HDMI: Eerst even wat technologie
Van HDMI-kabels zeggen we dikwijls: ze transporteren een digitaal signaal, enen en nullen. Daar kan weinig mee fout gaan. In theorie is dat ook zo, maar je mag nooit vergeten dat zelfs een digitaal signaal eigenlijk een analoog signaal is maar dan met een bepaalde vorm, meer bepaald een blokgolf.
Een digitaal signaal in een HDMI-kabel. De blokgolf is twee maal te zien, een maal gewoon en een maal geïnverteerd. (zie verder : Differential signaling) Beeld via https://www.bluejeanscable.com/
Zoals alle elektrische signalen is het ook onderhavig aan verlies en storingen, maar zolang het signaal boven een bepaald niveau blijft, beschouwen we het als een een, en onder een bepaald niveau is het een nul. Dat maakt het systeem heel tolerant voor fouten.
HDMI gebruikt bovendien TMDS (Transition-minimized differential signaling), een technologie specifiek voor het transporteren van seriële data aan hoge snelheid. TMDS gebruikt drie kanalen: een voor rood, groen en blauw. Voor elke pixel op het scherm wordt de 8-bit waarde van rood, groen en blauw doorgestuurd.
Dat is het geval voor RGB codering. Indien het signaal verzonden wordt als YCbCr dan zal de gekozen chroma subsampling tot lichtjes andere transmissieschema’s leiden (die vind je hier, op p15 tot 17).
Wat betekent ‘Transition-minimized’? In plaats van drie maal 8 bits voor rood, groen en blauw door de kabels te sturen, worden die 8 bits door een algoritme (lees hier hoe dat exact gebeurt) omgezet naar een nieuwe 10-bit vorm waarin zo min mogelijk overgangen (van nul naar een of omgekeerd) zitten. Een 8-bit signaal kan maximaal zeven overgangen hebben. De gecodeerde 10-bit versie heeft er maximaal vier. Dat maakt de transmissie heel wat robuuster. Elke overgang introduceert immers bijkomend risico dat het signaal fout uitgelezen wordt. Minder overgangen betekent dus minder risico.
Wat betekent ‘Differential Signaling’? In plaats van het signaal een keer door te sturen, wordt het via een paar draden gestuurd (een ‘twisted pair’). Een keer normaal, en een keer geïnverteerd. De ontvanger van het signaal kijkt naar het verschil tussen beide signalen. Storingen die beide signalen identiek beïnvloeden worden op die manier al grotendeels weggefilterd.
Update: HDMI 2.1 gebruikt een nieuw protocol, FRL (Frame Rate Link). De principes die we hierboven uitleggen blijven echter volledig van toepassing.
Kan een HDMI-kabel mijn beeld veranderen?
Als je het hebt over meer detail, scherper beeld, dieper zwart, meer zwartdetail, intensere kleuren, andere kleurtemperatuur of eender welke andere subtiele verandering van het beeld, dan is het antwoord NEEN. Een HDMI-kabel is een passieve component, en dit soort wijzigingen in het beeld zijn absoluut onmogelijk.
Om je een idee te geven: een Full HD beeld bevat 1.920 x 1.080 pixels. Als we uitgaan van een typische film (24 beelden per seconde) en 24 bit kleur, dan transporteert de kabel ongeveer 1,19 miljard bits per seconden (in realiteit is dat meer, omwille van allerlei technische redenen). De HDMI-standaard laat een error rate van 1 op 1 miljard toe. Of anders gezegd, een kabel die werkt volgens de HDMI-norm laat één foute pixel toe per seconde van een Blu-ray film (en die pixel is maar 1/24e van een seconde zichtbaar). Dat is onmogelijk waar te nemen.
Wil je uitdrukkelijk geloven dat een HDMI-kabel beter detail kan creëren (of betere kleuren of eender welke andere beeldverbetering), dan geloof je eigenlijk dat de kabel duizenden bits per frame (en dat 24 keer per seconde) verandert. Stel dat het volstaat om 1% van de pixels aan te passen om zo een verbetering te zien, dan moeten er dus 12 miljoen bits per seconde veranderen. Dat is 12 miljoen maal meer dan de norm toe laat.
En die pixels moeten dan ook nog eens op een zeer intelligente manier gewijzigd worden! Want hoe gaat de kabel het onderscheid weten tussen detail en ruis, want je wilt uiteraard niet beiden benadrukken. Of hoe weet de kabel dat hij het rood vuriger moet maken in een roos, maar niet in huidskleuren? Hoe maakt hij zwart donkerder, zonder alle andere kleuren donkerder te maken? Dit zijn bewerkingen waarvoor fabrikanten dure en complexe beeldverwerkingschips ontwerpen (Sony X1 Extreme, Panasonic HCX², Philips P5…) Het idee dat een kabel louter door een opeenvolging van toevallige fouten iets gelijkaardigs doet, op een consistente manier, elke film opnieuw, is absurd.
