Die Grundlage von HDMI basiert auf TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling), zumindest bis einschließlich HDMI 2.0. TMDS wurde von Silicon Image entwickelt, um digitale Hochgeschwindigkeitsdaten zu übertragen. Dabei kommt ein intelligenter Algorithmus zum Einsatz, der elektromagnetische Störungen (EMI) minimiert und eine Synchronisation auch über Entfernungen von bis zu 30 Metern ermöglicht. Das Besondere: Es funktioniert auch bei einer hohen Signal-Schräglage im Kabel, was eine echte Herausforderung ist, da die dünnen Litzen normalerweise keine guten Videobilder über größere Distanzen übertragen können. Bei HDMI 2.0 beträgt die Bandbreite immerhin 600 MHz.
TMDS ist vergleichbar mit der analogen RGB-Übertragung, nutzt jedoch 4 Kanäle: Rot, Grün, Blau und Synchronisation. Diese Kanäle sind als Twisted-Pair ausgeführt und benötigen jeweils 3 Leitungen im HDMI-Kabel (siehe Titelbild). Über diese 4 Kanäle werden die Audio- und Video-Signale übertragen, wobei das Audiosignal in die Farbkanäle eingebettet wird. Das erklärt, warum du Audiosignale nicht einfach separat über HDMI übertragen kannst – dafür brauchst du einen HDMI Audio Extractor, der das Audiosignal herausfiltert.
Das TMDS-Verfahren erreicht eine maximale Bandbreite von 3 x 600 MHz, was eine Datenübertragung von bis zu 18 Gbit/s ermöglicht – ausreichend für Videoauflösungen bis 4K bei 60 Hz. Für höhere Auflösungen wie 4K bei 120 Hz oder sogar 8K reicht das jedoch nicht mehr aus. Deshalb wurde mit HDMI 2.1 die Datenrate nicht nur erhöht, sondern das gesamte Übertragungsverfahren überarbeitet. Bei höheren Auflösungen kommt HDMI 2.1 mit dem FRL-Verfahren (Fixed Rate Link) daher, bei dem 4 Datenkanäle ohne Taktsignal genutzt werden. Der Vorteil: Der Wegfall des Taktsignals steigert die Datenrate um 33 %. Um die höchsten Auflösungen und Farbtiefen zu erreichen, wurde zudem eine Signalkomprimierung eingeführt, die eine Übertragung von bis zu 48 Gbit/s ermöglicht. Weitere Details zu HDMI 2.1 findest du hier.
Über den Digital Display Data Channel (DDC) werden EDID-Daten ausgetauscht. Näheres hierzu findest du in unserem separatem Beitrag über EDID.
Die 5 V Spannung versorgt HDMI-Chips in verbundenen, aber ausgeschalteten Geräten. Das sorgt dafür, dass auch inaktive Geräte weiterhin EDID-Informationen bereitstellen und CEC-Befehle empfangen können. Diese Stromversorgung kann auch genutzt werden, um HDMI-Repeater oder HDMI-Splitter mit geringer Stromaufnahme fernzuspeisen. Ein HDMI-Gerät muss gemäß Spezifikation mindestens 55 mA liefern können – in der Praxis sind es heutzutage meist 200 mA oder sogar bis zu 1000 mA. Leider wird diese Information oft nicht dokumentiert. Ein erster Hinweis auf die Stromversorgung gibt die Leistung des Steckernetzteils (sofern vorhanden). Wenn das Netzteil beispielsweise 12 V bei 1 A (also 12 W) liefern kann, während das Hauptgerät nur 8 W verbraucht, gibt es zumindest eine theoretische Reserve für die HDMI-Stromversorgung.
CEC ist ein einpoliger, bi-direktionaler Serieller Bus. Über CEC kommunizieren die HDMI-Geräte mit dem Fernseher (siehe Beitrag über CEC).
Der Pin 19 hat gleich mehre Funktionen: Die Hot-Plug-Erkennung registriert ein bei laufender Übertragung hinzugekommenes Gerät. Über die HDMI over Ethernet Funktion ist es seit HDMI 1.4 möglich, dass ein HDMI-Gerät an ein Netzwerk (LAN / Internet) angeschlossen ist und die anderen HDMI-Geräte diese Verbindung mitnutzen. Das wäre eine feine Sache, wenn es denn umgesetzt würde. Leider verwendet diese Funktion kein Consumer-Gerät. Der Audio Return Channel benutzt dieselbe Leitung und ist inzwischen weit verbreitet. Weitere Informationen finden Sie im Beitrag über den ARC. Auch der Nachfolger eARC benutzt diese Pins und benötigt nicht zwingend neue Kabel oder Stecker.
