Wozu HDMI-Repeater bei längeren Kabeln einsetzen?
Über das HDMI wird das Bild- und Tonsignal unkomprimiert übertragen. Der Bandbreitenbedarf für ein solches digitales Videosignal ist natürlich immens und steigt proportional zur Auflösung und Farbtiefe des Bildes. Bei HDMI 2.0 sind es maximal 18 Gbit/s bei 4K Auflösung und HDR, bei Full-HD nur ca. 2 Gbit/s. Größter Flaschenhals in der Praxis sind die HDMI-Kabel. Bei langen Distanzen und hohen Datenraten zeigen sich hier die Grenzen auf. Was bei 5 m noch perfekt funktioniert, kann durch Verlängerung schon kein Signal mehr liefern, welches der Fernseher darstellen kann. Hier kann ein HDMI-Repeater helfen, ist jedoch kein Allheilmittel.
Digital = nur 0 oder 1?
Anstelle von eindeutiger 0 und 1 driftet die Spannung des Signals nämlich um einen Bereich von Werten, von denen viele näher an der Hälfte liegen als an 0 oder 1. Das Signal erzeugt seine eigene Interferenz in Form einer Rückflussdämpfung. Bei den 3 Datenkanälen im HDMI-Kabel kann es Übersprechen / Interferenz geben. Das HDMI-Signal kann aufgrund der Kapazität zwischen einzelnen Drähten und kleinen Unterschieden in der elektrischen Längen „verschmieren“. Übergänge von 0 zu 1 und umgekehrt können so verschwimmen. Was als relativ sauberes und einfaches Signal abgeschickt wurde, das zwischen zwei diskreten Werten umschaltet, wird so zu einem Signal, das nicht mehr korrekt gelesen werden kann.
Mit einem Augendiagramm (Eye diagram) kann die Signalqualität der digitalen Datenübertragung beurteilt werden. Die grafische Darstellung entsteht durch die Überlagerung von mehreren Messungen desselben Signals zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Ein hoher Spannungspegel entspricht 1, ein niedriger 0. Das obere Diagramm zeigt ein ausreichend gutes Signal. Das „Auge“ in der Mitte ist noch gut erkennbar. Das untere Diagramm zeigt ein stark verrauschtes Signal. Ein Repeater bzw. Verstärker kann die Spannungsdifferenz zwischen 0 und 1 zwar erhöhen. Das Rauschen aber bleibt.
Die resultierende Bild- und Tonqualität hingegen ist vom Kabel kaum beeinflusst. Digitale Übertragung bedeutet entweder kein Bild oder ein perfektes Bild. Nur in seltenen Fällen ist die Signalqualität so, dass die Fehlerkorrektur des Displays nicht mehr alle Pixel wiederherstellen kann. Die Folge sind dann weiße Pixel im Bild oder fehlende Zeilen.
Was macht ein gutes HDMI-Kabel aus?
Ein gutes HDMI-Kabel für lange Strecken sollte möglichst dick sein. Die Durchmesser der einzelnen Drähte werden häufig in AWG angegeben (American Wire Gauge, Code-System für den Durchmesser von Drähten). Dünne Kabel sind für längere Strecken nicht zu empfehlen. Dünne Kabel haben nur einen Durchmesser von 6-7,5 mm (AWG30) oder 7-8,5 mm (AWG28). Dabei haben die einzelnen Leiter im Kabelinneren nur 0,25 mm Durchmesser. Das ist sehr empfindlich und die Dämpfung recht hoch. AWG26 mit 8-9.5 mm ist für mittlere Strecken gut geeignet. Am besten ist AWG24 mit einem ungefähren Außendurchmesser von 9-10,5 mm. Zum einen haben die einzelnen Innenleiter dann mehr Querschnitt und weniger elektrischen Widerstand. Zum anderen kann man auf eine bessere Abschirmung der einzelnen Innenleiter hoffen. Bei zertifizierten Premium High Speed oder Ultra HighSpeed HDMI Kabel wird ein Test durchgeführt, ob das Kabel die maximale beworbene Datenrate einwandfrei überträgt. Meistens hält die Serienproduktion dieses Versprechen auch ein. Daher können wir solche Kabel trotz des höheren Preises, der durch die Zertifizierung entsteht, empfehlen. „HDMI 2.1“ Kabel hingegen ist eine unzulässige Produktbezeichnung.
Ein weiteres Problem bei hohen Kabellängen kann bei der Übertragung des Display Data Channel (DCC) entstehen. Vereinfacht gesagt teilt das Display darüber dem Quellgerät mit, welche Auflösungen, Farbräume, Tonformate und Kopierschutz unterstützt werden. Das DDC-Signal kann durch die Kapazität und -dämpfung des HDMI-Kabels so verzerrt werden, dass die Kommunikation und Authentifizierung zwischen HDCP-Transmitter (HDMI-Quellgerät) und -Receiver (Display) nicht mehr korrekt funktioniert. Dann können Bildstörungen oder -aussetzer auftreten.
