HDMI - High Definition Multimedia Interface

HDMI - High Definition Multimedia InterfaceHDMI ist eine digitale Schnittstelle zur Übertragung von hochauflösenden, digitalen Video- und Audio-Daten. HDMI verbindet Abspielgeräte, wie Computer oder Video-Player mit einem Display oder Beamer.

HDMI baut auf DVI auf. Somit ist HDMI zu DVI abwärtskompatibel. Das bedeutet, DVI-Signale lassen sich mittels eines Adapters auf einem HDMI-Kabel übertragen. Aber umgekehrt, also HDMI-Signale über DVI, ist nicht möglich und auch nicht sinnvoll. Nur HDMI beherrscht die Übertragung von digitalen Audio- und Video-Daten und ersetzt damit das analoge SCART in der Unterhaltungselektronik.

HDMI wurde speziell für die Anforderungen der Unterhaltungselektronik und den wirtschaftlichen Interessen der Mitglieder des HDMI-Forums entwickelt. Die Nutzung von HDMI unterliegt der Lizensierung, die sich am jeweiligen HDMI-Einsatz orientiert. Das bedeutet auch, dass Informationen zu HDMI nur wenig transparent veröffentlicht werden.
Weil es viele Grafikkarten gibt, die HDMI-Buchsen haben, ist die HDMI-Schnittstelle auch in der Computertechnik und IT relevant.

HDMI, der SCART-Nachfolger

HDMI sollte als digitale Schnittstelle SCART ablösen. Doch leider ist HDMI nicht ansatzweise so durchdacht wie SCART. Beispielsweise unterstützt HDMI keine Aufnahmegeräte. Erschwerend kommt hinzu, dass alle HDMI-Funktionen optional sind. Die Spezifikation von HDMI schreibt nur 480p und zwei Audiokanäle vor. Alle anderen in der Spezifikation genannten Merkmale sind dagegen optional. Das gilt ausnahmslos für alle HDMI-Versionen.
Es ist zwar dokumentiert, welche HDMI-Version welche Fähigkeiten hat. Das bedeutet aber nicht, das ein Gerät mit HDMI 1.3 oder 1.4 alle Funktionen beherrscht. Für Kunden ist das besonders unerfreulich. Sie müssen mühsam herausfinden, was das bevorzugte Gerät wirklich unterstützt. Die Hersteller müssen jedoch genau kennzeichnen, welche der optionalen Funktionen sie unterstützen, wenn sie explizit mit HDMI 1.4 oder 2.0 werben.

Auflösung: 4K (UHD, 2160p) und 8K (4.320p) mit HDMI

Bei der Bezeichnung 4K handelt sich um eine Auflösung für TV und Video von 4.096 x 2.160 Pixel, die von der Digital Cinema Initiative (DCI) spezifiziert wurde. Es gibt allerdings auch Displays mit einer Auflösung von nur 3.840 x 2.160 Pixel, was man Ultra-HD (UHD) oder 2160p nennt. Das entspricht in etwa dem vierfachen einer Full-HD-Auflösung von 1080p bzw. 1.920 x 1.080 Pixel.

UHD bzw. 4K lässt sich bereits mit HDMI 1.4 übertragen. Allerdings ist die Bildwiederholrate auf 30 Hz (2160p30) bzw. 24 Hz (4K24) begrenzt (Hz = Bilder pro Sekunde, fps). Für die meisten Kinofilme ist das ausreichend. Sportveranstaltungen und Filme mit schnellen Action-Szenen benötigen schon 60 Bilder in der Sekunde, um eine ruckelfreie Übertragung von Ultra-HD zu ermöglichen. Für 2160p60 bzw. 4K60 ist deshalb HDMI 2.0 erforderlich.

Displays mit HDMI 2.0 gibt es schon länger. Aber nicht jede PC-Grafikkarte mit HDMI beherrscht auch HDMI 2.0. Ebenso kritisch ist die Situation in der Unterhaltungselektronik. Nicht jeder Blu-ray-Player beherrscht HDMI 2.0.

