Wissen: DVI, HDMI und DisplayPort

Überblick

Moderne Grafikkarte von AMD und NVIDIA bieten eine Vielzahl an verschiedenen Bildschirmausgängen, die einer Vielzahl an Eingängen an entsprechenden Monitoren gegenüberstehen. Zu nenne wären hier der gute alte VGA-Anschluss, der die Bildsignale noch analog an den Monitor weitergibt. Die moderneren, digitalen Alternativen hören auf die Bezeichnungen DVI, HDMI und DisplayPort.

Im Folgenden werden wir auf jeden dieser Standards samt der dazugehörigen Stecker eingehen und erklären, was die unterschiedlichen Technologien beherrschen.

VGA

Das Kürzel VGA steht für den Begriff „Video Graphics Array“ und soll hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt werden. Eigentlich ist VGA im privaten Bereich obsolet und durch eine der drei anderen, weit fortgeschrittenen Techniken ersetz worden. Im Geschäftsbereich behält sich VGA jedoch immer noch eine Hauptrolle vor, da viele alte Projektoren nur analoge Signale entgegennehmen. Bekannte Geschäfts-Notebooks wie das Thinkpad von Lenovo oder WorkStation Notebooks von HP besitzen deshalb wohl auch immer noch einen VGA-Ausgang.

VGA wurde ursprünglich für eine maximale Auflösung von 640×480 Pixel konzipiert. Durch moderne Rechenverfahren und Analog-zu-Digital-Wandlung sind mit einem qualitativ hochwertigen VGA-Kabel auch Full HD-Auflösungen (1920×1080) möglich.

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DVI

Die drei Buchstaben DVI stehen für „Digital Video Interface“ und benennen damit die vorherrschenden Technik um Bildsignale zwischen Grafikkarte und Monitor zu übertragen. DVI nutz den so genannten TMDS-Standard, der es erstmals erlaubte, höhere Auflösungen zwischen Grafikkarte und Monitor rein digital auszutauschen.

TMDS steht dabei für Transition-Minimized Differential Signaling und eliminiert die von der analogen Übertragung bekannten elektromagnetischen Störungen. Zwar lässt der Name dies nicht vermuten, so ist DVI trotzdem in der Lage auch analog Signale zu übertragen. Man unterscheidet hierbei drei unterschiedliche physikalische Stecker, die sich jedoch nur in der Pin-Anzahl, nicht in ihrer Form unterscheiden:

• DVI-A: Für die Übertragung von rein analogen Signalen. Dieser Stecker kommt oft bei Adaptersteckern zu VGA zum Einsatz und besitzt 12+5 Kontakte.
• DVI-D: Überträgt im Gegenzug ausschließlich digitale Signale. Man unterscheidet hier zwischen DVI-D Single Link (18+1 Kontakte im Stecker) für eine maximale Auflösung von 1920×1080 Pixel bei 60 HZ und DVI-D Dual Link (24+1 Kontakte im Stecker) für Auflösungen bis zu 2560×1600 Pixel bei 60 Hz.
• DVI-I: Ist der universellste Vertreter der DVI-Steckerfamilie. Hiermit können sowohl digitale als auch analoge Signale übertragen werden. Die Auflösungsgrenzen sind dieselben wie beim DVI-D-Stecker. So gibt es DVI-I auch in einer Single- und Dual-Link-Variante. Aufgrund der zusätzlichen Adern zur Übertragung analoger Inhalte steigt die Pin-Anzahl auf 18+5 Kontakte bei Single-Link bzw. 24+5 Kontakte bei Dual-Link-Verbindungen.
• Bei DVI kommt der HDCP-Standard (High-bandwidth Digital Content Protection) für kopiergeschützte Inhalte, beispielsweise von einer Blu Ray, zum Einsatz, um die Datenübertragung zwischen Quellgerät (Grafikkarte, Blu Ray Player oder Konsole) und Bildschirme / TV zu verschlüsseln.

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HDMI

Während DVI vorwiegend im Computerbereich zum Einsatz kommt, hat sich im Heimkino- und Konsolenbereich die HDMI-Schnittstelle etabliert. HDMI steht für „High Definition Multimedia Interface“ und ist eine direkte Weiterentwicklung der DVI-Schnittstelle. Eine Abwärtskompatibilität besteht weiterhin.

