Heimkino-Schnittstelle HDMI 2.1 – mit leistungsfähigem Audio-Rückkanal

Guter Klang für gutes Heimkino.
Guter Klang für gutes Heimkino.

Künftig sollen AV-Receiver, die bisher die Video-Datenströme durchschleifen mussten, nicht mehr veralten, wenn für höhere Bildqualität erneut die Datenrate bei HDMI gesteigert wird. Mit dem verbesserten Audio-Rückkanal eARC in HDMI 2.1 können AV-Receiver nun reine Audiogeräte sein.

Version 2.1 des High-Definition Multimedia Interface (HDMI) ist das umfangreichste Upgrade der Spezifikation. Die Videoübertragungsrate steigt um 300 % und kann durch Kompression um weitere 300 % gesteigert werden – und das bei einer bis zu neunmal höheren Videobandbreite, verglichen mit den 18 Gbit/s der vorhergehenden Version HDMI 2.0.

HDMI 2.1 bietet zahlreiche zusätzliche Funktionen, darunter Dynamic HDR (High Dynamic Range), Variable Refresh Rate (VRR) und Quick Media Switching (QMS). Um diese Funktionen nutzen zu können, ist ein Upgrade auf eine neues Gerät (Signalquelle) und ein neues Fernsehgerät erforderlich.

Die genannten Funktionserweiterungen werden über mehrere Jahre hinweg schrittweise auf dem Markt eingeführt; sie werden nicht sofort alle in einem einzigen Gerät gebündelt. 

Mit den Fähigkeiten von  HDMI 2.1, die in den nächsten Jahren schrittweise in neuen Geräten eingeführt werden, werden die bisherigen Audiogeräte, z.B. AV-Receiver (AVR), inkompatibel.

Wenn beispielsweise ein neues Fernsehgerät und eine Spielkonsole mit VRR gekauft werden, dann müsste auch der AV-Receiver, der zwischen Spielkonsole und Fernseher angeschlossen wird, aufgerüstet werden, auf ein Gerät mit HDMI 2.1, was zusätzliche Kosten bedeuten würde – auch wenn sich die Audioeigenschaften des AVR nicht ändern. Wenn der AV-Receiver aber nicht im HDMI-Pfad zwischen Spielkonsole und Fernseher platziert ist, dann kann er keine erweiterten Audioformate wie Dolby Atmos und DTS:X abspielen.

Um die Kompatibilität mit bestehenden AV-Receivern zu erhalten, wurde in HDMI 2.1 eine neue Funktion integriert: Enhanced Audio Return Channel (eARC).

Im Vergleich zu bestehenden Audio-Schnittstellen für Heimkinoanwendungen bietet HDMI 2.1 eARC eine Reihe von Verbesserungen:

  1. eARC ist die einzige vorwärtskompatible Schnittstelle, die sicherstellt, dass ältere AV-Receiver auch weiterhin mit neueren Fernsehgeräten mit HDMI 2.1 funktionieren.
  2. eARC bietet eine hohe Audio-Signalqualität mit fast 30-facher Bandbreite im Vergleich zu optischen Verbindungen.
  3. eARC ist für eine bessere Inter-Marken-Interoperabilität konzipiert.
  4. eARC ist einfacher zu benutzen.

Herausforderungen der Vorwärtskompatibilität

In den letzten acht Jahren hat sich die Fernsehtechnik von 1080p auf 4K-Videosignale verlagert. Mit dieser Verlagerung wurde auch die Einführung einer neuen Kopierschutztechnik, HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection), für 4K-Videosignale erforderlich. Leider erfolgte die Einführung von HDCP schrittweise – über mehrere Jahre hinweg wurden den 4K-fähigen AV-Receivern immer wieder neue 4K-Eigenschaften hinzugefügt:

  1. 4K30-Video mit HDCP 1.4
  2. 4K30-Video mit HDCP 2.2
  3. 4K60-Video mit HDCP 2.2
  4. 4K60-Video mit HDCP 2.2 und Unterstützung für HDR

Dieses schrittweise Vorgehen führte dazu, dass die meisten 4K-AV-Receiver nicht alle 4K-Videoquellen, wie z.B. Ultra HD Blu-ray, nicht vollständig unterstützen konnten. Obwohl alle vier Typen von AV-Receivern in der obigen Liste als »4K-AV-Receiver« vermarktet wurden, bieten nur die neueste Gerätegeneration volle Kompatibilität mit den heutigen Ultra-HD-Blu-ray-Discs und anderen 4K-Quellen. 

