HDMI-HDR nur mit Sub-Sampling

Warum dieser Deep-Colour-Modus der Monitore, der uns 60 Hz bei 8 Bit Farbtiefe liefert, diesen Namen trägt, klärt sich dank einer Tabelle mit möglichen Auflösungen und Übertragungsmodi, die zur Erläuterung des kommenden HDMI 2.1 veröffentlicht worden ist. Dank der Tabelle erkennen wir schließlich auch den bereits erwähnten Fehler mit dem Apple TV 4K, den wir vorher nicht bemerkt haben.

Laut der Tabelle ist die von uns gewünschte Bildausgabe von UHD bei 60 Hz mit 8 Bit Farbtiefe das absolute Maximum, das HDMI 2.0 samt Premium-Kabel vorsieht. Soll eine größere Farbtiefe verwendet werden, also etwa die für HDR10 verwendeten 10 Bit, müssen die Daten irgendwie verkleinert werden, um standardkonform übertragen werden zu können. Das gelingt mit der Farbunterabtastung, auch Subsampling genannt, und der Verwendung eines anderen Farbmodells: dem vor allem in der Film- und Fernsehtechnik genutzten YCbCr. Und hier wird die Sache für Anwender knifflig bis schwer überschaubar.

Für die Übertragung von UHD bei 30 Hz und 8-Bit-RGB-Farben reichen theoretisch HDMI 1.4, die High-Speed-Kabel und das 300-Mhz-Timing aus. Mit Hilfe des YCbCr-Farbmodells und einer Farbunterabtastung von 4:2:0 lassen sich dann auch 10 oder 12 Bit Farbtiefe übertragen. Das ist das auch übliche Format von UHD-Blu-Rays und im Prinzip sämtlicher verfügbarer Filme und Fernsehformate. Immerhin nutzen diese so gut wie nie mehr als 30 Bilder die Sekunde.

Deshalb ist uns das Problem mit der Spezifikation von HDMI 2.0, deren Modi sowie der Premiumkabel bei unserem Test vor einem Jahr mit Fernsehern und Filmmaterial auch nicht aufgefallen. Für UHD und HDR sind einige Hersteller wohl noch zu sehr auf Filmtechnik fokussiert statt auf übliche PC-Technik.

Probleme mit den Timings

Mit HDMI 2.0 ist explizit der Subsampling-Modus 4:2:0 auch für UHD-Inhalte bei 60 Hz eingeführt worden - vermutlich, weil viele Hersteller in der Vergangenheit Probleme bei der Umsetzung der 600-Mhz-Timings hatten oder eine Unterstützung für nicht notwendig erachteten, weil diese für die Filmtechnik wie erwähnt nicht notwendig ist.

Dieser Modus benötigt lediglich die Bandbreite von HDMI 1.4. Möglicherweise lässt sich hier auch noch ein 10-Bit-Signal ohne große Störungen und mit leicht modifizierten Timings über die High-Speed-Kabel schicken, was ein echtes Hardware-Update aus Sicht der Hersteller nicht zwingend notwendig macht.

Wie wir nun im Nachhinein feststellen, ist das auch der Modus, mit dem es uns dank dem Apple TV 4K zuerst gelungen ist, unser vermutetes Wunschbild zu übertragen. Denn mit dem Wissen über diese HDMI-Spezifikationen sehen wir schlicht nochmal kurz in den Einstellungen des Apple-Gerätes nach und freuen uns nun darüber, auch die Optionen für das Farbmodell sowie die Farbunterabtastung gefunden zu haben.

Schlecht unterstütztes Subsampling mit 4:2:0

Diese können wir anscheinend auch unabhängig von der Monitor-Unterstützung einfach aufrufen und so ein Modesetting forcieren. In den meisten Fällen bekommen wir auf diese Weise das gewünschte Bild. Verkuil beschreibt in seinem Vortrag jedoch auch, dass die Übertragung von 60 Hz bei UHD YCbCr 4:2:0 von vielen PC-Monitoren und Displays nicht richtig unterstützt wird. Das haben Verkuil und sein Team beim Hersteller Cisco wohl ausführlicher getestet, als wir das können.

Für uns erschwerend kommt hinzu, dass der Linux-Kernel diese Variante zwar theoretisch unterstützt, die üblichen Desktop-Systeme und Grafiktreiber das aber noch nicht umsetzen. Und auch unter Windows können wir diese spezielle Übertragungsvariante noch nicht benutzen. Für die Betriebssysteme können wir immerhin noch auf Updates hoffen. Bereits im Markt befindliche Monitore werden aber wohl nicht mehr geändert. Vor einem Neukauf sollten Nutzer das Gerät ihrer Wahl im Zweifel also am besten testen.

Zusätzlich zu den bereits genannten Systemen haben wir uns noch kurz das Fire TV 4K von Amazon angehsehen. Das bietet zwar die Auswahl zwischen den Farbmodellen RGB und YCbCr sowie den Farbtiefen 8, 10 und 12 Bit, zeigt jedoch das genutzte Subsampling sowie die Bildwiederholrate nicht an. Der Chromecast Ultra hat dem Prinzip nach darüber hinaus gleich gar keine eigene Oberfläche. Zum Testen oder Auswerten der Monitor-Fähigkeiten sind diese beiden Geräte also nicht geeignet.

Festzuhalten ist, dass das manuelle Aktivieren des Deep-Colour-Modus beziehungsweise der 600-Mhz-Timings - oder wie auch immer die Hersteller diesen HDMI-Modus nennen - zwingend notwendig ist, falls der genutzte Monitor dies nicht sowieso schon unterstützt. Mit etwas Glück können wir damit dann zumindest unter Windows in den Subsampling-Modus für HDR mit 10 Bit Farbtiefe wechseln und HDR genießen.