PS5: Liefert (derzeit) nicht die volle HDMI-2.1-Bandbreite

Wurden die HDMI-Fähigkeiten der PS5 beschnitten?

Da sich immer mehr PS5-Konsolen im Umlauf befinden, lassen sich Problemfälle mit der Hardware endlich breit erfassen. So stießen Besitzer teurer AV-Receiver und Tech-Youtuber vermehrt auf die Tatsache, dass ihre Geräte nicht die volle HDMI-2.1-Bandbreite im Zusammenspiel mit der PlayStation 5 erreichten.

Vincent Teoh von HDTVtest beobachtete bei Konfigurationen mit Receivern, aber auch ohne, eine maximale Ausgabe von 8 Gigabit je HDMI-Lane. Dies entspricht einer gesamten Bandbreite von 32 Gigabit pro Sekunde. Im System-Menü der PS5 selbst wird außerdem sowohl für HDR- als auch für SDR-Inhalte 120 Hz lediglich in Verbindung mit einem verringerten Chroma-Subsampling von 4:2:2 angegeben.

Was ist Chroma-Subsampling?

Da das menschliche Auge stärker auf Veränderungen der Helligkeit als auf Farbverschiebungen reagiert, werden diese bei der Bildübertragung getrennt betrachtet. Die Helligkeit (Luma) erhält dabei Priorität und bleibt stets in voller Auflösung erhalten. Entsteht jedoch ein Engpass bei der Bandbreite, wird an den Farbwerten (Chroma) gespart.

So wird Chroma-Subsampling beziffert: Bei einem Verhältnis von 4:4:4 bleiben alle Farbinformationen erhalten. Dabei stehen die Zahlen jeweils für die Größe der Probe sowie deren Umsetzung in einer oberen und unteren Pixelreihe. Sprich: Die Größe der Probe beträgt 4. Zwei Reihen mit jeweils 4 Pixeln werden mit vollen Farbinformationen übertragen.

Bei einem Verhältnis von 4:2:2 wird hingegen nur noch jeder zweite Pixel mit Farbinformationen versehen. Der horizontal betrachtet vorangegangene Pixel wird dann einfach dupliziert und kann immerhin in seiner Helligkeit manipuliert werden.

Verschiedene Chroma-Subsamples in der Praxis. Bei einer starken Vergrößerung kann man eine Unschärfe erkennen. Die untere Reihe stellt dabei die Auflösung der Chroma-Informationen dar. (Bildquelle: Wikipedia)

Auswirkungen auf die PlayStation 5

120 Vollbildern in einer Auflösung von 2160p setzen eine Datenübertragungsrate von 32,27 Gigabit voraus. Zumindest bei einer Farbtiefe von 10 Bit pro Kanal, welche für HDR-Inhalte notwendig ist. Aus der Bandbreite von 32 Gigabit pro Sekunde ergibt sich unter Berücksichtigung des Effizienzgrades von HDMI 2.1 (rund 88,89%) eine maximale Datenrate von 28,4 Gigabit. Der verbaute Chipsatz von Panasonic mit der Kennzeichnung "MN864739" ist somit zu stark limitiert. Es erfolgt eine Übertragung mit einem 4:2:2 Chroma-Subsampling.

Ein Drittel der benötigten Bandbreite lässt sich so einsparen: 4K, 120 fps und sogar eine Farbtiefe von 12 Bit liegen nun wieder im Bereich des Möglichen. Als Nachteil lässt sich allerdings eine geringe Unschärfe feststellen. Zumindest sofern ihr über ein ausgezeichnetes Sehvermögen verfügt. Bei 120 Bildern pro Sekunde aktualisiert sich das Display so schnell, dass der Effekt nur in seltenen Fällen wahrgenommen werden kann. Nur bei stehender, sehr kleiner Schrift auf einfarbigem Hintergrund kommt es zu einem auffälligen Detailverlust.

