High Definition Multimedia Interface (HDMI) ist eine Display-Schnittstelle für die Übertragung von multimedialen Daten, von hochaufgelöstem Video, HDTV und UHDTV mit Audio, sowie von Steuersignalen. Die HDMI-Schnittstelle bietet mit High-Bandwidth Digital Content Protection ( HDCP) einen sicheren Kopierschutz. HDMI wurde für die Unterhaltungselektronik entwickelt und ist vergleichbar FireWire bzw. IEEE 1394 bei DVD- Laufwerken.
Die drahtgebundenen HDMI-Versionen
Es gibt mehrere drahtgebundene HDMI-Versionen und mit Wireless-HDMI ( WHDMI) eine drahtlose Version. Die erste Version HDMI 1.0 wurde Ende 2002 vorgestellt. In 2004 folgte HDMI 1.1, in 2005 HDMI 1.2 und 1.2a, und 2006 diverse 1.3-Versionen. 2009 kam dann HDMI 1.4 und 2010 folgte die a-Version und HDMI 2.0. Die Datenübertragungsraten haben sich seit der Einführung von 4,95 Gbit/s und einem Pixeltakt von 165 MHz bis auf 10,2 Gbit/s, bei einem Pixeltakt von 340 MHz erhöht. Korrekterweise ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei den Angaben zur Datenrate um die Symbolrate handelt, die um 25 % über der Datenrate liegt, was mit der 8B/10B- Codierung zusammenhängt.
Das im Jahr 2002 eingeführte HDMI 1.0 hat eine Pixelfrequenz von 165 MHz, die Videoauflösung hat 1080 Zeilen mit progressivem Scan, 1.080p, bei einer Bildwiederholrate von 60 Hz. An Tonformaten werden Dolby Digital, Digital Theatre Sound ( DTS), MPEG und die Pulscodemodulation ( PCM) unterstützt. Als HDMI-Stecker ist Typ A vorgeschrieben. Die folgende Version HDMI 1.1 unterscheidet sich nur geringfügig von der Ursprungsversion. Sie unterstützt auch DVD-Audio und den HDMI-Stecker Typ B. Gleiches gilt für die Version HDMI 1.2, die zusätzlich noch das Audiodateiformat Super-Audio-CD ( SACD) unterstützt. In der a-Version HDMI 1.2a werden Fernbedienfunktionen unterstützt: das Consumer Electronics Control ( CEC) und AV.link. Über die Fernbedienfunktionen können mehrere HDMI-fähige Geräte mit einer Fernbedienung gesteuert werden.
In der Version HDMI 1.3, die Ende 2006 eingeführt wurde, wurde die Pixelfrequenz auf 340 MHz erhöht, wodurch sich die Datenübertragungsrate auf 10,2 Gbit/s erhöhte, was sich in einer Zeilenauflösung von 1.440 Zeilen bemerkbar macht. Mit der hohen Übertragungsrate können Darstellungen in Deep Color mit Farbtiefen von 24, 30, 36 und sogar 48 Bit realisiert werden. Außerdem wird in den 1.3-Versionen Lippensynchronisation gewährleistet. Als Farbmodell benutzt HDMI das YUV-Farbmodell, aus Kompatibilitätsgründen auch das RGB-Farbmodell und das xvYCC-Farbmodell, das sich durch einen erweiterten Farbraum auszeichnet. Die 1.3-Version kann Darstellungen in Wide QXGA ( WQXGA) mit 2.560 x 1.600 Pixeln übertragen, wodurch im Heimkino 16:9-Darstellungen mit 2.560 x 1.440 Bildpunkten möglich sind. Darüber hinaus unterstützen die verschiedenen 1.3-Versionen (a/b/c) zusätzlich zu den bereits genannten Audioformaten Dolby Digital Plus ( DD+), Dolby TrueHD und DTS-HD. Als HDMI-Stecker sind der Typ A und der Typ C vorgeschrieben.
