Die Basis von HDMI besteht aus TMDS (zumindest bis einschließlich HDMI 2.0), das steht für Transition-Minimized Differential Signaling. TMDS wurde von Silicon Image als Verfahren zur Übertragung digitaler Hochgeschwindigkeitsdaten entwickelt. Das Verfahren benutzt einen intelligenten Algorithmus, der elektromagnetische Interferenzen (EMI) reduziert und die Synchronisation bei erstaunlichen Entfernungen bis zu 30 m ermöglicht. Das Verfahren arbeitet auch bei einer hohen Signal-Schräglage im Kabel. Das ist ziemlich schwierig, da die dünnen Litzen eigentlich nicht in der Lage sind, vernünftige Videobilder über größere Strecken zu übertragen. Bei HDMI 2.0 betragen die Bandbreiten immerhin 600 MHz.
TMDS ähnelt der analogen RGB-Übertragung. Es verwendet 4 Kanäle: Rot, Grün, Blau und Synchronisation. Diese sind als Twisted-Pair ausgeführt und beanspruchen jeweils 3 Leitungen im HDMI-Kabel (siehe Titelbild). Über diese 4 Kanäle werden die eigentlichen Audio- und Video-Signale per HDMI übertragen. Audio wird in die Farbkanäle eingebettet. Dies ist der Grund, weshalb du Audiosignale nicht so leicht separat von HDMI übertragen kannst. Du benötigst dazu einen HDMI Audio Extractor, der das Audiosignal herausfiltert.
Das TMDS-Verfahren erreicht eine maximale Bandbreite von 3 x 600 MHz, damit können bis zu 18 Gbit/s Daten übertragen werden. Das genügt für Videoauflösungen bis 4K 60Hz. Für höhere Auflösungen wie 4K 120Hz oder sogar 8K reicht das nicht mehr. Daher wurde die Datenrate mit HDMI 2.1 nicht nur erhöht, sondern das gesamte Übertragungsverfahren neu gestaltet. Bei höheren Auflösungen verwendet HDMI 2.1 das Verfahren FRL (Fixed Rate Link). Dabei werden 4 Datenkanäle ohne Taktsignal genutzt. Vorteil: Allein durch den Wegfall des Taktsignals steigt die mögliche Datenrate um 33 %. Um die höchsten Auflösungen und Farbtiefen zu erreichen, wurde zusätzlich eine Signalkomprimierung vereinbart. Damit können 48 Gbit/s Daten übertragen werden. Weiteres zu HDMI 2.1 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 speist HDMI-Chips in verbundenen, aber ausgeschalteten Geräten. So können auch inaktive Geräte EDID-Informationen liefern und CEC-Befehle empfangen. Man kann diese Stromversorgung auch benutzen, um HDMI-Repeater oder HDMI-Splitter mit geringer Stromaufnahme fernzuspeisen. Ein HDMI-Gerät muss gemäß Spezifikation mindestens 55 mA liefern können. Üblich sind heutzutage mindestens 200 mA, einzelne Geräte schaffen auch 1000 mA. Leider wird das selten dokumentiert. Einen ersten Hinweis liefert die Leistung des Steckernetzteils – sofern vorhanden. Wenn die Leistungsaufnahme des Hauptgerätes beispielsweise 8 W beträgt, das Netzteil aber 12 V und 1 A (also 12 W) liefern kann, 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.