HDMI Kabel 1.4a 3D fähig bis Full HD

HDMI Kabeltypen und Eigenschaften

Das HDMI Kabel hat sich als Standard bei der Übertragung zwischen modernen Geräten der Unterhaltungselektronik seit 2005 durchsetzen können und das DVI-Kabel in diesem Bereich weitgehend abgelöst. HDTVs, DVDs und Blue-ray Discplayer arbeiten fast nur mit den neuesten HDMI Kabeltypen. Es gibt jedoch Unterschiede bei den HDMI Kabeltypen hinsichtlich ihrer Eigenschaften. Seit Ende 2010 werden HDMI Kabel in fünf verschiedene Klassen eingeteilt. Diese sind.

1. HDMI Standard Kabel

2. HDMI Standard Kabel mit Ethernet

3. HDMI Standard Automotive Kabel

4. HDMI High Speed Kabel

5. HDMI High Speed Kabel mit Ethernet

Die Klassen der HDMI Kabeltypen richten sich somit nach den Leistungsmerkmalen der jeweiligen Kabel. Während das HDMI Standard Kabel nur Grundleistungen umfasst und die Minimalanforderungen mit 1080i bzw. 720p bei der Übertragungen von Halb- oder Vollbildern mit einer Frequenz von 75 MHz erfüllt, sind beim HDMI High Speed Kabel ungleich höhere Übertragungsraten möglich, die um ein Vielfaches höher liegen als bei Standardkabeln. Den HDMI Kabeltyp Standard gibt es in drei Varianten: Als HDMI Standard Kabel, als HDMI Standard Kabel mit Ethernet und als HDMI Standard Automotive Kabel. Bei der Ethernet-Option ist ein zusätzlicher HDMI Ethernet Channel (HEC) integriert, der eine Verbindung mit Netzwerken und IP-fähigen Geräten ohne zusätzliches Ethernetkabel ermöglicht. Das HDMI Standard Automotive Kabel ist ein HDMI Standard Kabel, das speziell für die Anforderungen im Automobilbereich entwickelt wurde und mit einem eigenen Steckertyp E versehen ist. Es ist gegen Temperaturschwankungen und Vibrationen besser gerüstet. Ansonsten besitzt es die gleichen Eigenschaften wie das HDMI Standard Kabel. Die HDMI Kabeltypen, welche High Speed Übertragungen ermöglichen sind bei der Übertragungsrate von 8,16 Gbit/s bei 340 MHz um mehr als viermal leistungsfähiger. Sie unterstützen sowohl Full HD als auch Deep Color bis 1080p. Während bei den HDMI Kabeltypen der Standardkategorie Kabellängen bis 15 m möglich sind, sind diese bei High Speed auf 7,5 m beschränkt. Volle HDMI 1.4 Unterstützung ist zurzeit nur mit dem HDMI Kabeltyp High Speed mit Ethernet möglich.

