HDMI 2.1 wurde ursprünglich im November 2017 veröffentlicht und ist wohl die bedeutendste Aktualisierung des HDMI-Standards. Seine Bandbreite erhöht sich auf 48 Gbit/s, was dem 2,67-fachen der Bandbreite von HDMI 2.0 (18 Gbit/s) entspricht.
HDMI 2.0 und sein neuerer Cousin HDMI 2.0b sind seit fünf Jahren die am weitesten verbreiteten Versionen des HDMI-Standards. Seit 2019 hat die TV-Branche als erste den Weg für HDMI 2.1 geebnet, das zum Standard auf 8K-Ultra-HD-Fernsehern geworden ist. Auch die besten 4K-Fernseher verfügen in großer Zahl über HDMI 2.1 und auch die nächste Generation der Spielekonsolen, die PS5 und die Xbox Series X, die Ende 2020 erscheinen sollen, verfügen über HDMI 2.1.
Da HDMI 2.1 noch ein relativ neuer Standard ist, müssen Sie sich keine großen Sorgen über die Veralterung Ihres 4K-Fernsehers, Streaming-Media-Players oder 4K-Ultra-HD-Blu-ray-Players machen. Wenn Sie jedoch vorhaben, einen High-End-Fernseher zu kaufen, achten Sie darauf, dass dieser über einen HDMI 2.1-Anschluss verfügt, insbesondere für Filme und Spiele.
Übersicht über die HDMI 2.1-Spezifikationen
- Die physikalischen Spezifikationen der Anschlüsse sind die gleichen wie beim heutigen HDMI, mit Abwärtskompatibilität.
- Erfordert eine bessere Abschirmleistung und Kabel mit besserer EMI-Beständigkeit.
- Die Bandbreite wurde auf 48 Gbit/s erhöht, 2,67-mal höher als bei HDMI 2.0 (18 Gbit/s).
- Kann Videosignale mit bis zu 10K@120fps übertragen.
- Neue audiovisuelle Funktionen: dynamisches HDR und erweiterter Audio-Rückkanal (eARC).
- Neue Gaming-Funktionen: Variable Refresh Rate (VRR), Quick Frame Transport (QFT), Auto Low Latency Mode (ALLM) und Quick Media Switching.
- Neues Videokomprimierungsformat: VESA DSC 1.2a.
Mehr Bandbreite
Wenn Sie die Auflösung eines Videosignals erhöhen, nimmt die Datenmenge in diesem Signal zu. Das Datenvolumen eines über HDMI gesendeten 4K-Ultra-HD-Signals mit 3.840 x 2.160 ist etwa viermal so hoch wie das eines HD-Signals mit 1.920 x 1.080. Wenn Sie sich Kabel als Rohre vorstellen, benötigen Sie Rohre, die größer sind als die für 1080p, um 4K-Signale zu übertragen. Das Gleiche gilt, wenn Sie die Bildrate erhöhen: Sie benötigen eine größere Leitung, um Bilder mit 60 Bildern pro Sekunde statt 24 Bildern pro Sekunde bei gleicher Auflösung zu übertragen. Mehr Bilder pro Sekunde bedeuten mehr Daten.
HDMI 2.1-, 2.0- und 1.4-Bandbreitenvergleich
Der HDMI 2.1-Standard erhöht die maximale unkomprimierte Bandbreite, die HDMI-Kabel verarbeiten können, auf 48 Gbit/s und die maximale komprimierte Bandbreite auf mindestens 128 Gbit/s. Auch wenn es noch einige Zeit dauern wird, bis Geräte tatsächlich so viel Bandbreite benötigen, sind die 18 Gbit/s von HDMI 2.0 in vielen Fällen zu einem Flaschenhals geworden. Beispielsweise erfordert die Übertragung eines 4K@60Hz-Videosignals mit 4:4:4-Chroma-Unterabtastung und 10-Bit-Tiefe eine Bandbreite von 20,05 Gbit/s, was mehr ist, als eine HDMI 2.0-Verbindung allein bieten kann.