Freischaltung der Bandbreite zu einem späteren Zeitpunkt möglich

Eine Einschränkung des HDMI-Chips könnte Sony aus Kompatibiltätsgründen vorgenommen haben. HDMI-2.1-Equipment mit Fokus auf 4K und 120 Hz ist noch nicht weit verbreitet oder teilweise fehlerhaft, wie auch wir berichteten. Die PS5 scheint hingegen von diesen Problemen ausgenommen zu sein.

8K und HDR derzeit nicht möglich: Sony hat angekündigt, 8K zu einem späteren Zeitpunkt nachzuliefern. Je nach verwendeter Farbtiefe muss der Anschluss dann zwischen 24,35 und 36,53 Gigabit pro Sekunde bereitstellen. Eine Farbtiefe von 8 Bit ist aufgrund der HDR-Implementierung eher unwahrscheinlich. Für 10 Bit wäre die Datenübertragungsrate dann aber wieder zu niedrig. Ein Firmware-Update, das mehr aus dem Panasonic-Chip herausholt, wird umso wahrscheinlicher.

Weshalb die Farbtiefe überhaupt so wichtig ist:
Bei graduellen Verläufen fallen grobe Übergänge stark auf. Eine höhere Farbtiefe erlaubt es dem Display eine viel höhere Anzahl von Schattierungen und damit feine Farbverläufe darzustellen. Das gilt natürlich insbesondere für HDR-Inhalte, die aufgrund ihres größeren Dynamikbereichs viel extremere Ansprüche stellen. Eine Tiefe von 12 Bit entspricht in etwa 69 Milliarden Farben, womit pixelige Farbsäume so gut wie ausgeschlossen sind.

So äußert sich die Farbtiefe eines Displays. Graduelle Übergänge wirken in 10 Bit sehr fein, in 12 Bit sind selbst bei einer vergrößerten Betrachtung kaum noch Abstufungen erkennbar.

Welche Spiele sind überhaupt in 120 Hz spielbar?

Bislang unterstützen nur drei Spiele mehr als 60 fps:

• Devil May Cry 5: Special Edition
• Call of Duty: Black Ops Cold War
• DiRT 5
• Borderlands 3

Alle genannten Titel setzen auf eine dynamische Auflösung, die ebenso schwankt, wie die Bildwiederholrate. Zwar können sich alle drei Spiele in den meisten Fällen über 100 fps halten, seltene Einbrüche fallen aber deutlich ins Auge. Vor allem in Spielen, die euer Reaktionsvermögen herausfordern, macht eine Framerate von konstanten 60 fps einen besseren Eindruck. Das Spielgeschehen wirkt flüssiger und aufgrund des gesunkenen Hardware-Anspruchs wird die Zielauflösung von 2160p weitestgehend gehalten.

Call of Duty: Black Ops Cold War ist eines der wenigen Spiele, das aktuell 120 Hz unterstützt. Die dynamische Auflösung fällt dann in einigen Situationen jedoch sogar auf 1200p.

So sieht es auf der Xbox Series X aus:

Die Konkurrenz von Microsoft riegelt nach derzeitigem Erfahrungsstand bei 35,6 Gigabit pro Sekunde ab, was einer Bandbreite von 40 Gigabit entspricht. 4K und 120 Hz bei 10 Bit Farbtiefe stellen so kein Problem dar. Für 8K mit aktiviertem HDR reicht es ebenfalls.

Schwarze Bildschirme im Zusammenspiel mit 120 Hz: Zwar leidet die Xbox Series X an Kompatiblitätsproblemen mit bestimmten AV-Receivern, bei einem Anschluss direkt am Fernseher lassen sich aber 4K und 120 Hz mit ihr nutzen. Den Ton des Spiels könnt ihr zumindest vorübergehend via (e)ARC an einen AV-Receiver weiterleiten und so in den Genuss von 3D-Sound kommen. Sound United (bekannt für die Marken "Denon" und Marantz") und Yamaha sitzen nach eigenen Aussagen bereits an dauerhaften Lösungen, damit Xbox-Besitzer diesen Umweg nicht mehr gehen müssen.

Seid ihr im Besitz eines 120-Hz-fähigen Setups oder möchtet ihr euch in Zukunft eines anschaffen?