HDMI Standard Kabel / HDMI High Speed

Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen bei den HDMI Kabeln zählt die Übertragungsrate. Zwischen einem HDMI Standard Kabel und einem HDMI High Speed Kabel gibt es beträchtliche Unterschiede. Während Kabel der Kategorie HDMI Standard Kabel Übertragungsraten von nicht mehr als 1,782 Gbit/s mit einer Frequenz von 74,25 MHz erlauben, schafft HDMI High Speed mit 8,16 Gbit/s mit 340 MHz eine Übertragungsleistung, die um mehr als das Vierfache höher liegt. Nicht nur bezüglich der höheren Datenrate gibt es signifikante Unterschiede, sondern vor allem auch bei den Auflösungen. Das maximal mögliche Video Bildformat beim HDMI Standard Kabel beträgt im Vollbildmodus 720p bei 60 Hz und im Halbbildmodus mit 1080i bei ebenfalls 60 Hz Frequenz. Erst das HDMI High Speed Kabel ermöglicht bei Videobildern Spitzenauflösungen von 2160p bei 24 Hz. Ohne diese hohen Auflösungen wäre bei der Darstellungsqualität weder Full HD 3D noch Deep Color bei der Farbtiefe realisierbar. Die Kabel der Leistungskategorie HDMI High Speed unterstützen demnach bereits 4K2K, ein digitales High Definition Videoformat, das die besagte mehr als vierfache HDTV Auflösung bei einem 16:9 Seitenverhältnis realisiert und von einigen Geräteherstellern als zukünftiger Standard im High Definition Bereich gehandelt wird. Hinsichtlich der Reichweite sind beim HDMI Standard Kabel Längen von 15 m möglich, wo hingegen bei Kabeln der Leistungskategorie HDMI High Speed die maximale Distanz bei der Länge 7,50 m beträgt. Es ist davon auszugehen, dass hier zukünftig auch noch längere Distanzen möglich sind, bei denen digitale Videosignale trotz höchster Übertragungsgeschwindigkeit ohne Verluste übertragen werden können. Beide Leistungskategorien bei HDMI Kabeln gibt es optional auch in der HDMI Ethernet Channcel (HEC) Variante, welche Verbindungen mit IP-fähigen Geräten ohne zusätzliches Kabel ermöglicht. Auch wenn das HDMI Standard Kabel mit Ethernet die Netzwerkanbindung ohne zusätzlichen Verkabelungsaufwand unterstützt, bietet jedoch nur HDMI High Speed Kabel mit Ethernet die volle Unterstützung für alle Features der Spezifikation HDMI 1.4.

Die neuesten Entwicklungen bei der HDMI Schnittstelle tendieren zu noch viel höheren Auflösungen als dies bisher möglich war. Während HDMI 1.3 lange Zeit als Maß aller Dinge galt und Auflösungen bis 1440p und bei 3D bis 1080i zumindest bei Abspielgeräten ermöglichte, kam mit HDMI 1.4 ein relativ großer Schritt. Seit Mai 2009 war mit HDMI 1.4 sogar eine Auflösung von 2160p realisierbar, was 4096 x 2160 Pixeln entspricht. Kurz als 4K2K bezeichnet ist die Auflösung auserkoren „Full HD“ mit 1080p abzulösen und zum neuen Standard bei HDTV zu werden. Der geplante Nachfolgestandard brächte bei der Bildqualität mit 4K2K gleich die vierfache Auflösung von Full HD. Einige Fachleute sprechen in Zusammenhang mit 4K2K sogar von Auflösungen von 4096 x 2400 Pixeln. Dies entspricht einer Videoauflösung von rund 10 Megapixeln. Nicht nur die digitale Projektion in kommerziellen Kinos soll über dieses Format laufen, sondern auch der Home Cinema Bereich damit abgedeckt werden. Darüber hinaus ist der Einsatz dieses Formats in Bildungs- und medizinischen Einrichtungen geplant. Mit Mitsubishi und Panasonic im asiatischen Raum gibt es zurzeit erst sehr wenige Hersteller, welche kompatible High End Definition Geräte für 4K2K anbieten, da es genauere Spezifikationen für dieses Format noch nicht zu geben scheint. Geräte die HDMI mit 4K Auflösung bereits unterstützen, sind einige der so genannten Blue-ray-Player, den High Definition Nachfolgern bei den DVD-Playern. Dieser Nachfolger der HD DVD ist offiziell allerdings nie zum Nachfolgestandard erklärt wurde, da insbesondere der Gaming Bereich vor allem im Zusammenhang mit 3D immer speicherhungriger wurde und bereits schon früh über eine Nachfolge der Blue-ray-Technik spekuliert wurde. Ein Grund dafür, dass die Möglichkeiten der Schnittstelle HDMI 1.4 erst von wenigen Anbietern genutzt werden. High Definition im Bereich der digitalen Unterhaltungselektronik ist eher als stetiger Prozess zu verstehen, denn als feste Größe. Es wird wohl noch einige Zeit dauern der neue HDMI Standard, mit dem sich Auflösungen bis zu 4K realisieren lassen, vom Massenmarkt unterstützt wird.

