Heimkino-Schnittstelle
HDMI 2.1 – mit leistungsfähigem Audio-Rückkanal
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wie funktioniert eARC?
Die Audiodaten für eARC werden mit hoher Bitrate vom Fernsehgerät zum Audiogerät über ein HDMI-Kabel mit Ethernet-Kanal übertragen. Dieses Kabel wurde mit HDMI 1.4 eingeführt. Ein HDMI-Kabel mit Ethernet-Kanal hat den gleichen Steckverbinder und die gleichen Anschlüsse wie ein normales HDMI-Kabel.
In einem HDMI-Kabel mit Ethernet-Kanal werden beim Stecker Typ A die Anschlüsse 14, 17 (Masse) und 19 jedoch mit einem verdrillten, abgeschirmten Adernpaar verbunden – ursprünglich als Ethernet-Kanal neben HDMI vorgesehen. Bei HDMI-Kabeln ohne Ethernet-Funktion sind die Anschlüsse mit einfachen Leitungen verbunden, die eine Übertragung des eARC-Signals nicht ermöglichen.
Das vom Fernsehgerät übertragene eARC-Signal ähnelt dem Format eines S/PDIF-Audiosignals (Sony/Philips Digital Interface), es wird aber mit einer Datenrate bis zu 98 Mbit/s übertragen.
Aufgrund der Protokoll-Verwaltungsdaten beträgt die maximale Audio-Rohdatenrate etwa 37 Mbit/s, was der Datenrate von acht Kanälen mit unkomprimierten PCM-Audiodaten, mit 24 bit Auflösung und einer Abtastfrequenz von 192 kHz, entspricht: 8 × 192.000 × 24 ≈ 36.864.000 bit/s.
Auf das eARC-Audiosignal wird ein Datensignal mit einer Datenrate von Mbit/s für die bidirektionale Kommunikation aufmoduliert. Anhand dieses bidirektionalen Signals erkennt ein eARC-fähiges Fernsehgerät ein eARC-fähiges Audiogerät. Dieses Datensignal hat mehrere weitere Funktionen:
- Es ermöglicht dem Fernsehgerät, eine Liste der vom Audiogerät unterstützten Audioformate zu lesen und
- Korrekturdaten zur Lippensynchronisation zu senden.
- Durch regelmäßige „Lebenszeichen“ teilt das Audiogerät dem Fernsehgerät mit, dass er seine eingebauten Lautsprecher stumm schalten soll.
Diese datenbezogenen Signale sind in eARC-Geräten obligatorisch. Keines dieser Signale ist in optischen (TOSLINK - TOShiba-LINK) oder SPDIF-Audio-Schnittstellen verfügbar, beim älteren HDMI-ARC-Audio sind sie optional.
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Vergleich eARC zu anderen Audioverbindungen
Es gibt andere Methoden, um Audiosignale vom Fernsehgerät zu einem Audiogerät zu übertragen, wie z.B. optisch (TOSLINK) und HDMI-ARC. Diese Methoden haben jedoch Einschränkungen, die eARC überwindet. Die nachfolgende Vergleichstabelle (Tabelle 1) zeigt einige dieser Unterschiede.
Funktion | TOSLINK | HDMI-ARC | HDMI-eARC |
Verbindungskabel | Optisch Polymere optische Faser (POF) | HDMI | HDMI mit Ethernet |
Stereo-Unterstützung | Ja | Ja | Ja |
komprimiertes 5.1 | stark eingeschränkt | Ja | Ja |
unkomprimiertes 5.1 | Nein | Nein | Ja |
unkomprimiertes 7.1 | Nein | Nein | Ja |
hohe Datenrate (Dolby TrueHD, DTS-HD) | Nein | Nein | Ja |
Dolby Atmos Unterstützung | Nein | Nein | Ja |
DTS: X-Unterstützung | Nein | Nein | Ja |
maximale Audio-Datenrate (Nutzdaten) | ~384 kbit/s | ~1 Mbit/s | 37 Mbit/s |
Verbindungserkennung | Nein | CEC | eARC-Datenkanal |
Erkennung von Fähigkeiten, z.B. Audio EDID (Extended Display Identification Data) | keine | CEC | eARC-Datenkanal |
Lippensynchronisation | Nein | Optional | Obligatorisch |
TV-Stummschaltung und Lautstärkesteuerung | Nein | Ja (CEC) | Ja (CEC) |
TV versorgt Audiogerät mit Strom | Nein | Ja (CEC) | Ja (CEC) |
ARC als Rückfallebene | Nein | – | Ja |
Tabelle 1. Die drei Verfahren mit denen Audiosignale zwischen Audiogeräten und Fernsehgeräten übertragen werden können, unterscheiden sich in den Eigenschaften und im Funktionsumfang.
