eARC und ARC

ARC und eARC sind zwei Ausbaustufen desselben Gedankens: Ton, der über das HDMI-Kabel rückwärts läuft — vom Fernseher zurück zum Verstärker, statt wie sonst vom Zuspieler zum Fernseher. Welche der beiden Stufen eine Verbindung beherrscht, ist keine Feinheit für Datenblätter, sondern entscheidet darüber, welches Tonformat am Ende überhaupt ankommt.

Ausführliche Erklärung

Der Rückkanal ist eine Antwort auf eine Verschiebung, die niemand geplant hat. HDMI war als Einbahnstraße gedacht — Zuspieler links, Bildschirm rechts. Dann bekamen Fernseher Empfangsteile und Apps und wurden selbst zur Quelle, und der Ton musste plötzlich zurück. Mit HDMI 1.4 kam 2009 der Audio Return Channel. Die Funktionsbeschreibung des Lizenzgebers nennt den Zweck damals unverblümt: den Ton aufwärts schicken und die separate S/PDIF-Verbindung überflüssig machen.

In diesem Satz steckt bereits die Fähigkeitsgrenze. ARC wurde als Ersatz für eine S/PDIF-Strippe entworfen und kann deshalb auch nur, was eine solche kann: zwei Kanäle unkomprimiert oder einen komprimierten Mehrkanal-Bitstrom, also Dolby Digital und DTS. Die verlustfreien Container von der Blu-ray — Dolby TrueHD und DTS-HD Master Audio — passen dort nicht hindurch, und zwar nicht wegen einer Geräteschwäche, sondern weil der Kanal für diese Datenmenge nie ausgelegt war.

eARC kam mit HDMI 2.1, das das HDMI Forum am 28. November 2017 veröffentlicht hat. Es benutzt dieselben beiden Adern im Stecker, die schon ARC belegt (Utility und Hot Plug Detect), darauf aber ein anderes Verfahren: eine differenzielle Übertragung für den Ton und ein Gleichtaktsignal für die Steuerung — ohne den Umweg über CEC, auf den ARC angewiesen ist. Der Lizenzgeber gibt als Grenzen 192 kHz Abtastrate, 24 Bit, bis zu 32 unkomprimierte Kanäle und eine maximale Audiobandbreite von 37 Mbit/s an. Damit passen DTS-HD Master Audio, DTS:X, Dolby TrueHD und Dolby Atmos hindurch.

Der Atmos-Fall, an dem sich alles entscheidet

Dolby Atmos ist kein eigener Datenstrom, sondern eine Zusatzinformation, die in zwei verschiedenen Trägern reisen kann: in Dolby Digital Plus, verlustbehaftet und typisch für Streaming, und in Dolby TrueHD, verlustfrei und typisch für die Blu-ray. Genau hier trennen sich die beiden Rückkanäle.

Dolby beschreibt die Lage ohne Umschweife: ARC hat nicht genug Datenkapazität für Atmos im TrueHD-Träger. Damit Atmos von einer Blu-ray über ARC beim Verstärker ankommt, muss der Fernseher TrueHD selbst dekodieren und vor der Ausgabe nach Dolby Digital Plus umkodieren — und das macht aus einer verlustfreien Tonspur eine verlustbehaftete. Über eARC entfällt der Umweg, weil TrueHD unverändert durchläuft.

Wie viele Fernseher diesen Umweg überhaupt gehen, ist eine Frage des Gerätestands und keine der Schnittstelle. Dolby hielt im April 2018 fest, dass nur Fernseher mit eigener Atmos-Dekodierung umkodieren, und schilderte für Dolby Digital Plus über ARC eine Entwicklung: Vor 2016 gaben Fernseher über den Rückkanal nur Dolby Digital weiter, die meisten jüngeren Geräte reichen auch Dolby Digital Plus durch. Wo der Gerätemarkt heute steht, sagt der Beitrag nicht. Beantworten lässt sich das nur am Datenblatt des konkreten Fernsehers.

Praktisch heißt das für die Beratung: „Der Fernseher gibt Atmos aus" ist keine Antwort. Die Frage lautet, in welchem Träger — und die Antwort hängt an der Rückkanalstufe, nicht am Preis des Fernsehers.

