Was ist ein HDMI und wie funktioniert es
Wir haben schon früher darüber geschrieben, wie man am besten versteht, was HDMI aus der Perspektive eines Anfängers ist, einige wichtige Vorteile, die HDMI gegenüber anderen Video-Display-Anschlusstechnologien hat, die verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten der HDMI-Anschlüsse Ihres Fernsehers, wie man die besten HDMI-Kabel kauft, wie man die HDMI-Anschlüsse an Ihrem Laptop identifiziert und verwendet und viele andere HDMI-bezogene Anleitungen und Inhalte. Was wir jedoch ausgelassen haben, ist, unseren Lesern zu erklären, wie die Technologie funktioniert.
Ja, die HDMI-Schnittstelle ist eine Technologie und kein „gewöhnlicher“ Anschluss, wie viele denken.
Es handelt sich um eine Reihe von Regeln, die es elektronischen Geräten mit hoher Auflösung ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.
Seit seiner Einführung im Jahr 2002 hat sich HDMI zum besten und bequemsten digitalen (Audio- und Video-) Verbindungsstandard entwickelt, was Übertragungsgeschwindigkeit, Bandbreite und Funktionen im Allgemeinen angeht. In den fast zwei Jahrzehnten seines Bestehens wurden fünf Versionen der HDMI-Schnittstelle veröffentlicht, die die Art und Weise, wie unsere Elektronik und Geräte interagieren und Informationen austauschen, effizient revolutioniert haben. Mit der Fähigkeit, „rohes, unverfälschtes und unbearbeitetes“ Filmmaterial zu übertragen, rühmt sich der neueste Standard der Technologie, HDMI 2.1, mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 48 Gbps zusätzlich zu vielen anderen Funktionen und Verbesserungen wie der Unterstützung von 4K, 5K, 8K und 10K Inhalten. Aber wie schafft HDMI das? Wie werden diese Verbindungen mit hohen Bandbreiten zwischen HDMI-kompatiblen Geräten hergestellt? Und was passiert dabei? Finden Sie es im Folgenden heraus.
Wie funktioniert HDMI
Für hochqualitatives Bild und Ton
Während viele fälschlicherweise glauben, dass mit der HDMI-Schnittstelle Daten „direkt“ in ihrer reinen Form zwischen Geräten ausgetauscht werden, folgt der Prozess der Signalübertragung tatsächlich einem Encode-Transport-Decode-Weg. Schauen wir uns das genauer an.
Auf dem Gerät (PS4, Bluray-Player, Set-Top-TV-Boxen), das ein (Video- oder Audio-)Signal über den HDMI-Anschluss/das HDMI-Kabel sendet, findet ein Prozess der Datenkodierung statt, bevor die Informationen zum empfangenden Gerät (HDTV, 4K-Monitor usw.) übertragen werden. Auch bekannt als Transition Minimized Differential Signaling (TMDS), der Prozess der Kodierung von Daten in der HDMI-Schnittstelle, um die Chancen des Qualitätsverlustes oder der Verschlechterung zu minimieren, geschieht so:
1. Normalerweise nimmt bei der Datenübertragung in Kabeln die Qualität der Informationen ab, wenn das Signal auf dem Weg durch die Kabellänge mehrere Übergangspunkte durchläuft. Um eine Verschlechterung des Signals zu vermeiden, verwendet das sendende Gerät das TDMS-Kodierungsverfahren, um die Anzahl der Übergänge zu reduzieren. Dadurch wird das Signal auf dem Weg zum Empfangsgerät geschützt und die Qualität beibehalten.
Von den Stiften des HDMI-Steckers reisen die Signale durch verdrillte Kupferkabelpaare. Drei Audio- und Videokanäle laufen über jeweils zwei Pins, also insgesamt sechs Pins. Der TMDS-Takt, der es den Geräten ermöglicht, die eingehenden Daten zu synchronisieren, wird über ein Paar Pins übertragen.
2. Das kodierte Signal an sich wird dann von einem der verdrillten TMDS-Paare des HDMI-Kabels übertragen, während das andere Paar eine inverse Kopie der gleichen Daten/des gleichen Signals trägt, die übertragen werden.
3. Wenn das verschlüsselte (und geschützte) Signal im Kabel das Empfangsgerät erreicht, berechnet der HDMI-Anschluss die Differenz zwischen dem ursprünglichen und dem invertierten Signal in den TMDS-Paaren und kompensiert anschließend den eventuell aufgetretenen Signalverlust.
Der dreistufige Kodierungs-/Dekodierungsprozess zum Schutz der Signalqualität ist die Art und Weise, wie HDMI dazu beiträgt, eine hohe Bild- und Tonqualität zwischen Ihren Geräten aufrechtzuerhalten.
Zum Schutz von Daten
Neben der Bereitstellung von Bild und Ton in unverfälschter Qualität ist ein weiteres Highlight der HDMI-Technologie die Fähigkeit zum Schutz von Daten. Mit einer Technik, die als High-Bandwidth Digital Protection (HDCP) bekannt ist, kann HDMI verhindern, dass Daten raubkopiert werden.
HDCP ist ein Urheberrechtsschutz, den HDMI verwendet, um sicherzustellen, dass niemand Filme und Serien rippt.
Wie verhindert HDMI die Piraterie von Inhalten?
Die HDCP-Inhaltsschutztechnik ist im Grunde ein Authentifizierungsprotokoll, bei dem sowohl auf dem empfangenden als auch auf dem sendenden Gerät nach einer entsprechenden Authentifizierung gesucht wird. Bei diesem Authentifizierungscode handelt es sich um verschlüsselte Daten, die in der Regel in den Extended Display Identification Data (EDIP) beider Geräte gespeichert sind, die Informationen austauschen. Bevor jedoch Daten vom sendenden Gerät/Gadget/Elektronik erfolgreich empfangen werden können, muss der Authentifizierungscode auf beiden Geräten übereinstimmen.
Das sendende Gerät generiert daraufhin einen neuen Authentifizierungsschlüssel, den beide Geräte von nun an gemeinsam nutzen werden. Dies wird als Handshake-Prozess bezeichnet. Wenn nach dem Handshake ein nicht autorisiertes Gerät versucht, Informationen abzufangen, beendet das Quellgerät sofort die Datenübertragung zwischen beiden Geräten.
Das Quellgerät verschlüsselt seine Informationen mit dem von ihm generierten Schlüssel. Das empfangende Gerät dekodiert sie mit der gleichen Information. Es stellt außerdem alle paar Minuten sicher, dass sich der Schlüssel nicht geändert hat und das System immer noch sicher ist.
Während das HDCP-Authentifizierungsprotokoll nicht standardmäßig aktiviert ist, wird es von allen HDMI-kompatiblen Geräten unterstützt. Ältere Generationen von HDMI-Geräten und -Anschlüssen unterstützen die Funktion jedoch möglicherweise nicht.