HDMI hat zwischenzeitlich mehrere Entwicklungsstufen durchlaufen und mit jeder Stufe verbesserten sich die Leistungsmerkmale dieser Schnittstelle für die volldigitale Übertragung von Video und Audiodaten. Mit der Zunahme der Farbtiefe stieg auch die Qualität bei den HDMI Auflösungen. Als HDMI 1.0 im Dezember 2002 erschien betrug die maximale Auflösung noch 1080p, welche vier Jahre lang bis HDMI 1.2a konstant blieb. Erst mit dem Erscheinen von HDMI 1.3 im Juni 2006 gelang ein großer Schritt zu einer höheren Auflösung von 1440p, die sich rund drei Jahre lang nicht veränderte. Mit dem Erscheinen von HDMI 1.4 im Mai 2009 jedoch ist sogar eine spitzenmäßige Auflösung von 2160p über diese Schnittstelle möglich. Sie erlaubt bereits die 3D Übertragung, welche rund ein Jahr später im Mai 2010 erstmals standardisiert wurde. Für Filme beträgt die HDMI Auflösung 1080p bei einer Frequenz von 24 Hz und Spiele erreichen 720p bei 50 oder 60 Hz. Die Vorteile dieser HDMI Auflösungen konnten jedoch erst mit dem Erscheinen entsprechender HDTV-Fernseher voll ausgeschöpft werden. Während dies bei der HDMI Auflösung 1080p eine für HDTV Auflösung im Vollbild reicht schafften es erst Geräte, die 1080p24 unterstützten, dass sich 24 Bilder pro Sekunde anzeigen lassen. Hierfür wurde der Begriff Full HD herstellerübergreifend kreiert, wobei nicht alle Fernseher mit diesem Leistungssiegel tatsächlich die 1080p Auflösung mit 24 Hz Bildwiederholfrequenz darstellen können. Bei Wiederholraten von 50 oder 60 müssen diese erst umgerechnet werden. Erst bei HD ready 1080p ist wirklich gewährleistet, dass Vollbilder von 1.920 x 1.080 Pixel Auflösung bei 24, 50 oder 60 Hz angezeigt werden können. Zu beachten ist jedoch, dass bei „HD ready“ nur HDMI Auflösungen von 1.366 x 768 Pixel unterstützt werden. Es ist davon auszugehen, dass auch bei der zukünftigen Entwicklung der HDMI Schnittstelle, diese technisch den Möglichkeiten der Anzeigegeräte weiterhin voraus sein wird. Erfahrungsgemäß sind Geräte, welche die neuen Features der HDMI Schnittstelle unterstützen, erst nach einer gewissen Zeit am Markt erhältlich.

