Fakten rund um HDMI 2.0

Text von Carsten Rampacher und Detlev SchnickHIFI-REGLER update: 30.10.2014


Aktuell gibt es immer mehr 4k-/UHD-TVs, deren Preisspektrum von 1.500 EUR bis rund 35.000 EUR reicht. Die meisten UHD-TVs liegen in Preisregionen zwischen rund 2.000 EUR (50 Zoll) und rund 16.000 EUR (84 Zoll). Zwischen diesen beiden Größen hat sich 65 Zoll als „feste Größe“ etabliert.

Es stellt sich nun aber die Frage: So schön die Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel (die vierfache Pixelanzahl im Vergleich zu Full-HD) auch sein mag, wie sieht es mit der Zukunftssicherheit aus? Können die teuren Bildwiedergabegeräte mit zukünftigen Medien in 4k-Auflösung überhaupt zusammen arbeiten oder aber bleibt der Bildschirm schwarz?
 

Höhere Auflösung - neue HDMI-Version

UHD 2160p hat sich klar als neue Norm herauskristallisiert. Was verbirgt sich dahinter?  Es handelt sich um eine progressive Ultra-HD-Wiedergabe von Material mit 3.840 x 2.160 Bildpunkten und bis zu 60 Bildern pro Sekunde (60 Hz). In diesem Zusammenhang wird auch immer wieder erwähnt, dass der bisherige HDMI-Standard (Vers. 1.4a) bei der Übertragung dieser hohen Auflösung aufgrund des limitierten Datendurchsatzes von 10,2 Gbit/s an seine Grenzen stößt. Seitdem macht das Schlagwort HDMI 2.0 die Runde. Was bietet HDMI 2.0 an neuen Features?

Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, schauen wir nach, was www.hdmi.org, die HDMI-Licensing-Organisation, hier an Information zu bieten hat. Zunächst kann durch HDMI 2.0 die Datenrate auf 18 Gbit/s erhöht werden, was natürlich einen größeren Spielraum für die Informationsübertragung zur Folge hat. Das Bild betreffend wird hier die Unterstützung von 4k-Material (max. 4096 x 2160) bei 50 und bei 60 Hz angegeben. 24 Hz, 25 Hz und 30 Hz wird weiterhin ebenfalls anstandslos übertragen, HDMI 2.0 ist komplett rückwärtskompatibel. Im akustischen Bereich wird, um auch hier Entsprechendes entgegen zu setzen, auf bis zu 32 (!) realisierbare Audio-Kanäle gesetzt.

Es ist simultan möglich, duale Video-Streams zu verschiedenen Anwendern auf dem gleichen Screen zu senden, ebenfalls kann man Multi-Stream-Audio zu bis zu vier Usern befördern. Sehr wichtig für Film-Liebhaber: HDMI 2.0 unterstützt 21:9 Widescreen.

Die HDMI 2.0 Spezifikation unterstützt zudem die Farbmetrik der ITU-R Empfehlung (International Telecommunication Union) BT.2020. BT.2020 sieht eine 4K-Darstellung mit stark erweitertem Farbraum, gegenüber dem aktuellen BT.709 HD-Farbraum, vor. Aktuell ist zwar noch kein Display in der Lage diesen erweiterten Farbraum darzustellen, HDMI 2.0 bietet aber einen ausreichend großen Datendurchsatz für die Übertragung der dafür notwendigen Informationen.
 

Neue Kabel für HDMI 2.0?

Was die Kabel-Industrie vielleicht etwas enttäuschen dürfte:  Spezielle neue HDMI 2.0 Kabel wird es eindeutig nicht geben. Stecker und Buchse der bisherigen HDMI-Schnittstelle bleiben also unverändert. Ebenso bleiben bisher etablierte Features wie CEC (Consumer Electronic Control)Ethernet- oder MHL-Unterstützung erhalten. Dafür aber wird dazu geraten, hochwertige HDMI-Kabel zu verwenden – also doch ein Silberstreif am Horizont. Hier gilt umso mehr: Je länger die per HDMI-Kabel zurück zu legende Strecke ist, desto größer ist die Gefahr, dass beim der Übertragen der 4k-Videosignale Fehler entstehen und umso hochwertiger sollte daher das Kabel ausfallen. In unserem Kabel-Sortiment (siehe HDMI-Kabel) finden Sie bestimmt das passende HDMI-Kabel.

 

Welche TV-Modelle sind bereits HDMI-2.0-kompatibel?

Wie sieht es mit der aktuellen Integration des Standards am Markt aus? Gibt es bereits Geräte, die mit dem neuen HDMI 2.0 Standard ausgestattet – und damit zukunftssicher – sind? Im Handel verfügbar und schon mit HDMI 2.0 ausgestattet, ist Panasonics UHD 65-Zöller TX-L65AXW804. Mittels des neuen Anschlusses akzeptiert der Panasonic aktuell als einziger UHD TV 4K-Signale mit einer Bildübertragungsrate von 50 bzw. 60 Hz. Sogar einen DisplayPort 1.2a-Eingang bringt der Panasonic mit, theoretisch ist damit sogar eine Bildfrequenz von 120 Hz bei 4K-Material möglich.