Im Gegensatz zu DVI ist HDMI aber auch in der Lage, parallel zu Bildsignalen digitalen Ton zwischen zwei Geräte auszutauschen. Damit entspricht HDMI mehr den Anforderung von modernen Heimkinoanwendungen, da Ton- und Bildsignale volldigitale über ein einziges Kabel gesendet werden. Mit Beginn der Full HD Ära war HDMI prädestiniert für dieses Einsatzgebiet, da die maximale Auflösung der HDMI 1.0 bis hin zur HDMI 1.2a Spezifikation mit 1920×1080 Pixel (1080p), also Full HD, angegeben war.

Im HDMI 2.0 Standard können auch 2160p-Signale bei 60 Hz für 4K-(UHD)-Material übertragen werden, auch  1080p-Auflösung für 3D-Material mit 48 Hz wird unterstützt. Zusätzlich ist seit der Version HDMI 1.4 zu Bild und Ton nun auch ein Ethernetkanal integriert, der die Verwendung eines zusätzlichen Netzwerkkabels zur Anbindung von Geräten an das Internet überflüssig macht. Seit HDMI 2.0a wird HDR-Video offiziell unterstützt. Mit der Revision HDMI 2.0b kam zu dem Support für die dynamische Synchronisation mehrerer Audio- und Video-Streams hinzu.

HDMI 2.1 bietet darüber hinaus Unterstützung für Auflösungen in 4K bis zu 120 Hz sowie 8K bei 60 Hz. Zudem kann HDMI in der Version 2.1 nativ mit verschiedenen HDR-Standards, wie Dolby Vision umgehen. HDMI ist ebenfalls in der Lage kopiergeschützte Inhalte über den HDCP-Standard wiederzugeben. In der aktuellen Version kennt HDMI drei gebräuchliche physikalische Steckervarianten, die all die oben genannten Spezifikationen und Funktionen erfüllen:

• HDMI Typ A: Der Standardstecker.
• HDMI Typ C: Mini-HDMI für Anwendungen mit geringem Platzangebot.
• HDMI Typ D: Micro-HDMI für ultramobile Anwendungen mit minimalsten Platzangebot für Schnittstellen.

Sonderfälle:

• HDMI Typ B: Ein im HDMI 1.1 bis 1.2a Standard genutzter Stecker, der dank Dual-Link die doppelte Bandbreite wie HDMI 1.0 mit Typ A Stecker erreichen konnte. Mittlerweile obsolet und von aktueller Spezifikation überholt.
• HDMI Typ E: Besondere Version in der Automobilindustrie mit speziellem Verriegelungsmechanismus, um zu verhindern, dass die Verbindungdurch Vibrationen oder Stöße während des Fahrtbetriebs unterbrochen wird.

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DisplayPort

Der DisplayPort ist das jüngste Verfahren zur Übertragung von Bild- und Tonsignalen zwischen verschiedenen Endgeräten. Aktuell sind DisplayPort-Anschlüsse vor allem im Bereich moderner Computermonitore und Grafikkarten zu finden. Im Heimkino- und Multimediasegment ist weiterhin HDMI der Standard.

DisplayPort verbindet einen sogenannten Main-Kanal, der nur in eine Richtung funktioniert und für die Übertragung von Bild und Ton zuständig ist, mit dem sogenannten AUX-Kanal, der eine Kommunikation in beide Richtungen zulässt. Darüber lassen sich beispielsweise USB-Verbindungen realisieren, die von weitere integrierte Geräten, wie Mikrofonen, Touchscreens oder Kameras genutzt werden können, ohne das ein weiteres Kabel nötig ist.

In der Revision 1.3 ist DisplayPort in der Lage Auflösungen von 5120×2880 Pixel bei 60 Hz darzustellen. Um verschlüsselte Inhalte zu schützen kann DisplayPort auf HDPC und DPCP (DisplayPort Content Protection) zurückgreifen, welches auf einer 128 bit starken AES-Verschlüsselung basiert.