HDMI 1.4 resp. 1.4a, das 2009 eingeführt wurde, unterstützt mit 4.096 x 2.160 Bildpunkten das Format von D-Cinema oder den 4K-Standard mit oder 3.840 × 2.160 Bildpunkten, außerdem Adobe- Farbräume und Videospiele für 3D-Displays. Darüber hinaus bietet HDMI 1.4 mit HDMI Ethernet Channel ( HEC) einen Kanal für die Internet-Anbindung einzelner HDMI-Geräte, einen Audio-Rückkanal ( ARC) und ein Verbindungssystem für die Automotive-Technik, das Automotive Connection System mit Spezialkabel und HDMI-Stecker Typ E. Dieses System sorgt für die Verteilung von HD-Video und HD-Audio innerhalb des Autos.
HDMI 2.0 unterstützt Ultra-HDTV im 4K-Standard mit einem Farb-Subsampling von 4:2:2 mit bis zu 60 Bildern pro Sekunde, oder ein höheres Farb-Subsampling von 4:4:4 mit 30 Bildern pro Sekunde. Beide Varianten arbeiten mit einer Farbauflösung von 10 oder 12 Bit. Daraus ergeben sich maximale Datenraten von 17,28 Gbit/s. Die Audioübertragung erfolgt als 32-Kanal-Audio mit einer Abtastrate von 1.536 kHz. In der Version HDMI 2.1 werden Datenraten von bis zu 38,4 Gbit/s unterstützt. Diese Datenrate eignet sich für die Wiedergabe von Darstellungen im 8K-Standard mit einer Bildauflösung von 7.680 x 4.320 Pixel und einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hz.
Der Schichtenaufbau von HDMI
Auf der physikalischen Schicht benutzen alle HDMI-Versionen das Transition Minimized Differential Signalling ( TMDS). Bei HDMI sind es vier verdrillte Leiterpaare mit TMDS-Signalen. Über drei TMDS- Leitungen werden Videosignale in RGB oder YCrCb übertragen, über die vierte die TMDS-Taktsignale. Digitalaudio wird in die Video-Übertragung gemultiplext. Die Übertragung erfolgt auf einem speziellen HDMI-Kabel, einem S/ STP-Kabel, das sich durch geringe Dämpfungen bis über 2 GHz auszeichnet. Die Kabellänge kann bei einem geschirmten Kabel etwa 7 m betragen. An HDMI-Steckern gibt es die Typen A, B, C, D und E. Typ A ist der Standard-HDMI-Stecker, Typ B für Dual-Link, Typ C ist der Mini-HDMI-Stecker, Typ D der Micro-HDMI-Stecker und Typ E der Automotive-HDMI-Stecker.
Die HDMI-Schnittstelle ist für die Konsumelektronik von besonderer Bedeutung, da darüber die Fernbedienungsprotokolle AV.link und das CEC-Protokoll übertragen und an die einzelnen an die HDMI-Schnittstelle angeschlossenen Konsumergeräte verteilt werden können, an Radios und Fernseher, Tuner und Receiver, Recorder und Settop-Boxen. Andererseits können über HDMI auch bis zu acht diskrete Audiokanäle übertragen werden, wodurch Audiosysteme in 7.1 unterstützt werden. Das bedeutet, dass man digitales Video und Mehrkanal-Audio über ein einzelnes Datenkabel mit einer Länge von bis zu 15 m übertragen kann.
In diesem Zusammenhang wird vom IEEE eine drahtlose HDMI-Lösung, Wireless-HDMI (WHDMI) diskutiert. Mit der im 60-GHz-Band angesiedelten Funktechnik könnte beispielsweise eine unkomprimierte Videoübertragung drahtlos vom DVD- Player zum Flachbildschirm realisiert werden. Bei einem anderen Ansatz erfolgt die Übertragung von HDTV-Signalen mittels Breitband-Powerline mit 200 Mbit/s über das Stromnetz. Da die Datenraten je nach Bildauflösung 2,27 Gbit/s bzw. 4,45 Gbit/s betragen, arbeitet der Powerline-Ansatz mit Datenkompression.
Die Gründungsmitglieder des HDMI-Konsortiums sind Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson und Toshiba. An dieser Zusammensetzung erkennt man die besondere Bedeutung von HDMI für die Unterhaltungselektronik.