Sommige testers zien een verschil, hoe kan dat dan?
Een varia aan factoren verklaart een waargenomen verschil. Zo moet je, als je twee kabels wilt vergelijken (hoe zinloos dat ook is), dezelfde televisie gebruiken en dezelfde speler. Doe je dat niet dan zijn de waargenomen verschillen al toe te schrijven aan de verschillen tussen de gebruikte toestellen, niet de kabels. Maar zelfs al doe je het correct, een test blijft moeilijk. Is er tijdens het bekijken van de ene kabel wat meer licht in de kamer dan bij het testen van de andere kabel, dan heeft dat al invloed op het waargenomen contrast (en contrast heeft op zijn beurt invloed op waargenomen scherpte en kleur). Kijk je niet vanuit dezelfde hoek naar het beeld, dan heeft dat ook invloed. Doe je de test met een paar uren of dagen er tussen, dan is het bijna onmogelijk om je het vorige beeld correct te herinneren. Kortom, zonder gespecialiseerde meetapparatuur moet je er niet aan beginnen.
En dan is er nog zoiets als ‘Confirmation bias’ (tunnelvisie). Het is erg moeilijk om géén verschil te zien, als je sowieso overtuigd bent dat er verschil moet zijn. Dat wordt nog erger als je kabels met zeer sterk uiteenlopende prijzen vergelijkt. Welke koper wil er toegeven dat de kabel van 1.000 euro geen sikkepit verandert aan zijn beeldkwaliteit? (nota: wij dus. Dure kabels hebben geen beeldverbeterende eigenschappen).
Zijn kabels dan echt allemaal identiek?
Neen, niet helemaal. Er bestaan wel degelijk verschillende types HDMI-kabels, maar je komt in de winkels hoofdzakelijk één type tegen (High Speed-kabels, zie verder). We zeggen er graag nog eens bij dat HDMI-kabels GEEN HDMI-versies mogen gebruiken ter aanduiding van wat ze kunnen. Er bestaat dus geen HDMI 1.4 of HDMI 2.0-kabel. Ja, veel fabrikanten zondigen hier helaas tegen. Je kunt alles over de verschillende types HDMI-kabels hier lezen. Kort samengevat:
- ‘Standard Speed’ kabels kunnen maximaal 720p of 1080i resolutie leveren. Deze kabels raden we af.
- ‘High Speed’ kabels zijn getest tot een bandbreedte van 10,2 Gbps, wat voldoende is voor 1080p60 (Full HD aan 60 fps) of 2160p30 (Ultra HD aan 30 fps). Kijk steeds na of je kabel dit label draagt.
- Bovenstaande versies, maar met de aanduiding ‘with Ethernet’: Die kabels leveren dezelfde prestaties als de versies zonder ethernet, maar zijn voorzien van een extra kanaal voor netwerking tussen de verbonden apparaten. Helaas, sinds de introductie (HDMI 1.4 in mei 2009) moeten we nog steeds het eerste apparaat zien dat ethernet via HDMI ondersteunt. Dergelijk kabels leveren in de praktijk dus niets extra. (Update: dit is veranderd met de introductie van eARC, deze feature heeft kabels ‘with Ethernet’ nodig).
Er zijn nog twee speciale gevallen die we moeten vermelden.
- Sinds de introductie van HDMI 2.0 is de maximum bandbreedte van de High Speed kabel opgetrokken van 10 naar 18 Gbps. Een fikse verhoging, en dat zonder de kabel aan te passen. Dit is mogelijk door technische verbeteringen aan de zend- en ontvangstzijde. Dat is goed nieuws, want elke High Speed kabel die je bezit moet dus volstaan om die hogere bandbreedte te leveren (ze is bijvoorbeeld nodig voor Ultra HD aan 60 fps). Een belangrijk detail is wel dat deze kabels niet getest worden voor 18 Gbps, maar enkel nog steeds voor 10,2 Gbps. Ondersteuning voor 18 Gbps wordt gegarandeerd door het theoretisch model. Ter herinnering: er bestaan dus geen HDMI 2.0 kabels, en al helemaal geen 4K-kabels. Elke degelijke High Speed kabel volstaat.
- Premium HDMI Cable (gecertificeerd): Dit zijn High Speed kabels die voldoen aan een uitgebreider testprotocol, waarbij ze wél worden getest tot 18 Gbps. Deze kabels zijn voorzien van een certificaat.
Zijn er dan werkelijk geen verschillen tussen HDMI-kabels van hetzelfde type?