Höhere Auflösung und Bildwiederholfrequenz
Die erhöhte Bandbreite von HDMI 2.1 unterstützt die Übertragung von Videosignalen bis zu 10K (10240 x 4320) und deckt die meisten neuen Auflösungen, Chroma-Sampling, Bittiefen und Bildwiederholraten ab, die eine HDMI 2.1-Einzelpaarverbindung ermöglicht. Für Videosignale über 4K@60Hz ist die erforderliche Bandbreite größer als die 18 Gbit/s von HDMI 2.0, daher sollten 8K-Fernseher und High-End-4K-Fernseher mit einer HDMI 2.1-Schnittstelle ausgestattet sein; Andernfalls müssen mehrere HDMI 2.0-Kabel angeschlossen werden (sofern der Fernseher dies unterstützt).
Was sind die neuen Funktionen von HDMI 2.1?
Neben der enormen Verbesserung der Auflösung und Bildwiederholfrequenz bietet HDMI 2.1 weitere nützliche neue Funktionen.
Dynamisches HDR
HDR (High Dynamic Range) ist eine der willkommensten Verbesserungen der Bildqualität seit der 4K-Ära und verspricht höheren Kontrast und sattere Farben für Videoinhalte. Das heute gebräuchlichste HDR-Format ist HDR10, das Metadaten verwendet, die den tatsächlichen Helligkeitsgrad des Videoinhalts aufzeichnen, um dem Fernseher mitzuteilen, wie Farbe und Kontrast wiederhergestellt werden sollen. In HDR10 gibt es nur einen Satz dieser Metadaten pro Video, aber die tatsächliche Helligkeit variiert von Szene zu Szene, sodass die Kontrastwiederherstellung für jede Szene zwangsläufig verzerrt ist. Bei dynamischem HDR können die Metadaten (echte Helligkeitsstufen) jeder Szene und jedes Bildes unterschiedlich sein, um besser zu einer bestimmten Szene oder einem bestimmten Bild zu passen, sodass die Wiederherstellung des Fernsehers je nach Metadaten variiert. Erweiterte HDR-Formate wie Dolby Vision, HDR10+ und Advanced HDR verwenden bereits dynamische Metadaten und können über bestehende HDMI-Verbindungen bereitgestellt werden, erfordern jedoch zusätzliche Bandbreite; HDMI 2.1 fügt einen neuen Kanal für die dynamische Metadatenübertragung hinzu, wodurch dieses Problem vollständig gelöst wird.
Erweiterter Audio-Rückkanal (eARC)
Seit Version 1.4 ist der Audio Return Channel (ARC) Teil des HDMI-Standards. Mit ARC können Sie alle Quellgeräte (Blu-ray-Player, Spielekonsolen usw.) direkt an Ihren Fernseher anschließen und dann über ein HDMI-Kabel den Ton an eine Soundbar, einen Receiver oder ein anderes Soundsystem übertragen. Es vereinfacht die Verkabelung erheblich und ermöglicht die Steuerung der Audiogeräte mit der TV-Fernbedienung. Allerdings begrenzt die begrenzte Bandbreite von ARC (~1 Mbit/s) die Audioqualität und macht es unmöglich, unkomprimiertes Audio in hoher Qualität zu senden. eARC erhöht die verfügbare Bandbreite drastisch auf 37 Mbit/s, genug, um verlustfreies 5.1- und 7.1-Audio wie Dolby TrueHD und DTS-HD MA zu senden, die Trägersignale für Dolby Atmos und DTS:X.