HDMI with Ethernet

HDMI with Ethernet steht für die Verschmelzung im Bereich der Unterhaltungselektronik mit der Informationstechnik. Das machte neue Topologien im Bereich von Kabeln und Steckern erforderlich, welche diese erweiterten Möglichkeiten unterstützen. Der High Definition Bereich, der durch die HDMI Spezifikationen standardisiert wurde ist auf vielen Feldern ohne die Integration von IP-fähigen Geräten kaum noch denkbar. Ein Problem das bisher bestand, war der zusätzliche Verkabelungsaufwand mit den unangenehmen Begleiterscheinungen was gemeinhin mit Kabelsalat umschrieben wird. HDMI with Ethernet ist ein Teil der HDMI 1.4 Spezifikation, bei der ein HDMI Ethernet Channel (HEC) sowohl in HDMI Standard Kabeln als auch in HDMI High Speed Kabeln integriert wurde. Auch wenn der Netzwerkanschluss mit HDMI Standard Kabel und dem HDMI Stecker Typ A realisierbar ist, so bietet erst das HDMI High Speed Kabel die volle Unterstützung für die HDMI 1.4 Spezifikation. Erst durch HDMI with Ethernet können IP-fähige Hochleistungsscanner oder –camcorder den Leistungsumfang hochauflösender Displays nach dem HDTV Standard voll ausschöpfen. Um HDMI with Ethernet wirklich sinnvoll nutzen zu können bedarf es geeigneter Kabel, bei denen die für den HDMI Ethernet Channel genutzten Adernpaare den Standards entsprechend verdrillt sind (Twisted Pair). Dadurch sind die übertragenen Signale besser gegen äußere Störeinflüsse wie magnetische Wechselfelder geschützt. HDMI Kabel ohne Ethernet ließen sich zwar verwenden, sind allerdings störanfälliger. Es ist sinnvoll nur die Kabel zur benutzen, welche den HDMI Ethernet Channel auch vollumfänglich unterstützen, zumal bei netzwerkfähigen Geräten mit HDMI-Anschluss sich der schnelle HDMI Ethernet Channel nicht per Firmwareupdate nachrüsten lässt. Nur in der Variante High Speed bedeutet HDMI with Ethernet Hochgeschwindigkeitsübertragung sowie volle 3D Wiedergabe mit einer Auflösung bis zu 1080p. Bei einer Kabellänge von bis zu 5 Metern sind sogar viermal höhere Auflösungen von bis zu 2160p bei 24 Hz möglich. Auch bei zukünftigen Spezifikationen ist davon auszugehen, dass die Integration von HDMI und IP-fähigen Ethernet-Verbindungen weiter voranschreiten wird.

Deep Color

Neben der Auflösung ist es vor allem die Farbtiefe, die für eine qualitativ besonders hochwertige Darstellung auf dem Display sorgt. Die Anzahl darstellbarer Farbnuancen kommt nämlich durch die Farbtiefe zum Ausdruck. Sie legt fest, welche Farbdarstellungen am Display realisierbar sind. Deep Color ermöglicht dabei Farbdarstellungen mit der höchsten Farbtiefe. Demgegenüber steht High Color für eine Farbdarstellung mit hoher Farbenanzahl bei einer Farbtiefe von 16 Bit. Die direkte Farbdarstellung wird über Direct Color mit 18 Bit Farbtiefe realisiert und Echtfarbendarstellung mit 24 Bit Farbtiefe wird als True Color bezeichnet. Deep Color erreicht mit Farbtiefen 30 Bit, 36 Bit und 48 Bit ungleich höhere Auflösungen als andere Farbmodi. Das sogenannte Banding, welches unerwünschte Farbabstufungen bewirkt, wird dadurch vermieden. Im Gegensatz zu True Color, wo bei einer Farbtiefe von 24 Bit genau 16.777.216 Farbnuancen darstellbar sind, schafft Deep Color bei 36 Bit Farbtiefe Farbauflösungen im Gigabereich. Das ergibt einen Spitzenwert bei den Farbnuancen von 68,7 x 10⁹ Farben. Auch das ist noch steigerungsfähig, denn bei 48 Bit läge die Anzahl darstellbarer Farben theoretisch bereits im Terabereich mit genau 281,4 x 10¹² Farbnuancen. Damit schlägt Deep Color alle bisherigen Rekorde bei der Farbtiefe. Die immense Farbauflösung sorgt bei HDTV für Farben von einzigartiger Qualität mit sehr hohem Kontrast. Interpolationen, die man bei digitalen Bildern noch kannte, entfallen dadurch komplett, da unendlich viele Farbnuancen diesen unerwünschten Effekt zwischen den Pixeln unterbinden. Es versteht sich von selbst, dass Deep Color auch bei den Grauwerten und in der Schattierung eine viel nuancenreichere Darstellung zulässt, als dies mit 16 Bit Farbtiefe von High Color oder 24 Bit Farbtiefe von True Color möglich wäre. Deep Color ist jedoch nicht nur ein Leistungsmerkmal für die Farbtiefe, sondern auch eine Art „Gütesiegel“, das Geräte wie Scanner auszeichnet. Dazu gehört natürlich auch professionelle Software, die in der Lage ist mit diesen außergewöhnlich hohen Farbauflösungen zu arbeiten.