Für DTS:X gilt dieselbe Mechanik, die Beleglage ist allerdings dünner. Die Formatliste des Lizenzgebers führt DTS:X ausdrücklich bei eARC auf; bei ARC fehlt es dort. Wie ein Rückfall aussieht, hat DTS für den Digitalausgang selbst beschrieben: Über S/PDIF läuft DTS Digital Surround mit vollen 1,509 Mbit/s bis 5.1 Kanäle, und im Schaubild dazu sitzt im Zuspieler ein Trans-Coder, der den DTS-HD-Datenstrom auf genau diesen Kern zurückführt (DTS-HD-Whitepaper, November 2006, Abschnitt 5.5.5). Weil ARC formatseitig auf dem Niveau von S/PDIF liegt, endet der ältere Rückkanal bei demselben Kern: 5.1 statt Objektmaterial, ohne Fehlermeldung am Gerät. Eine Aussage von DTS zum Tonrückkanal selbst gibt es dazu nicht — der Schluss stammt von AVITECT und stützt sich auf die beiden genannten Fundstellen.

Was das Kabel beisteuert

eARC belegt Adern, die nicht jedes Kabel als geführtes Paar ausführt. Der Lizenzgeber verweist deshalb auf Kabel mit Ethernet-Kanal — praktisch ein Premium High Speed HDMI Cable with Ethernet für Anlagen bis 18 Gbit/s Videodatenrate oder ein Ultra High Speed HDMI Cable darüber. Ein altes Kabel, das ein sauberes Bild liefert, kann eARC trotzdem verweigern; die Bildübertragung sagt über diese beiden Adern nichts aus.

Häufiges Missverständnis

„Auf beiden Geräten steht HDMI 2.1, also haben wir eARC." HDMI 2.1 ist ein Katalog von Funktionen, aus dem Hersteller einzeln auswählen — höhere Auflösungen, variable Bildwiederholrate, eARC und weitere. Ein Gerät darf die Versionsnummer führen und eARC weglassen, und umgekehrt gibt es eARC an Geräten, die von den Videofunktionen der 2.1-Generation nichts umsetzen. Verlässlich ist allein die Beschriftung der konkreten Buchse und die Angabe im Datenblatt, nie die Versionsnummer auf dem Karton.

„Der Fernseher kann Atmos, also kommt Atmos an." Zwischen der Quelle und dem Rückkanal sitzt der Fernseher als Verarbeiter, und er gibt nur weiter, was seine eigene App oder sein eigener Dekoder liefert. Streaming-Apps im Fernseher liefern Atmos üblicherweise in Dolby Digital Plus; die verlustfreie Fassung entsteht dort gar nicht erst. Der Weg über eARC lohnt sich deshalb vor allem für Zuspieler, die am Fernseher hängen und deren Ton über den Rückkanal zurückmuss — für die Blu-ray gilt weiterhin, dass der direkte Weg in den Prozessor der bessere ist.

Nicht zu verwechseln mit

• Die normale HDMI-Verbindung: Sie überträgt Bild und Ton in Hinrichtung und kennt die Formatgrenzen des Rückkanals nicht. Ein Zuspieler direkt am AV-Prozessor ist von ARC und eARC unberührt.
• CEC: Steuerbefehle über dieselbe Leitung — Einschalten, Lautstärke, Quellenwahl. ARC hängt daran, eARC nicht mehr; verwechselt wird beides trotzdem regelmäßig, weil beide über dieselbe Buchse laufen.
• HDMI Ethernet Channel: ein Datenkanal zwischen Geräten. eARC benutzt Kabel, die für diesen Kanal gebaut sind, überträgt darüber aber kein Netzwerk.
• Optischer Ausgang: die separate S/PDIF-Verbindung, die ARC ersetzen sollte. Sie liegt formatseitig auf demselben Niveau wie ARC und ist bis heute der Rückfallweg, wenn ARC an CEC scheitert.

In der Planung

Ein Wohnzimmer, Fernseher an der Wand, AV-Receiver im Sideboard, dazu eine Blu-ray-Maschine und zwei Streaming-Zuspieler. Die Konzeptfrage kommt vor jeder Buchse: Wo wird umgeschaltet? Zwei Antworten sind möglich, und sie führen zu völlig verschiedenen Anforderungen.