Damit sich HDMI-Kabel für 4K-Monitore eignen sollten Hinweise wie "4K", "UHD" oder "2160p" auf der Verpackung aufgebracht sein. Nur dann hat man gute Chancen, dass sich das Kabel für eine 4K-Übertragung eignet. Ein gutes HDMI-Kabel macht sich also nicht am Preis fest.
Wenn es dann mal nicht klappt, dann liegt es am TV-Gerät und nicht am Kabel. An einem anderen Gerät würde das Kabel funktionieren. Hier muss man anmerken, dass es einige empfindliche Geräte gibt, die nicht mit jedem HDMI-Kabel zusammenarbeiten wollen. Wenn ein TV-Gerät mehrere HDMI-Eingänge hat, dann kann man die der Reihe nach ausprobieren. Eventuell funktioniert das Kabel an einem anderen HDMI-Eingang.

Mit HDMI 2.1 ist eine Auflösung von 8K (7.680 x 4.320 Bildpunkte, 4320p) möglich. Mit DSC 1.2 komprimierte Videodaten auch 10K (10.328 x 7.760 Bildpunkte). Das Ganze mit 120 Frames pro Sekunde und dynamisches HDR. Wobei hier kein Verfahren bevorzugt wird, solange die Bandbreite dafür ausreicht.
Interessant ist das für zukünftige High-Frame-Rate-Filme, Action-Videos, Games und Virtual-Reality.

Übertragungsgeschwindigkeit

HDMI überträgt Video- und Audiodaten mit einer Datenrate von bis zu 10,2 GBit/s (340 MHz) bei einer Single-Link-Verbindung.
Vorgesehen ist auch das Übertragen von Filmen mit einer Auflösung von bis zu 4K. Das sind Vollbilder mit einer Auflösung von 4.096 x 2.160 Pixel und einer Bildwiederholfrequenz von 30 Bildern in der Sekunde. Die Datenrate soll dabei unter 10,2 GBit/s bleiben.
Mit HDMI 2.0 überträgt HDMI Ultra HD (4K) mit 60 Bildern pro Sekunde mit einer Geschwindigkeit von 18 GBit/s. Weiterhin unterstützt die neue HDMI-Fassung die Übertragung von bis zu 32 Audiokanälen.

HDMI-Steckverbindung (Stecker und Kabel)

HDMI-Stecker Mini-HDMI-Stecker Micro-HDMI-Stecker
HDMI-Stecker Mini-HDMI-Stecker Micro-HDMI-Stecker
Typ Bezeichnung Abmessung (in mm) Pins Nutzung
A Standard-HDMI 13,9 x 4,5 19 Single Link
B Standard-HDMI 21,1 x 4,5 29 Dual Link
C Mini-HDMI 10,4 x 2,5 19 Single Link
D Micro-HDMI 6,5 x 2,5 19 Single Link
E Automotive-HDMI 17,0 x 6,1   in Fahrzeugen

Mit einem einfachen Adapter kann man den Mini- und Micro-HDMI-Kabel zum normalen HDMI-Kabel machen.
Für die Autoindustrie gibt es spezielle Steckverbinder (Automotive Connection System), damit die Stecker einen besseren Halt haben. Sie sind den widrigen Verhältnissen angepasst und sorgen für eine höhere Betriebssicherheit.

Die HDMI-Spezifikation stellt bestimmte Anforderungen an die Kabel und Steckverbinder. Bezogen auf die Datenrate und Bandbreite müssen Kabel und Material eine entsprechende Verarbeitungsqualität haben.
Für die elektromagnetische Verträglichkeit sorgen geschirmte und verdrillte Adernpaare.
Damit die Signalpegel auf der Empfangsseite verarbeitet werden können, ist die Länge der Kabel auf 2 oder 3 Meter begrenzt. Abhängig vom Kabeltyp wäre eine Kabellänge von 10 Meter denkbar. Bei größeren Entfernungen braucht man einen geeigneten Verstärker (Extender).

Leistungsmerkmale

Die erste HDMI-Version stammt vom Dezember 2002. Von da an wurde die Schnittstelle um weitere Funktionen und Bandbreitenerhöhungen ergänzt. Beispielsweise neue Audio- und Videoformate, sowie 3D-TV. Aber auch um Gerätesteuerung, sowie die Prüfung der Kabellänge der HDMI-Verbindung.