Bis HDMI 1.3 ließen sich Tondaten nur in eine Richtung übertragen. Seit HDMI 1.4 ist jedoch die Übertragung von Bild- als auch von Tondaten in beide Richtungen möglich. Über den Audio Return Channel lassen sich seitdem Tondaten über das HDMI Kabel senden, über das sonst immer nur die Bilddaten vom Blue-ray-Player oder vom DVD-Player zum TV-Gerät oder einen anderen Display gesendet wurden. Genauso wie der HDMI Ethernet Channel läuft dieser Channel über das HDMI Kabel, das ohnehin vorhanden ist und nicht zusätzlich angeschlossen werden muss. Dabei wird der Dolby Digital Ton als Bitstream zum AV-Receiver gesendet, der den Ton dann zum HD Fernseher weiterleitet. Der Audio Return Channel auch Audio-Rückkanal oder kurz ARC genannt, leitet, falls das TV-Gerät mit einem integrierten Digitaltuner ausgestattet ist, die empfangenen Audiodaten zurück zum angeschlossenen AV-Receiver. Das reduziert den Verkabelungsaufwand, denn eine zusätzliche Audioleitung in Form eines optischen oder Koaxialkabels ist durch den Audio Return Channel entbehrlich geworden. Über den Audio Return Channel werden die Audiodaten transportiert, die bis dato optisch, per Koax oder über S/PDIF über den Digitalkanal geleitet wurden. Digitale HD Audio Formate wie beispielsweise Dolby Digital Plus, DTS-HD oder TrueHD können noch nicht über den Audio-Rückkanal übertragen werden. Diese Übertragung erfordert nach wie vor einen Tuner am HDMI Ausgang, der für die Umwandlung in Dolby Digital sorgt. Damit diese und andere erweiterte Funktionen genutzt werden können, ist die Implementierung des HDMI 1.4 Standards bei allen angeschlossenen Geräten unumgänglich. Dafür lassen sich, wie zuvor erwähnt, über den Audio Return Channel nunmehr sämtliche, bislang über die S/PDIF Schnittstelle übertragenen Audiodateiformate übertragen. Neben weiteren sind das PCM-Audio, Digital Theatre Sound und vor allem das weit verbreitete Dolby Digital Format. Bei zukünftigen HDMI Spezifikationen ist zu erwarten, dass sich über den Audio Return Channel weitere HD Audio Formate übertragen lassen, die bislang noch eine zusätzliche Verkabelung erfordern.