Die Aufrechterhaltung der Vorwärtskompatibilität ist eine ständige Herausforderung und sie ist ein besonders großes Problem für Nutzer von AV-Receivern, da ein AV-Receiver oft die längste Lebensdauer aller Geräte in einer Heimkinoanlage hat.

HDMI 2.1 eARC wurde entwickelt, um AV-Receiver und Aktiv-Lautsprechersysteme vor dem technischen Veraltern zu schützen, die ansonsten im Zuge der fortschreitenden Einführung von HDMI 2.1 ein-treten würde. Zusätzlich verbessert eARC auch die Qualität, Interoperabilität und Benutzerfreundlichkeit von Heimkinosystemen.

Vorwärtskompatibilität

Bei einer herkömmlichen Heimkinoanlage mit AV-Receiver fließen sowohl Audio- als auch Video-Daten von den Signalquellen durch den AV-Receiver zum Fernsehgerät (Bild 1). Durch eARC wird nun das Audiogerät aus dem Video-Signalpfad entfernt, um die Vorwärtskompatibilität zu erreichen. Alle Geräte werden also direkt an das Fernsehgerät angeschlossen (Bild 2), das dann das reine eARC-Audiosignal an den AV-Receiver weiterleitet. Diese Art der Verbindung umgeht Videoformatprobleme und verlängert die Nutzungsdauer eines AV-Receivers erheblich.

Um einen eARC-fähigen AV-Receiver oder Aktiv-Lautsprechersystem an ein Fernsehgerät anzuschließen, wird das Audiogerät mit einem HDMI-Kabel mit Ethernet-Kanal (HEC – HDMI-Ethernet-Channel) mit dem HDMI-eARC-Eingang des Fernsehgerätes verbunden. Die restlichen HDMI-Geräte werden an die anderen HDMI-Eingänge des Fernsehgerätes angeschlossen.

Eine Heimkinoanlage auf diese Weise zu verkabeln ist einfacher als bisher. Anstatt die Fernbedienung des AV-Receivers zum Wählen des Eingangs am AV-Receiver und die Fernbedienung des Fernsehgerätes zur Wahl des Eingangs am TV-Gerät zu verwenden, wird nun dank der eARC-Verbindung nur noch über die TV-Fernbedienung zwischen den Eingängen umgeschaltet.

Nicht nur die HDMI-Eingänge, sondern auch alle anderen Eingänge wie z.B. Tuner, analoger Video-Eingang sowie die im Fernsehgerät integrierten Apps werden über die TV-Fernbedienung gesteuert. Wenn das Fernsehgeräte und der AV-Receiver die CEC-Funktion (Consumer Electronics Control) unterstützen, werden Befehle der TV-Fernbedienung, z.B. Ein/Aus, laut/leise, automatisch vom Fernsehgerät über die HDMI-Verbindung an den AV-Receiver übertragen. Bei eARC ist die Verwendung von CEC jedoch optional.

Es ist weiterhin möglich, einen AV-Receiver auf herkömmliche Weise zu verwenden – mit Geräten, die als Signalquellen an den AV-Receiver angeschlossen sind. Wenn jedoch später neue Geräte angeschafft werden, die die Videofähigkeiten des AV-Receivers übersteigen, können sie direkt an das Fernsehgerät angeschlossen werden, und das Audiosignal wird per eARC vom Fernsehgerät an den AV-Receiver gesendet.

Sehr oft werden in Heimkinoanlagen Fernsehgeräte und AV-Receiver von unterschiedlichen Herstellern eingesetzt. Gerade für solche Verbindungen von Geräten verschiedener Marken wurde eARC entwickelt, um Kompatibilität und Interoperabilität zwischen den Geräten zu gewährleisten.

Die verbesserte Kompatibilität kommt zum einen dadurch zustande, dass die Videosignale nicht mehr durch den AV-Receiver fließen, und zum anderen dadurch, dass der neue Discovery-Mechanismus von eARC sich speziell der Audio-Geräte- und Formaterkennung widmet.  

HDMI eARC ist ein Muss beim Kauf eines neuen HDMI-AV-Receivers oder eines HDMI-Aktiv-Lautsprechersystems, denn nur mit eARC lässt sich die zukünftige Kompatibilität mit HDMI-2.1-Geräten sicherstellen – und die eARC-Schnittstelle ist zukunftsfähig ausgelegt, bereit für kommende HDMI-Erweiterungen.