Auch Samsung und Philips haben für ihre aktuellen Modelle, in denen noch ein HDMI 1.4a-Anschluss verbaut ist, ein Software-Update angekündigt, ein Veröffentlichungsdatum ist aber noch nicht bekannt. Das volle Potential des UHD-Standards kann dann zwar noch nicht ausgeschöpft werden, die höheren Bildwiederholraten von 50 und 60 Hz werden aber möglich sein. Bei Samsung ist auch ein recht unkompliziertes Hardware-Update denkbar, da lediglich die One Connect Box (externe Anschlussbox) getauscht werden muss.

Preise und genaue Termine sind zwar noch nicht bekannt, dennoch haben sämtliche Hersteller auf der Unterhaltungselektronikmesse CES in Las Vegas ihr neues UHD-Produktportfolio vorgestellt. Ausnahmslos werden die Geräte mit dem neuen HDMI 2.0 Standard kommen und auch den neuen HDCP 2.2-Kopierschutz unterstützen.

Samsung stellt in den Serien S9, U9000 und U8500 insgesamt zehn Modelle in den Displaygrößen von 50 Zoll bis 110 Zoll in flachem und gewölbtem („curved“) Design vor. Wie erwähnt bieten alle Geräte HDMI 2.0, HDCP 2.2 und auch HEVC-Support. Mit dem neuen Codierungsverfahren ist eine deutlich höhere Kompression bei identischer Bildqualität möglich. Das ist notwendig, um die großen UHD-Datenmengen zu bewältigen. Auch zukünftig sollen die Samsung Modelle mit einem „Evolution Kit“ versehen werden, mit dem auch Software-Updates der integrierten Standards möglich sind.

Bei Sony wird es ebenfalls drei UHD-Modellreihen geben, die mit HDMI 2.0 ausgestattet sind. Die X95-Modellreihe mit 85 Zoll, die X9-Serie mit 55, 65 und 79 Zoll Bildschirmdiagonale sowie die X85-Serie ohne seitliche Lautsprecher in 49, 50 und 55 Zoll.

Panasonic präsentiert zwei neue UltraHD-Modelle in 65 und 85 Zoll. Ebenso wie bei den anderen Herstellern ist HDMI 2.0, HDCP 2.2 sowie der neue HEVC-Codec integriert. Die beiden Modelle werden wie der TX-L65AXW804 auch wieder mit dem Apple DisplayPort 1.2a ausgestattet sein. Ebenfalls gewiss bei Panasonic: ein erweiterter Farbraum, der 98% des DCI-Standards (Digitaler Kino-Standard) abdecken soll.

Panasonics WT600er UHD-TV: Mit HDMI 2.0

Panasonics TX-L65AXW804 UHD-TV: Mit HDMI 2.0


Ultraschnelle HDMI-Chips erlauben Datenraten bis zu 18 Gbit/s

Aktuell ist zwar lediglich Panasonic mit einem UHD-Modell auf dem Markt, das mit dem ultraschnellen HDMI 2.0 Anschluss mit Datenraten von bis zu 18 Gbit/s ausgestattet ist – aber spätestens nach den Präsentationen auf der CES ist klar: Sämtliche Hersteller ziehen jetzt nach. UltraHD TV-Geräte ohne HDMI 2.0 Schnittstelle wird es ab dieser Geräte-Generation nicht mehr geben.

Dennoch gibt es in der Praxis noch einige Probleme bzgl. der Implementierung von HDMI 2.0 bei Geräten, die bereits im Handel erhältlich sind und lediglich mit HDMI 1.4a ausgestattet sind. Diese bieten nämlich nur 10,2 Gbit/s gegenüber den 18 Gbit/s von HDMI 2.0. Mit diesen Chips ist also ohne weiteres keine Wiedergabe von 2160p mit den Bildwiederholraten von 50 Hz und 60 Hz und voller Farbauflösung möglich. Lediglich 24 Hz oder 30 Hz ist vorgesehen.
 

Reduzierter Farbraum

Es steht also außer Frage, dass man mit einem 10,2-Gbit/s-HDMI-Chip und voller Farbauflösung kein UHD 2.160p mit 50 oder 60 Hz wiedergeben kann. Man muss also irgendwo Bandbreite her bekommen, um auf den herkömmlichen HDMI-Chips 2.160p mit 60 oder 60 Hz darstellen zu können.