HDMI Ethernet Channel

Seit der Spezifikation HDMI 1.4 enthält das HDMI Kabel einen Netzwerkkanal, der besser unter dem Begriff HDMI Ethernet Channel bekannt wurde. Mit ihm wurde es erstmals möglich, Datenübertragungen von bis zu 100Mb/s bidirektional zu realisieren. Dies war besonders interessant bei der Verbindung internetfähiger Komponenten für IP-basierende Anwendungen. Vor HDMI 1.4 war hierzu ein zusätzliches Netzwerkkabel erforderlich. Durch die Implementierung des HDMI Ethernet Channels in HDMI Kabeln entfällt dieses Erfordernis. Das Ethernet unterstützt alle IP-basierten Geräte der Unterhaltungselektronik über die HDMI Schnittstelle. Das können sowohl Fernseher, Digitale Video Recorder (DVR) als auch Spielkonsolen sein. Das Zusammenspiel aller Komponenten wird durch den HDMI Ethernet Channel vereinfacht, da mehrere Geräte gleichzeitig über den HDMI Ethernet Channel im HDMI Kabel versorgt werden, wo hingegen früher alle Geräte, die über das IP-Protokoll liefen, einzeln an das Internet angeschlossen werden mussten. Für den Anwender bedeutet das weniger Verkabelungsaufwand in Bezug auf internetfähige Geräte und dadurch weniger Kabelsalat. Zu unterscheiden ist zwischen HDMI Standard mit Ethernet, einem Standard HDMI Kabel mit Steckertyp A und einem HDMI High Speed Kabel mit Mini- oder Micro-Stecker, da beide Kabeltypen über einen HDMI Ethernet Channel verfügen. Das HDMI High Speed Ethernet Kabel bietet volle Unterstützung für HDMI 1.4. Das heißt, Übertragungsraten von bis zu 8,16 GBit/s und Vollbildauflösung von 2160p bei einer Bildwiederholfrequenz von 24 Hz. In der Praxis lässt sich durch den Netzwerkkanal ein Fernseher mit Daten aus dem Internet oder dem heimischen Netzwerk versorgen. Nicht nur über Spielkonsolen, sondern auch für alle Arten von Online-Gaming lässt sich der HD Fernseher nun als Bildschirm nutzen, was gerade bei 3D-Animationen eine Vielzahl von Vorteilen bietet. Auch ist Fernsehen über Breitband-Verbindungen von nun an möglich. Die beim HDMI Kabel für den HDMI Ethernet Channel genutzten Kabel sind wie bei einem Standard Ethernet Kabel verdrillt, wodurch sie gegen äußere Störeinflüsse besser abgeschirmt sind.

In der Welt der Unterhaltungselektronik ist HDMI und 3D Fernsehen inzwischen untrennbar miteinander verknüpft und das eine ist ohne das andere kaum noch denkbar. Das hat seinen Grund, denn 3D erfordert eine wesentlich höhere Farbauflösung als 2D und bedarf einer viel größeren Farbtiefe. Befriedigende Darstellungen in 3D wurden erst durch HDTV Fernseher möglich. Zwar war die 3D Wiedergabe schon mit HDMI 1.3 möglich, allerdings nur in 1080i. Erst seit HDMI 1.4 lässt sich der Vollbildmodus mit 1080p erreichen. Bei der 3D Wiedergabe werden sozusagen synchron 2 Filme abgespielt. Der Datendurchsatz des Wiedergabesystems ist dabei so hoch, dass nur HDMI 1.4 mit seiner hohen Übertragungsrate in der Lage ist dies zu bewältigen. Damit HDMI und 3D Fernsehen zu einem optischen Genuss werden kann, empfiehlt sich der Einsatz von Geräten wie AV-Receivern, Fernsehern und Kabeln, welche die HDMI 1.4 Spezifikationen auch wirklich unterstützen. Im Bereich der Datenträgersysteme scheint die Blue-ray-Technologie bestens für die Verarbeitung der Datenmengen gerüstet zu sein, die HDMI und 3D Fernsehen mit sich bringen. Denn nur Scheiben wie die Blue-ray-Disc sind bislang in der Lage 100 Gigabyte an Bild- und Tondaten zu speichern. Auch die Fernsehtechnik bereitet sich mit dem HDV-Format 4K2K auf die HDMI und 3D Fernsehen Zukunft im Home-Entertainment vor, wenngleich vorerst noch wenige Hersteller voll kompatible Geräte herausgebracht haben. Bestens gerüstet sind Hersteller von Plasma-Fernsehern sind aufgrund der erheblich schnelleren Reaktionszeit des Plasma auf die neuen Möglichkeiten vorbereitet, die die hoch auflösende 3D-Technik zu bieten vermag. Inwieweit die LCD-Technik bei HDMI und 3D Fernsehen zukünftig noch mitmischen wird ist nicht vorhersagbar. Zumindest steht fest, dass eine Aufrüstung herkömmlicher 2D-Geräte aus Kostengründen wohl eher nicht in Frage kommt. Wie schnell sich neue Geräte auch immer am Markt behaupten werden. Sicher scheint, dass HDMI und 3D Fernsehen in der nahen Zukunft eine noch wichtigere Rolle im Home-Entertainment-Bereich spielen wird.