So arbeitet der Repeater:
Der HDMI Repeater hebt den Signalpegel an und wirkt so der Dämpfung durch die Kabelwege entgegen. Das Signallevel wird angehoben, sodass der Fernseher den benötigten Pegel erhält. Dabei wird das HDMI-Signal entzerrt: Die durch den Kabelweg stärker gedämpften höheren Frequenzen werden mehr verstärkt als niedrigere. Der Repeater wird über die 5 V Spannung aus dem HDMI-Quellgerät versorgt, mit dem auch der DDC-Kanal betrieben wird. Dies nennt man Fernspeisung. Es gibt HDMI-Geräte, die zu wenig Strom dafür liefern. In diesen Fällen kann der VMR00200 Repeater mit dem mitgelieferten Adapterkabel an eine Spannungsquelle mit USB-Buchse angeschlossen werden. Auch ein Problem mit Spannungsabfall auf dem HDMI-Kabel kannst du lösen, indem du das USB-Adapterkabel vom VMR00200 an eine USB-Buchse (Lade-Netzteil oder Gerätebuchse) anschließen. Dann wird der Repeater darüber versorgt.
Wo wird der HDMI Repeater eingesetzt?
Die Position des Repeaters ist ideal, nach etwa 2/3 der Gesamtdistanz. Also eher am Ende des Signalwegs, zum Fernseher / Projektor hin. Bei 15 m Strecke sollte der Aufbau also Quelle > 10 m Kabel > Repeater > 5 m Kabel > Display sein.
Der HDMI Repeater kann auch mit zwischengeschalteten AV-Receiver oder HDMI-Switch/ Splitter eingesetzt werden. Hierbei ist folgendes zu beachten: Splitter/Switch müssen über ein Netzteil versorgt werden. Die gleichzeitige Fernspeisung (also Betrieb ohne Netzteil) von Repeater und HDMI-Komponente überlastet das Quellgerät. Eine zweifache Verstärkung verschlechtert das Signal erheblich, AV-Receiver und HDMI Splitter/Switch sollten daher keine Verstärkung liefern. Gleiches gilt für alle „aktiven“ HDMI-Kabel, z.B. mit Redmere oder Spectra7 Technologie, oder Glasfaser-Hybrid-Kabel.
Bei Problemen mit hohen Datenraten bzw. Ultra-HD mit HDR prüfe die folgenden Punkte:
- Ist das Display HDCP 2.2 tauglich und unterstützt es das HDR-Format aus dem Quellgerät (HDR10, Dolby Vision, HLG)?
- Unterstützen alle Bausteine wie HDMI-Splitter/Switch und AV-Receiver den HDCP 2.2 Kopierschutz?
- Wurde ein HDR-tauglicher HDMI 2.0 Anschluss gewählt? Prüfe bitte, ob die benutzte HDMI-Buchse am Fernseher HDCP 2.2 bzw. HDMI 2.0 unterstützt – häufig kann das nur eine von mehreren Buchsen.
- Ist der HDR-Modus bei beiden Geräten eingeschaltet (heißt z.B. bei LG Fernsehern „Ultra HD Deep Color“, bei Samsung „HDMI UHD Color“)?
- Falls ein AVR (Audio-Video-Receiver) dazwischengeschaltet wurde, sollte dieser über HDMI 2.0 verfügen und das Signal unverändert passieren lassen.
- Vergewissere dich am besten mit einem kurzen HDMI-Kabel, dass die Übertragung prinzipiell funktioniert.
Wenn der HDMI Repeater bei einem bestimmten Gerät nicht das gewünschte Resultat bringt:
Die Signalqualität der Quellgeräte kann unterschiedlich sein. Der Repeater verstärkt das Signal in jedem Fall und hebt den Pegel an. Bei unsauberen Ausgangssignal des Quellgerätes wird aber auch das Rauschen verstärkt. Die Signalqualität wird damit schlechter. Das Resultat hängt auch von den HDMI-Chipsätzen im Empfänger/Fernseher ab. Hier gibt es Modelle, die über eine Equalizer-Funktion verfügen und dadurch mit Schräglagen von Signalen besser klarkommen. Etwas ähnliches gibt es für das HDMI-Quellgerät (Vorentzerrung, Pre-Emphasis). Es ist also erklärbar, warum ein Gerät kein Bild liefert, während alle anderen funktionieren.
Der HDMI-Repeater kann leider nicht zaubern. Aber in vielen Fällen wird der Einsatz langer HDMI-Verbindungen ermöglicht. Eine Alternative dazu ist der Einsatz von Konvertern, die das HDMI-Signal für die Übertragung umsetzen. Hier bieten wir die Übertragung per Glasfaser (Fiber) an. Über ein solches Lichtwellenleiter-Kabel kann problemlos eine Distanz von 100 m überbrückt werden. Auch per CAT5e/6 Netzwerkkabel kann HDMI übertragen werden, wenn man entsprechende Umsetzer verwendet.
Glasfaser Hybrid HDMI Kabel
Wenn du ohnehin neue oder längere Kabel benötigst, solltest du dir unsere Glasfaser Hybrid-Kabel anschauen. Diese aktiven HDMI-Kabel sind in Längen von 5 m bis 30 m erhältlich. Diese Kabel solltest du aber nicht mit einem Repeater verwenden.
