 

Der Fernseher reicht zudem das Signal an den A/V-Receiver hindurch, um die Lautstärke zu ändern. Außerdem werden Geräte, die gebraucht werden, automatisch an oder ausgeschaltet. Ein typisches Beispiel ist das Einlegen einer Blu-ray in den Zuspieler, der dann automatisch den Fernseher startet der wiederum automatisch die Soundanlage aktiviert.

Bei Notebooks ist das Potential allerdings gering, wenn es denn kein Medienabspieler werden soll. Im Zweifel lässt sich HDMI Control immerhin über einen Adapter auch am Notebook nachrüsten. Mit dem noch zu installierenden libCEC lässt sich beispielsweise per Skript der angeschlossene Fernseher an- und ausschalten.

Problematisch an dem Standard ist, das hier und da nicht ganz definiert ist, wann etwas passiert. Manche HDMI-Geräte haben ein fixes Limit für Geräte. Wenn dann ein Gerät dazu kommt, kann es zu unerwünschten Seiteneffekten kommen. Inkompatibilitäten sind nicht ungewöhnlich, vor allem wenn die Produktion der Geräte mehrere Jahre voneinander entfernt sind. Auf Nachfrage konnte selbst das HDMI Forum nicht sagen, welches Gerätelimit der Standard hat.

Eine weitere interessante Funktion, die über USB Typ C sicher einfach umzusetzen wäre, wäre HDMI Cable Power. Nun wird sich manch einer fragen was das ist, denn HDMI überträgt auch ohne die Option Cable Power Strom. Der ist allerdings so gering, dass es nur wenige Geräte gibt, die damit arbeiten können. 

Laut HDMI Forum gibt es vereinzelt aktive HDMI-Kabel, die sich darüber versorgen, um längere Distanzen zu ermöglichen. Doch selbst bei aktiven Kabeln ist das zu wenig. HDMI Cable Power soll das seit HDMI 2.1 Amendment 1 verbessern. mit 0,3A@5V ist das aber weniger als etwa USB 2.0 zu bieten hat. 

Für den Notebook-Einsatz ist die Funktion prinzipiell von besonderem Interesse, können doch die Kabellängen bei der Präsentation schnell zu einem Problem werden. Ältere Installationen verwenden nicht zuletzt deswegen oft noch VGA-Kabel. Das ist schön billig im Unterschied zu ultralangen HDMI-Kabeln und etwa lange für große Hörsäle oder Konzertorte beliebt. Es ist eines der letzten Einsatzszenarien für alte analoge Kabel.

HDMI Cable Power sollte das Problem eigentlich endgültig lösen. Das Problem an der Sache: An einem Präsentationsort kann schlecht HDMI Cable Power vorausgesetzt werden. Es wird Jahre dauern, bis alle HDMI-Notebooks ausgetauscht sind. Nichtsdestotrotz erwartet das HDMI Forum zuerst Geräte vom Typ Source, die HDMI Cable Power implementieren. In die Kategorie würden auch Notebooks fallen. Ziel des Standards ist es Multiroom-Installationen und besonders lange Kabellängen ohne extra Energieversorgung  zu ermöglichen. HDMI-Sticks wären wohl außerhalb des Power Budgets von HDMI Cable Power.

Noch ist unklar, wann die ersten Cable-Power-Produkte erscheinen werden. Dem HDMI Forum sind bisher noch keine bekannt. Es wird im Übrigen auch kein Logo geben, welches HDMI Cable Power auf Geräten andeutet. Wer wissen will, ob das Gerät so etwas kann, muss in die Spezifikation schauen. Ein klassischer Schwachpunkt der HDMI-Spezifikation, die den Herstellern viele Freiheiten lässt - außer bei den Kabeln.

Auf Kabelseite ist das einfacher. Laut HDMI LA muss ein Kabel, das Cable Power unterstützt, eine alternative Energieversorgung haben, etwa in Form eines USB-Steckers. Die Kabel funktionieren im Übrigen nur in einer Richtung von der Quelle des Signals aus.

Damit wären die wichtigsten Funktionen von HDMI abgedeckt. Doch wie sieht die Zukunft aus, gerade im Vergleich mit Vesas Displayport und USB 4.0?

Die HDMI-Buchse bleibt, natives HDMI per USB-C ist unwahrscheinlich

Auch beim kommenden USB-4-Standard wird HDMI wohl länger brauchen. Die Vesa hat bereits die Displayport-Spezifikationen angepasst, um die höheren Datenraten des neuen USB-Standards nutzen zu können. Vom HDMI Forum gab es noch keine öffentliche Erklärung. Der Misserfolg von HDMI Alt über USB-C dürfte sicher nicht geholfen haben.

Die Aufzählung ist nicht vollständig. Andere Buchsen wie Lightning, Micro-USB (via MHL) oder PDMI bieten mit entsprechenden Kabeln ebenfalls HDMI-Funktionen.

Für die meisten ist HDMI einfach nur dieser Videoausgang am Notebook, der einfach mit einem Fernseher oder Projektor verbunden wird. Der Blick ins Detail zeigt aber, wie mächtig diese Schnittstelle mittlerweile geworden ist und wie viel das HDMI Forum eigentlich mal vor hatte.

Zum Glück - muss man fast sagen - hat das HDMI-Forum bisher einigen Vorhaben keinen Erfolg gehabt. Netzwerkverbindungen und inkompatible USB-C-Kabel blieben allen erspart. Die Wahrscheinlichkeit ein inkompatibles HDMI-Kabel für eine simple Präsentation zu erwischen ist ebenfalls sehr gering, auch wenn es eigentlich acht Kabeltypen gibt gibt. Neun wenn man die theoretische Existenz von USB-C-HDMI-Kabeln hinzuzählt.

Modernere HDMI-Kabel können eigentlich immer 4K-Signale übertragen. Um ein altes Standard-HDMI-Kabel zu finden braucht es schon einiges an Pech heutzutage. Oder eine Reise in ein ärmeres Land, wo solche noch günstigeren Standard-Kabel durchaus anzufinden sind.

Das Problem ein Ultra High Speed-Kabel zu benötigen aber nur ein High-Speed-Kabel zur Verfügung zu haben dürfte in der Praxis eher im Heimkino zu Schwierigkeiten führen. Im IT-Alltag ist das unwahrscheinlich. Damit ist die HDMI-Schnittstelle besonders alltagstauglich. Denn den HDMI-Projektor oder -Fernseher findet man fast überall.