Ein wesentlicher Vorteil von eARC ist die Unterstützung aller Heimkino-Formate in HDMI. Die Vorgängergeneration ARC in HDMI 1.4 überträgt Audiodaten nur über einen einzigen Anschluss (Pin 14 beim Stecker Typ A), der nur Datenraten mit max. 1 Mbit/s ermöglicht, so dass er für die heutigen High-End-Audiostandards nicht ausreicht. Insbesondere bei Blu-ray-Formaten wird fast immer eine größere Bandbreite benötigt als es TOSLINK und ARC erlauben, und bei einigen Titeln wird die volle Bandbreite von eARC ausgenutzt.
Der integrierte eARC-Datenkanal soll die Zuverlässigkeit und Kompatibilität im Vergleich zu ARC und der traditionellen Verbindungsmethode von AV-Receivern deutlich verbessern. Obwohl der ältere HDMI-ARC-Standard über einen Mechanismus zum Erkennen der Verbindung verfügt, der die gleichen Arten von Nachrichten wie eARC bereitstellt, ist der Großteil dieser Nachrichten optional und die Nachrichten basieren auf HDMI-CEC.
Der CEC-Anschluss in HDMI ist so ausgelegt, dass Geräte Fernsteuerbefehle untereinander senden können. Leider wurde CEC von verschiedenen Herstellern auf proprietäre Weise implementiert, was zu unvorhersehbaren Ergebnissen bei der Nutzung führen kann.
Man kann nicht sicher sein, dass CEC funktioniert, wenn zahlreiche Geräte verschiedener Marken miteinander verbunden sind. Manchmal ist die CEC-Funktion deaktiviert, und manchmal kann es bei ihrer Aktivierung zu unerwünschtem Verhalten kommen. Aus diesen Gründen wurde eARC ohne Rückgriff auf CEC entwickelt.
Geräte mit eARC können außerdem so ausgelegt werden, dass sie automatisch in den ARC-Modus zurückfallen, wenn das angeschlossene Gerät eARC nicht unterstützt. Kompatibilität für eARC ist nur im Fernsehgerät und im AV-Receiver oder in einem Aktiv-Lautsprechersystem erforderlich, andere HDMI-Geräte kennen eARC nicht.
Warum setzt eARC dennoch auf CEC für die Fernsteuerbefehle? Der Grund dafür ist, dass der eARC-Datenkanal nur »unsichtbare« Operationen unterstützt, wie das Erkennen und Einrichten der eARC-Verbindung, das Erkennen von Formaten und die Lippensynchronisation.
Der eARC-Datenkanal wurde jedoch bewusst so konzipiert, dass er keine Bedienungsbefehle wie laut/leise oder zum Stummschalten sendet. Diese Entscheidung wurde getroffen, weil es bereits viele verschiedene Möglichkeiten gibt, Bedienungsbefehle zu senden, einschließlich CEC, das in allen Versionen von HDMI integriert ist – oder eine programmierbare Universalfernbedienung oder eine Smartphone-App. eARC.
Um von vornherein Probleme in der Bedienbarkeit zu vermeiden, wurden die Fernbedienungsfunktionen bewusst aus dem eARC-Datenkanal herausgelassen.
Darüber hinaus verfügt der CEC-Anschluss über spezielle Eigenschaften, dank derer er sich perfekt für das Senden einer Einschaltnachricht über HDMI eignet, so dass in Geräten, in denen CEC in Betrieb ist, diese Methode weiterhin verwendet werden kann. Wichtig ist, dass eARC-Audio auch ohne CEC einwandfrei funktioniert und der Anwender wählen kann, ob er CEC zur Gerätesteuerung verwenden möchte.
Aber nicht nur die CEC-Verbindung wird mit eARC umgangen, auch der Rest der HDMI-Verbindung. Beim Übergang von HDMI 2.0 zu HDMI 2.1 haben sich die meisten Signale auf den anderen HDMI-Verbindungen geändert.
Bei eARC können solche Probleme nicht auftreten, dadurch kann maximale Kompatibilität gewährleistet werden, insbesondere beim Kauf eines neuen Fernsehgerätes. Um jedoch ein eARC-kompatibles Gerät im ARC-Modus (HDMI 1.4) zu verwenden, z.B. wenn ein eARC-fähiger AV-Receiver mit einem ARC-Fernsehgerät verwendet wird, muss CEC aktiviert sein, da CEC Teil des ARC-Erkennungsprozesses ist.
Ein weiterer Vorteil von eARC betrifft die Kosten von Audiogeräten. AV-Receiver oder Aktiv-Lautsprechersysteme mit eARC brauchen nicht mehr vier bis acht Ein-/Ausgänge für ultrahohe Datenraten – 48Gbit/s bei HDMI 2.1 – um Signale durchzuschleifen.
- HDMI 2.1 – mit leistungsfähigem Audio-Rückkanal
- Wie funktioniert eARC?
- Bandbreite für die eARC-Datenübertragung
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