Hdmi (High-Definition Multimedia Interface) is een aansluiting voor ongecomprimeerde digitale audio- en videosignalen. Ten opzichte van eerdere analoge beeldaansluitingen is het grote voordeel voor de consument dat zowel beeld als geluid door één stekker gaan.

De eerste hd(-ready)-televisies gebruikten het uit de computerindustrie afkomstige dvi als digitale beeldingang. Dat vonden Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson, RCA en Toshiba niet heel handig en daarom bedachten ze in 2002 dat er een digitale aansluiting moest komen die speciaal bedoeld was voor digitale video- én audiosignalen. Deze digitale aansluiting moest wel compatibel blijven met dvi waardoor je met goedkope verloopstekkers hdmi-apparaten op een dvi-scherm en vice versa kunt aansluiten.

Digitaal signaal

Hdmi is een seriële digitale interface die gebruikmaakt van tmds (Transition Minimized Differential Signaling), een combinatie van twee technieken om de signaaloverdracht zo goed mogelijk te borgen. Voor het overbrengen van de video- en audiosignalen worden drie datakanalen en één klokkanaal gebruikt.

Ieder kanaal gebruikt twee pinnen waarvan de aderparen in de hdmi-kabel zijn uitgevoerd als twisted pair. Het signaal wordt eenmaal normaal en eenmaal geïnverteerd verstuurd. Hierdoor kunnen de verschillen tussen beide signalen bepaald worden en kunnen storingen worden gefilterd. Daarnaast maken de datasignalen gebruik van 10bit-karakters die zo gecodeerd zijn dat de afwisseling tussen nullen en enen zo klein mogelijk is en de invloed van storingen wordt beperkt.

10-bit of 8-bit?

Er worden drie soorten datapakketjes verstuurd die Video Data Period (beeldsignaal), Data Island Period (onder andere audio) en Control Period genoemd worden. De Control Period wordt gebruikt als onderscheid tussen de Video Data en Data Island Periods. Hoewel er 10bit-karakters worden verstuurd wordt er voor de beelddata ‘gewoon’ gebruikgemaakt van 8bit-karakters. Die worden omgezet naar 10bit-karakters (8b/10b-encoding). Ieder tmds-datakanaal wordt gebruikt voor de informatie van een subpixel (rood, groen en blauw).

Bij een standaardbeeldsignaal wordt de normale 8bit-informatie per subpixel verstuurd. Bij deep color waarbij 10, 12 of 16 bit per subpixel noodzakelijk zijn, wordt de informatie nog steeds als 10bit-karakters verstuurd. De tmds-klokfrequentie wordt dan verhoogd om alle informatie op tijd te versturen. Voor de Data Island Period wordt 4 bit omgezet naar 10 bit (4b/10b-encoding) terwijl bij de Control Period 2 bit wordt omgezet naar 10 bit (2b/10b-encoding).

Via aparte pinnen vindt er via het display data channel (ddc) communicatie tussen de bron en ontvanger plaats over de ondersteunde video- en audioformaten. Ook hdcp maakt gebruik van ddc.

Verschil dure en goedkope hdmi-kabel?

Verkopers van dure hdmi-kabels beloven een scherper beeld met betere kleuren, maar dat is gezien het digitale karakter van hdmi niet mogelijk. Eigenlijk zijn er twee situaties: een kabel werkt wel of niet. Werkt een kabel niet, dan zul je dit direct merken doordat je geen signaal of blokjes krijgt. Natuurlijk kan een duurdere kabel fysiek wel beter in elkaar zitten.

Let er op dat niet iedere kabel hetzelfde is. Er zijn twee soorten kabels: standard speed en high speed dat oorspronkelijk ontworpen is voor hdmi 1.3. Beide kabels zijn verkrijgbaar met en zonder ondersteuning voor ethernet. Via het hdmi-ethernetkanaal kan het ethernetsignaal van je televisie bijvoorbeeld doorgegeven worden naar je surroundreceiver.