Schon länger üblich in der Video-Technik ist in solchen Problemfällen die sogenannte Farbunterabtastung. Bei dieser wird im Falle UHD 2.160p2160p60 bzw. 2160p50 – also der UHD-Wiedergabe mit Bildwiederholraten von 50 Hz oder 60 Hz die Farbabtastung auf 4:2:0 reduziert. Wer nun denkt, dies hätte automatisch farblich schlechte Bilder zur Folge, dem sei folgendes gesagt:

Das menschliche Auge reagiert deutlich sensibler bei Helligkeitsunterschieden als bei Farben (der Chrominanz). Die Helligkeit bleibt aber stets völlig unangetastet und wird nie beschnitten. Bei der Farbunterabtastung werden lediglich Farbinformationen entfernt,  die wir ohnehin nicht wahrnehmen – ergo: Auch, wenn es sich in der Theorie für Bild-Fanatiker „bedrohlich“ anhört, gibt es in der Praxis wohl keine sichtbaren und somit unangenehmen Folgen. Der Vorteil ist überdies, dass dank dieser Möglichkeit auch Fernseher, die schon auf dem Markt sind, per Software-Update „fit“ gemacht werden können für HDMI 2.0.

(Anmerkung: Prinzipiell kann man das wohl so stehen lassen, wenn auch im Vergleich 4:2:0 und 4:2:2 dem menschlichen Auge bei genauer Betrachtung schon Unterschiede auffallen sollten – zwischen 4:2:2 und 4:4:4 ist die Differenz wirklich eher theoretisch.)


Neuer Kopierschutz?

Fragen wirft vor allem der in den bisherigen HDMI-Spezifikationen verankerte Kopierschutzmechanismus HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) auf. Hier steht die Version 2.2 im Raume, mit der der neue Kopierschutz fürs 4k/UHD-Zeitalter etabliert werden soll. Der bisherige in HDMI 1.4 implementierte Kopierschutz HDCP war jüngst geknackt worden und wird daher in Zukunft wohl keinen ausreichenden Schutz gegen Raubkopien mehr bieten. Daher ist anzunehmen, dass Inhalte-Anbieter, ausgehend von den Hollywood-Studios, bei zukünftigen 4k-Filmen auf einem neuen Kopierschutz, eben HDCP 2.2 bestehen werden.

Die Implementierung der neuen HDCP-Version setzt allerdings den Einbau neuer HDCP-Chips im TV-Gerät voraus. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Verschlüsselung nur durch ein Hardware-Update nachgerüstet werden. Unklar ist, bei welchen der auf der IFA vorgestellten 4k-Fernsehern der neue Chip bereits eingebaut ist. Da es derzeit praktisch keine 4k-Medien, und schon gar keine mit dem neuen Kopierschutz, gibt, fallen Prognosen hier schwer.
 

Nach den Ankündigungen auf der CES ist nun auch die Frage nach dem HDCP-Kopierschutz weitgehend geklärt. Da der bisherige in HDMI 1.4 implementierte Kopierschutz geknackt wurde und keinen zuverlässigen Schutz vor Raubkopien mehr bietet, stand schon seit einem längeren Zeitraum die neue Version HDCP 2.2 im Raum.

Mit den neuen TV-Modellen, die auf der Unterhaltungselektronikmesse in Las Vegas vorgestellt wurden, und der flächendeckenden Integration der neuen HDMI 2.0 Schnittstelle kommt auch der neue HDCP 2.2 – Standard. Noch unklar bleibt die Situation der bereits jetzt am Markt erhältlichen TV-Geräte, da es hier mit einem Software-Update leider nicht getan ist. Für den HDCP 2.2-Standard ist auch der Einbau neuer HDCP-Chips notwendig.

 

Fakten:

  • HDMI 2.0 mit 4k-/UHD-Support in 50 und 60 Hz
  • Neue Norm UHD 2.160p
  • HDMI 2.0 Kompatibilität bei der kommenden Geräte-Generation flächendeckend bestätigt
  • Neuer HDMI-Chip mit bis zu 18 Gbit/s (uncompressed) garantiert UHD 2.160p Support in 50 und 60 Hz bei gleichzeitig voller Farbauflösung
  • Dank Farbunterabtastung Software-Update bestehender Fernseher mit älterem HDMI-Chip auf HDMI 2.0-Standard möglich
  • Situation zum neuen Kopierschutz HDCP 2.2 weitgehend unklar

Fazit


„Katze aus dem Sack“: Mit der Version 2.0 gibt es endlich die lange erwartete neue HDMI-Version. Bis diese neue Version allerdings ihren Weg in ein breites Spektrum der am Markt erhältlichen TV-Geräte gefunden hat, hat es allerdings bis zur CES in Las Vegas im Januar 2014 gedauert – und auch jetzt sind ist der Großteil der vorgestellten Geräte noch nicht im Handel. Erfreulich ist, dass auch ein Software-Update der vorhandenen Modelle mit HDMI 1.4 Schnittstelle möglich ist und damit die wichtigsten UHD-Features realisiert werden können. Zweifellos hat 4K und Ultra HD die in letzter Zeit schon fast langweilig gewordene TV-Landschaft mit neuem Leben erfüllt – technologisch gesehen. Wir gehen davon aus, dass wir hier bald erste Tests zu den neuen UHD-Fernsehern, die auch mit HDMI 2.0 bestückt sein werden, vorstellen können. Schauen Sie einfach regelmäßig auf unsere Seite mit den aktuellen Test-Berichten …


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