Natuurlijk wel, maar niet als het aankomt op subtiele verbeteringen in het beeld. In volgorde van minder naar meer belang zijn dit mogelijke verschillen:
Uitzicht: kabels die je zichtbaar wil (of moet) leggen, daarvoor wil je misschien iets leuker dan een zwarte plastic slang. Een mooi kleurtje, een leuk geweven omhulsel of een stijlvolle connector bijvoorbeeld.
Mechanische eigenschappen: Een goede constructie kan belangrijk zijn. Trek je regelmatig de HDMI-kabel uit en stop je hem elders in, dan is de kwaliteit van de connector en verbinding met de kabel belangrijk. Een te zware kabel die afhangt, kan op termijn de connector verbuigen. Wil je een kabel wegwerken onder een tapijt, dan bestaan er vlakke kabels. Kabels die je in een vals plafond of wand wil trekken moeten ook wat stress bestendiger zijn om de installatie te overleven.
Bandbreedte: Tot slot, niets belet een fabrikant om kabels te maken die een hogere bandbreedte garanderen dan wat de HDMI-norm test (10,2 Gbps). Sommige fabrikanten leveren kabels die getest zijn tot 18 Gbps (en leveren dus dezelfde garantie als een Premium HDMI kabel). Maar we herhalen, elke degelijke High Speed kabel levert ook 18 Gbps, alleen is hij niet onder die omstandigheden getest. Denk er ook aan dat die bandbreedte enkel vereist is voor Ultra HD 4K, aan 60 fps, 8 bit kleur in YCbCr 4:4:4 formaat (meer info). De meeste films gebruiken 24 fps, wat de vereiste bandbreedte al meer dan halveert.
Nog hogere bandbreedtes maken je kabel ook niet future-proof. Sinds kort weten we dat wanneer HDMI 2.1 arriveert, er ook een nieuwe (achterwaarts compatibele) kabel komt, die voorlopig de benaming ‘48G’ draagt. Die kabel zal een bandbreedte van 48 Gbps ondersteunen. Betaal je vandaag meer voor een kabel die meer dan 18 Gbps ondersteunt, maar minder dan 48 Gbps, dan is die kabel al zeker niet ‘future proof’ (en dat is dan nog los van het feit dat de nieuwe kabel mogelijk een andere interne constructie gebruikt).
Kan er dan echt niets fout gaan?
Ja, toch wel. Een goede HDMI-kabel hoeft niet duur te zijn, maar omgekeerd betekent dat niet dat alle goedkope kabels ok zijn. Sommige budget-kabels voldoen maar net aan de specificaties of nemen het niet te nauw met de specificaties en dat kan gevolgen hebben. We laten constructiefouten en mechanische fouten in de kabel even achterwege.
Uiteindelijk kan het signaal zo verzwakken dat het toch af en toe een nul als een een uitleest of omgekeerd. Het ‘oog-diagram’ van het signaal is dan bijna dicht, wat aangeeft dat het uitlezen fout kan lopen. Zulke problemen doen zich vooral voor bij erg lange kabels (10 m bijvoorbeeld). Wie meer informatie wil, kan bijvoorbeeld eens deze artikelen (hier en hier) lezen van Blue Jeans Cable, een gekende fabrikant van goede, maar betaalbare kabels.
Het oog-diagram van een HDMI-kabel die flirt met problemen. Beeld via https://www.bluejeanscable.com/
“AHA”, hoor ik je al zeggen. “Dus toch! Zie je wel dat een kabel mijn beeld kan beïnvloeden”. Ja, dat klopt, maar het resultaat zal alles behalve een subtiele verbetering (of verslechtering zijn). Dit zijn de mogelijke fouten:
- “Sparkles”, vonkjes: best te vergelijken met analoge ‘sneeuw’. Omdat sommige pixels willekeurig uitvallen, lijken er vonkjes in het beeld te zitten. Dat kan gaan van enkele pixels per beeld, tot een digitaal equivalent van sneeuw.
In deze video zie je aanvankelijk slechts een occasioneel vonkje. Na seconde 18 zie je een ander fragment met meer fouten.
- Lijnuitval: een volledige lijn in het beeld, of een deel van de lijn valt volledig uit. Dit zie je als een zwarte lijn in het beeld.
- Occasionele uitval van het volledige beeld: het beeld valt even weg, en komt dan terug.
- Totale uitval van het beeld.
Zie je met andere woorden geen van de bovenstaande problemen, dan is je kabel in orde. Een duurdere kabel voegt dan niets meer toe.
Conclusie
HDMI-kabels kunnen op geen enkele manier je beeld verbeteren. Fouten kunnen wel voor komen, maar ze zijn dan overduidelijk. Om dat te vermijden is er geen peperdure kabel nodig. Enkel bij langere kabels (meer dan 7 m) is de kans op problemen wat groter, en is een kwalitatief betere kabel een goede investering, al hoeft zelfs zo een kabel geen fortuin te kosten.
Reacties (43)