Toch zitten er wel verschillen tussen verschillende hdmi-kabels, waar je op moet letten als je bijvoorbeeld een nieuwe 4K-tv met hdr-ondersteuning hebt gekocht. Zo ontwikkelde de kabel zich door de jaren heen:

2002 hdmi 1.0 4,95 Gbit/s voor maximaal 1080p/60Hz en 8 audiokanalen

2004 hdmi 1.1 Toevoeging dvd-audio

2005 hdmi 1.2 Toevoeging One Bit Audio, verbetering ondersteuning pc

2006 hdmi 1.3 10,2 Gbit/s voor ondersteuning deep-color, Dolby TrueHD en dts-hd

2009 hdmi 1.4 Ondersteuning 4K/24/25/30Hz, hec, arc, 3D

2013 hdmi 2.0 18 Gbit/s voor 4K/60Hz, 32 audiokanalen

2015 hdmi 2.0a Hdr

2016 hdmi 2.0b Uitbreiding Hdr

2017 hdmi 2.1 48 Gbit/s voor maximaal 10K/120Hz, dynamische hdr, eArc

ARC, Cerc en Hdcp

Dan nog even wat verschillende begrippen, die vaak in één adem met hdmi worden genoemd.

ARC: Arc (audio return channel) houdt in dat geluid vanuit de televisie naar een (surround)receiver over dezelfde hdmi-kabel terug gaat als de kabel die gebruikt wordt voor het beeld. Je hoeft zo maar één hdmi-kabel tussen je hd-televisie en surroundreceiver aan te sluiten.

Cec: Dankzij cec (Consumer Electronics Control) kunnen commando’s worden doorgeven aan via hdmi verbonden apparaten als blu-ray-spelers, televisieontvangers en mediaspelers. Zo kun je met de afstandsbediening van je televisie ook je andere apparatuur bedienen. Samsung noemt cec Anynet+, Sony noemt het Bravia Sync/Link, Philips Easylink en LG heeft het over SimpLink.

Hdcp: Hdmi-signalen zijn beveiligd met hdcp (High-bandwidth Digital Content Protection), een door Intel ontwikkelde digitale kopieerbeveiliging. De data zijn door het afspeelapparaat versleuteld en worden alleen weergegeven wanneer dat weergaveapparaat een geldige hdcp-licentie heeft. Daarnaast werkt de kopieerbeveiliging op basis van een lijst met toegestane apparaten. Hdcp is overigens gekraakt en er zijn apparaatjes die het hdcp-signaal kunnen verwijderen.

Nieuwe ontwikkelingen

Met onder andere ondersteuning voor 4K met een verversingssnelheid van 60 Hz, hdr, 3D en 32 audiokanalen kan hdmi 2.0b al meer dan veel mensen nodig hebben. Toch gaan de ontwikkelingen met hdmi 2.1 door. Het belangrijkste verschil is dat de maximale doorvoersnelheid verhoogd is van 10,2 naar 48 Gbit/s. Dit wordt gedaan door tmds uit te breiden van drie naar vier kanalen.

Er worden echter geen pinnen toegevoegd en het kloksignaal wordt daarom in de datakanalen verwerkt. Ook wordt er gewerkt met 18bit-karakters die 16 bit aan data bevatten (16b/18b-encoding) om in dezelfde tijd meer data te versturen. Hierdoor is er ondersteuning voor 4K, 8K en zelfs 10K met een maximale verversingssnelheid van 120 Hz. Ook nieuw is de toevoeging van Game Mode VRR die een variabele verversingssnelheid mogelijk maakt om ‘tearing’ te voorkomen.

Soortgelijke technieken kennen we al van de pc in de vorm van adaptive sync, AMD’s FreeSync en Nvidia’s G Sync. Om deze hoge resoluties en verversingssnelheden te gebruiken, is voor het eerst sinds hdmi 1.3 een nieuwe kabel nodig. Qua aansluiting is de nieuwe kabel overigens geheel compatibel met de al bestaande hdmi-apparatuur.

Ook arc krijgt tot slot een update in de vorm van eARC die meer geluidsformaten ondersteund, inclusief object-gebaseerde audio als Dolby Atmos. Kortom: ook na 15 jaar is hdmi nog springlevend.