VESA DSC 1.2a Display Stream-Komprimierung
Mit der Popularität moderner Videos mit hoher Bitrate benötigen Videosignale immer mehr Bandbreite, sodass eine neue Komprimierungsmethode erforderlich ist. Die gebräuchlichste Methode ist Display Stream Compression (DSC). Ursprünglich auf Computerplattformen entwickelt, konnte DSC die meisten Fernsehsignale nicht effizient kodieren, da es nur mit RGB-kodiertem Video kompatibel war. Die für DSC zuständige VESA-Gruppe hat eine aktualisierte Version, DSC 1.2a, veröffentlicht, die eine maximale Farbtiefe von 16 Bit unterstützt und native YCbCr 4:2:0- und YCbCr 4:2:2-Kodierung ohne vorherige Konvertierung in RGB ermöglicht. HDMI 2.1 unterstützt diese Technologie (obwohl dies nicht bei allen HDMI 2.1-Geräten der Fall ist), wodurch die maximale Bandbreite, die HDMI 2.1-Kabel übertragen können, auf 120 Gbit/s vervielfacht wird, ohne dass die Bildqualität beeinträchtigt wird. Nur Geräte mit sehr hoher Auflösung und hoher Bildwiederholfrequenz erfordern DSC.
Variable Bildwiederholfrequenz (VRR)
Die variable Bildwiederholfrequenz ist die Funktion, an der Gamer am meisten interessiert sind. Sie synchronisiert die Bildwiederholfrequenz des Bildschirms und der Signalquelle (der Grafikkartenausgabe) für ein flüssigeres Spielerlebnis und reduziert oder eliminiert Verzögerungen, Stottern und Frame-Tearing. Mit weniger gepufferten Bildern müssen Sie sich nicht mehr zwischen Bildartefakten und Eingabeverzögerung entscheiden – im Idealfall reduzieren Sie beides. Es ähnelt Nvidias G-Sync und AMDs FreeSync, die nur über DisplayPort verfügbar sind; VRR ist die VESA-Version.
Schneller Rahmentransport (QFT)
Quick Frame Transport ändert die Art und Weise, wie Bilder von der Signalquelle zum Display übertragen werden, indem jedes Bild mit einer höheren Rate übertragen wird, um die Latenz zu reduzieren. Die Gesamteingabeverzögerung ergibt sich aus vielen Faktoren, einschließlich der Zeit, die der Monitor benötigt, um das Bild zu verarbeiten und anzuzeigen. QFT eliminiert die Eingangsverzögerung nicht vollständig, reduziert jedoch die durch die Übertragungszeit zwischen Quelle und Anzeige verursachte Verzögerung. Der Input-Lag ist einer der wichtigsten Indikatoren dafür, wie gut ein Fernseher für Spiele geeignet ist, was ihn zu einer spielfreundlichen Funktion macht.
Auto-Low-Latency-Modus (ALLM)
Auto Low Latency Mode, auch als automatischer Gaming-Modus bekannt, ist eine weitere für Gamer entwickelte Funktion. Ein kompatibles Fernsehgerät schaltet automatisch in den Low-Latency-Modus (Gaming-Modus), sobald es ein Spiel erkennt, sodass Sie ihn nicht jedes Mal manuell aktivieren müssen. Es kann sogar zwischen Spielen und Filmwiedergabe unterscheiden und bei Bedarf automatisch umschalten. Samsung war hier Vorreiter in der Branche; einige Modelle aus dem Jahr 2018 sind bereits kompatibel.
Quick Media Switching (QMS)
Früher wurde bei Anzeigegeräten wie Fernsehern und Monitoren der Bildschirm jedes Mal für einige Sekunden schwarz, wenn sich ein Parameter der Quelle änderte, bevor das neue Video angezeigt wurde. Das ist vor allem bei Konsolenspielen der Fall, bei denen sich je nach Inhalt die Ausgabebildwiederholfrequenz und sogar die Auflösung ändern können. Quick Media Switching behebt dieses Problem: Sind Quelle und Display kompatibel, erscheint der schwarze Bildschirm nicht mehr, wenn die Quelle das Videoformat wechselt — der Wechsel erfolgt sofort.