Die Version DisplayPort 1.4 ist dank Display Stream Compression (DSC) Bildkomprimierung in der Lage 8K-Video mit einer Auflösung von 7680×4320 Pixel (8K) bei 60 Hz zu übertragen. Da die maximale Bandbreite von DP 1.4 weiterhin bei 25,92 Gbit/s liegt, ist DSC nötig, um 8K-Auflösungen zu ermöglichen. Alternativ kann für zukünftige 3D-Anwendungen auch 4K-Material mit 120 Hz übertragen werden. Im Vergleich zur Version 1.3 kann DisplayPort 1.4 bis zu 32 Audiokanäle ansprechen und nativ mit dem HDR10-Standard umgehen. Zusätzlich in mit DP 1.4 die Abdeckung des Rec. 2020 Farbraums in die Spezifikation eingezogen.

Die neuste Version ist DisplayPort 2.0. Dieser Standard ist seit Ende Juni 2019 verfügbar und soll DisplayPort für Auflösungen jenseits 8K (also 8K+) fit machen. DisplayPort 2.0 greift dazu auf Thunderbolt 3 Physical Interface (PHY) zurück und kann somit eine Bandbreite von bis zu 77,4 GBit/s zur Verfügung stellen. Das entspricht somit also knapp einer Verdreifachung der Bandbreite gegen dem Vorgänger DisplayPort 1.4a.

Die erhöhte Bandbreite kann zum Beispiel nun zur Übertragung von 8K-Material bei 60 Hz und inklusive HDR verwendet werden, ohne das DSC-Komprimierung verwendet werden muss. DisplayPort unterstützt aber auch deutlich höhere Auflösungen. So können in Zukunft auch 10K (10240×4320) mit 60Hz und 24 Bit (4:4:4) ohne Komprimierung via DisplayPort 2.o übermittelt werden. Wird Display Stream Compression aktiviert, sind sogar 16K (15360×8460) bei 60Hz und 30 Bit (4:4:4) inklusive HDR möglich.

Erste Geräte mit DisplayPort 2.0 Support werden Ende 2020 erwartet. Damit steht mit Display Port 2.0 eine neuer Standard bereit, der uns die nächsten Jahre im Videobereich begleiten dürfte.

Aktuell gibt es zwei physikalische Stecker für DisplayPort, die sich in ihren Übertragungseigenschaften nicht unterscheiden, ein dritter Steckertyp ist in der Spezifikationsphase.

• DisplayPort (Fullsize): Der Standardstecker für den DisplayPort-Standard.
• Mini DisplayPort: Eine geschrumpfte Version, welche vor allem von Notebooks und Grafikkarten genutzt wird. Intel und Apple haben diesen Steckertyp weiterentwickelt und daraus Thunderbolt kreiert, welches zusätzlich PCI-Express-Signale über die gleiche Leitung abwickeln kann, um Speichergeräte anzubinden. Thunderbolt ist weiterhin abwärtskompatibel zur Mini DisplayPort-Schnittstelle.
• Micro DisplayPort: Gerade in der Spezifikationsphase, wird der Micro DisplayPort überall dort eingesetzt werden, wo auf kleinster Fläche sehr hohe Auflösungen für externe Wiedergabegeräte ausgegeben werden müsse. Zum Beispiel in zukünftigen Smartphones und Tablets.

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DVI, HDMI und DisplayPort im Vergleich

Die folgenden Tabelle soll abschließend noch einmal alle drei Standards gegenüberstellen:

Für eine übersichtlichere Darstellung der maximalen Bildwiederholungsrate in Abhängigkeit von der verwendeten Verbindung und Auflösung, haben wir die folgende Tabelle für euch zusammengetragen.

DSC = Display Stream Compression: Verlustfreie Komprimierungsmethode für hochaufgelöste Bildsignale.

4:2:2 / 4:2:0 / 4:4:4: Verschiedene Verfahren des Chromakey Subsamplings (Farbunterabtastung) für hochauflösende Bildsignale.

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Nils Waldmann

...ist seit über 17 Jahren bei Allround-PC.com und als Redakteur und technischer Leiter tätig. In seiner Freizeit bastelt und konstruiert Nils gerne flugfähige Modelle und ist mit der Drohne unterwegs.

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