Hoe werkt HDMI-bandbreedte?

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) verzendt video- en audiogegevens via een reeks hogesnelheids seriële datakanalen. In HDMI-versies 1.0 tot en met 2.0 dragen drie TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling) datakanalen pixeldata over samen met een apart klokkanaal. Vanaf HDMI 2.1 schakelt de interface over naar FRL (Fixed Rate Link)-modus met vier datakanalen en een efficiënter coderingsschema, waardoor de beschikbare bandbreedte aanzienlijk toeneemt.

De ruwe transmissiesnelheid is niet gelijk aan de bruikbare datasnelheid vanwege coderingsoverhead. TMDS-gebaseerde HDMI-versies gebruiken 8b/10b-codering, waarbij 10 verzonden bits slechts 8 bits aan werkelijke data bevatten — een efficiëntie van 80%. HDMI 2.1 en 2.2 gebruiken 16b/18b-codering met een effectieve efficiëntie van 87,5% na verrekening van de link-layer-overhead. De resulterende datasnelheid bepaalt hoeveel pixels per seconde de verbinding kan leveren.

Of een bepaalde combinatie van resolutie en verversingssnelheid haalbaar is, hangt af van de datasnelheid van de HDMI-versie, het kleurformaat (RGB, YCbCr 4:4:4, 4:2:2 of 4:2:0) en de kleurdiepte (bits per component). Hogere resoluties, snellere verversingssnelheden en rijkere kleuren vereisen allemaal meer bandbreedte. Inzicht in deze limieten helpt voorkomen dat u een monitor of kabel aanschaft die uw HDMI-port niet volledig kan aansturen.

Beschrijving van de tool

Deze calculator bepaalt de maximale verversingssnelheid voor elke combinatie van HDMI-versie, resolutie, kleurformaat en kleurdiepte. De tool toont een haalbaarheidsoverzicht voor veelgebruikte verversingssnelheden (60, 120, 144, 165, 240 en 360 Hz), met vermelding of elke snelheid wordt ondersteund en welk percentage van de beschikbare bandbreedte wordt verbruikt. Alle berekeningen maken gebruik van officiële HDMI-specificatiedatasnelheden en houden rekening met de CVT-RBv2-blankinginterval-overhead.

Hoe het werkt

De calculator volgt deze stappen:

  1. Beschikbare datasnelheid opzoeken: Elke HDMI-versie heeft een vaste maximale datasnelheid die door de specificatie is bepaald — van 3,96 Gbit/s (HDMI 1.0) tot 84,0 Gbit/s (HDMI 2.2)
  2. Bits per pixel berekenen: Vermenigvuldig de kleurdiepte (bits per component) met het aantal componenten voor het gekozen kleurformaat — 3 voor RGB en YCbCr 4:4:4, 2 voor YCbCr 4:2:2, 1,5 voor YCbCr 4:2:0
  3. Totaal aantal pixels per frame berekenen: Voeg CVT-RBv2-blankingintervallen toe (80 horizontaal, 58 verticaal) aan de actieve resolutie
  4. Maximale verversingssnelheid berekenen: Deel de beschikbare datasnelheid door de vereiste bits per frame

$$\text{Max Hz} = \frac{\text{Datasnelheid (uit HDMI-versiespecificatie)}}{(\text{Breedte} + 80) \times (\text{Hoogte} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Componenten}}$$

Vergelijking van HDMI-versies

HDMI-versie Totale bandbreedte Datasnelheid Kanalen Codering
1.0–1.2a 4,95 Gbit/s 3,96 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
1.3–1.3a 10,2 Gbit/s 8,16 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
1.4–1.4b 10,2 Gbit/s 8,16 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
2.0–2.0b 18,0 Gbit/s 14,4 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
2.1–2.1b 48,0 Gbit/s 42,0 Gbit/s 4 (FRL) 16b/18b (87,5%)
2.2 96,0 Gbit/s 84,0 Gbit/s 4 (FRL) 16b/18b (87,5%)

Voorbeelden

4K 120 Hz met 8-bit RGB:

  • Vereist ~17,81 Gbit/s aan datasnelheid
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) is onvoldoende — HDMI 2.1 (42,0 Gbit/s) is nodig
  • Dit is de reden waarom veel 4K 120 Hz-monitors en -tv's HDMI 2.1-ports vereisen

4K 60 Hz met 10-bit HDR (RGB):

  • Vereist ~11,14 Gbit/s
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) kan dit aan met 77% benutting
  • HDMI 1.4 (8,16 Gbit/s) kan dit niet — een veelvoorkomend knelpunt bij oudere HDR-schermen

8K 60 Hz:

  • Bij 8 bpc RGB is ~71,24 Gbit/s vereist
  • Alleen HDMI 2.2 (84,0 Gbit/s) kan dit zonder compressie native aansturen

Uitleg van de opties

  • HDMI-versie — Bepaalt de maximaal beschikbare datasnelheid. HDMI 1.0–2.0 gebruikt TMDS-signalering met 3 kanalen; HDMI 2.1+ gebruikt FRL met 4 kanalen en efficiëntere codering
  • Resolutie — Kies uit veelgebruikte voorinstellingen (720p tot en met 8K, inclusief ultrabreed) of voer een aangepaste resolutie in pixels in
  • Kleurformaat — RGB en YCbCr 4:4:4 gebruiken de volledige bandbreedte; YCbCr 4:2:2 gebruikt ~33% minder; YCbCr 4:2:0 gebruikt ~50% minder. Let op: YCbCr 4:2:0 wordt officieel ondersteund vanaf HDMI 2.0
  • Kleurdiepte — Bits per kleurcomponent: 8 bpc (standaard), 10 bpc (HDR), 12 bpc (deep color) of 16 bpc. HDMI 1.0–1.2a ondersteunt deep color alleen met YCbCr 4:2:2; 16 bpc vereist HDMI 1.3+

Functies

  • Dekt alle HDMI-versies van 1.0 tot en met 2.2 met specificatienauwkeurige datasnelheden
  • Berekent de haalbaarheid voor zes veelgebruikte verversingssnelheden (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) met percentages voor bandbreedtebenutting
  • Ondersteunt aangepaste resoluties en 10 ingebouwde voorinstellingen, inclusief ultrabreed formaten
  • Houdt rekening met CVT-RBv2-blankingoverhead in alle berekeningen
  • Toont het coderingsschema, datakanalen en bits per pixel in de uitvoer

Toepassingen

  • Tv en monitor kopen: Controleer of uw HDMI-portversie een specifiek 4K- of 8K-scherm kan aansturen op de gewenste verversingssnelheid voordat u tot aankoop overgaat
  • Gaming-setup plannen: Controleer of de HDMI-versie van uw console of GPU uw gewenste resolutie en verversingssnelheid ondersteunt, met name voor 4K 120 Hz of 1440p 144 Hz gaming
  • HDR-contentcreatie: Begrijp de impact op de bandbreedte bij het overschakelen van 8-bit naar 10-bit of 12-bit kleurdiepte voor professioneel videowerk