Ein besonderes Merkmal ist, dass alle neuen HDMI-Versionen zu den Vorgängerversionen abwärtskompatibel sind. Die meisten Leistungsmerkmale sind optional.

Es folgt je eine Kurzbeschreibung der wichtigsten Leistungsmerkmale von HDMI.

  • Kopierschutz: HDCP (High Bandwidth Digital Copy Protection)
  • Rechteverwaltung: DRM (Digital Rights Management)
  • Gerätesteuerung: CEC (Consumer Electronics Control)
  • Netzwerk: HEC (HDMI Ethernet Channel)
  • Audiorückkanal: ARC (Audio Return Channel)
  • ACE (Automatic Content Enhancement)
  • ...

CEC - Consumer Electronics Control

HDMI hat eine Infrarot-Übertragungsstrecke für eine universelle herstellerübergreifende Fernbedienung. Dank CEC (Consumer Electronics Control) und AV.Link kann man alle über HDMI verbundenen Geräte mit nur einer Fernbedienung steuern.

HEC - HDMI Ethernet Channel

HDMI Ethernet Channel (HEC) ist ein in die HDMI-Schnittstelle integriertes Ethernet mit 100 MBit/s. Es dient als Rückkanal vom Wiedergabegerät (Flachbildschirm, Lautsprecher, Projektor, etc.) zum Abspielgerät (Tuner, Recorder, Player, etc.). Dafür benötigt man ein neues HDMI-Kabel. Ethernet braucht verdrillte Adernpaare, um externe Einflüsse durch magnetische Wechselfelder zu verringern. Normale HDMI-Kabel sind dafür zu störanfällig. Die neuen Kabel werden als "Standard-HDMI-Kabel mit Ethernet" oder "High-Speed-HDMI-Kabel mit Internet" bezeichnet.
Jedes HDMI-Gerät kann als Ethernet-Hub für andere HDMI-fähige Geräte dienen. Auch im Standby-Betrieb funktioniert die Hub-Funktion.
Leider wird ein integrierter Ethernet-Kanal von kaum einem Gerät unterstützt.

ARC - Audio Return Channel

ARC ist ein Audiorückkanal der die Möglichkeit bietet die Digital-Audio-Signale vom DVB-Tuner im Fernseher an den Audio/Video-Receiver oder Verstärker weiterzuleiten. Das ist notwendig, wenn man das Audio-Signal über eine externe Soundanlage ausgeben will. Bisher musste dazu ein separates SPDIF-Kabel verlegt werden.

ACE - Automatic Content Enhancement

Abspielgeräte signalisieren dem Fernseher, welche Art von Inhalten abgespielt werden. Man unterscheidet zum Beispiel zwischen Filmen, Digitalbildern und Spielen. Auch auf 3D-Videos und 4K-Übertragung ist ACE vorbereitet.
Je nach Inhalt kann der Bildschirm die Helligkeit, Kontrast und Farben an die darzustellenden Inhalte anpassen. Beispielsweise gibt es zusätzliche Farbräume für Bilder von Digitalkameras.

Energieversorgung

Auf Pin 18 der HDMI-Buchse erfolgt eine 5-Volt-Versorgung. Doch nicht jedes Notebook oder Tablet liefert ausreichend Strom per HDMI. Anders Fernseher, an denen sich TV-Streaming-Sticks ohne Probleme betreiben lassen.

Wireless HDMI

Einen Wireless-HDMI-Standard gibt es nicht. Allerdings existieren verschiedene Lösungen, um ein HDMI-Kabel zu ersetzen.

  • Wireless Home Digital Interface (WHDI)
  • Wireless HD
  • Miracast

Belegung des HDMI-Steckers

Pin Signal
1 TMDS Data 2 +
2 TMDS Data 2 Shield
3 TMDS Data 2
4 TMDS Data 1 +
5 TMDS Data 1 Shield
6 TMDS Data 1
7 TMDS Data 0 +
8 TMDS Data 0 Shield
9 TMDS Data 0
10 TMDS Clock +
11 TMDS Clock Shield
12 TMDS Clock
13 CEC
14 N/C (Reserved)
15 SCL
16 SDA
17 DDC/CEC Ground
18 + 5 V Power
19 Hot Plug Detect

Übersicht: Schnittstellen für Bildschirme/Monitor

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