Läuft alles zuerst in den AV-Receiver und von dort ein Kabel zum Fernseher, überträgt der Rückkanal nur noch den Ton der Fernseher-Apps und des Empfangsteils. Diese Apps liefern ohnehin verlustbehaftet — ARC genügt, und die Entscheidung fällt an anderer Stelle. Ist dagegen der Fernseher die Drehscheibe, weil alle Zuspieler dort stecken und nur ein Kabel nach unten geht, muss jeder Ton den Rückweg nehmen. Dann ist eARC keine Ausstattungsfrage mehr, sondern Voraussetzung — auf beiden Seiten und im Kabel.

Die Wahl des Geräts fällt in dieser Reihenfolge anders aus: Im zweiten Fall scheidet ein günstiger Receiver ohne eARC aus, obwohl er klanglich genügen würde. Im ersten Fall ist derselbe Receiver eine saubere Lösung.

Ein zweites Argument spricht für dieselbe Weiche, und es hat mit dem Format nichts zu tun: die Lippensynchronität. Läuft das Bild aus dem Fernseher und der Ton über den Rückkanal aus einem anderen Gerät, muss die Kette die Laufzeiten beider Wege gegeneinander ausgleichen. Die HDMI-Spezifikation sieht dafür einen Parameter vor, über den jedes Gerät seine Verzögerung meldet und das erste Gerät der Kette alle gemeldeten Werte ausgleicht. Dolby beschreibt jedoch, dass die empfangenden Geräte diesen Parameter meist gar nicht führen und die Quellgeräte ihn auch dann nicht auswerten, wenn er vorliegt; die Empfehlung des Herstellers ist deshalb, das Heimkino zwischen Quelle und Fernseher zu setzen. Das ist derselbe Aufbau, zu dem schon die Trägerfrage rät — hier aus einem zweiten Grund. Der Befund stammt vom April 2018, und ob er heute noch so gilt, ist an keiner neueren Fundstelle geprüft.

Verknüpfte Inhalte

Warum ARC formatseitig auf dem Niveau einer S/PDIF-Verbindung liegt, steht bei S/PDIF und TOSLINK — und woran die Formatgrenze dieser Schnittstelle rechnerisch hängt, auf der Seite zu Was über S/PDIF und TOSLINK passt. Welcher Träger Dolby Atmos über welchen Weg bringt und was das für die Gerätekette bedeutet, führt Dolby Atmos übertragen aus. Das Gegenstück für DTS:X — welcher Träger die Objektinformation mitbringt und wo sie unterwegs liegen bleibt — steht bei DTS:X übertragen. Welche Kanäle die Zahlen einer Formatangabe abzählen, klärt die Kanal-Notation. Dass eine HDMI-Verbindung neben Ton auch Fähigkeitsdaten und einen Kopierschutz aushandelt — und dass „kein Ton" häufig dort seine Ursache hat — behandeln EDID und HDCP.

Quellen

Die Formatgrenzen von eARC (192 kHz, 24 Bit, bis 32 unkomprimierte Kanäle, DTS-HD Master Audio, DTS:X, Dolby TrueHD, Dolby Atmos) und die maximale Audiobandbreite von 37 Mbit/s stammen vom HDMI Licensing Administrator; das Veröffentlichungsdatum von HDMI 2.1 und die Zuordnung von eARC zu diesem Katalog aus der Pressemitteilung des HDMI Forum vom 28. November 2017. Dass ARC ausdrücklich als Ersatz für die separate S/PDIF-Verbindung entworfen wurde, steht in den HDMI-1.4-Funktionsbeschreibungen. Die Aussage zum Atmos-Träger, zur Umkodierung im Fernseher und zur Lippensynchronität stammt aus dem Dolby-Blogbeitrag „Dolby Audio over HDMI Part 3: Reality" vom 10. April 2018, der als Archivfassung vom 16. Januar 2021 im Volltext gelesen wurde; sein Datenstand begrenzt alles, was er über den Gerätemarkt sagt. Der Rückfall auf den 5.1-Kern mit 1,509 Mbit/s und der Trans-Coder im Zuspieler stehen im DTS-HD-Whitepaper von November 2006, das diesen Weg für den S/PDIF-Ausgang beschreibt.