Schafft HDMI 2.0 wirklich 120fps auf deinem Monitor? Die Antwort ist komplizierter, als du denkst

Die Jagd nach der höchsten Bildwiederholfrequenz – insbesondere 120fps – ist in der Welt des Gaming und der Unterhaltungselektronik zu einem zentralen Thema geworden. Mit der Veröffentlichung der neuesten Konsolengenerationen und immer leistungsfähigeren PCs ist der Wunsch, flüssigere und reaktionsschnellere Spielerlebnisse zu genießen, größer denn je. Doch während alle über HDMI 2.1 als den „Heiligen Gral“ für 4K@120Hz sprechen, stellt sich vielen die Frage: Was ist mit HDMI 2.0? Kann mein vorhandener Monitor oder Fernseher mit diesem älteren Standard wirklich 120 Bilder pro Sekunde darstellen? Die kurze Antwort lautet: Ja, aber. Die lange Antwort ist wesentlich komplexer und führt uns tief in die Welt der Bandbreite, Auflösung und Farbwiedergabe.

Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass HDMI 2.0 grundsätzlich keine 120fps darstellen kann. Die Wahrheit ist, dass es stark von der verwendeten Auflösung und den damit verbundenen Bildeinstellungen abhängt. Dieser Artikel wird die technischen Hintergründe beleuchten, die Grenzen aufzeigen und dir helfen zu verstehen, wann und wie du das Maximum aus deinem HDMI 2.0-Setup herausholen kannst.

Die Grundlagen verstehen: Bandbreite ist König

Um zu verstehen, wie HDMI 2.0 funktioniert und welche Bildraten es unterstützt, müssen wir zuerst das Konzept der Bandbreite klären. Stell dir die Bandbreite wie eine Autobahn vor: Je breiter sie ist, desto mehr Daten können pro Zeiteinheit darüber transportiert werden. Für HDMI-Kabel wird die Bandbreite in Gigabit pro Sekunde (Gbps) gemessen.

• HDMI 1.4: Maximal 10,2 Gbps
• HDMI 2.0: Maximal 18 Gbps
• HDMI 2.1: Maximal 48 Gbps (unkomprimiert)

Jedes Bild, das dein Monitor oder Fernseher anzeigt, besteht aus einer bestimmten Anzahl von Pixeln (Auflösung), hat eine bestimmte Farbtiefe (wie viele Farben pro Pixel) und wird x-mal pro Sekunde aktualisiert (Bildwiederholfrequenz). All diese Informationen müssen über das HDMI-Kabel übertragen werden. Je höher die Auflösung, die Farbtiefe und die Bildwiederholfrequenz sind, desto mehr Bandbreite wird benötigt.

Das Dreigestirn der Anforderungen: Auflösung, Bildwiederholfrequenz und Farbtiefe

Diese drei Faktoren sind untrennbar miteinander verbunden und bestimmen gemeinsam, wie viel Bandbreite eine Videoübertragung beansprucht:

1. Auflösung

Die Auflösung beschreibt die Anzahl der Pixel, aus denen ein Bild besteht. Gängige Auflösungen sind:

• Full HD (FHD): 1920×1080 Pixel (ca. 2 Millionen Pixel)
• Quad HD (QHD/1440p): 2560×1440 Pixel (ca. 3,7 Millionen Pixel)
• Ultra HD (UHD/4K): 3840×2160 Pixel (ca. 8,3 Millionen Pixel)

Ein 4K-Bild enthält viermal so viele Pixel wie ein Full HD-Bild, benötigt also bei gleicher Farbtiefe und Bildwiederholfrequenz viermal so viel Bandbreite. Das ist der Hauptgrund, warum 4K so anspruchsvoll ist.

2. Bildwiederholfrequenz (Hz/fps)

Die Bildwiederholfrequenz, oft auch als fps (Frames per Second) bezeichnet, gibt an, wie oft das Bild pro Sekunde aktualisiert wird. Ein Monitor mit 120Hz kann 120 unterschiedliche Bilder pro Sekunde anzeigen, was zu einer wesentlich flüssigeren Darstellung führt als bei 60Hz. Mehr Bilder pro Sekunde bedeuten aber auch, dass mehr Daten pro Sekunde übertragen werden müssen.

3. Farbtiefe (Bit-Tiefe)

Die Farbtiefe bestimmt, wie viele Farbinformationen pro Pixel übertragen werden. Sie wird in Bit gemessen:

• 8-Bit: Standard für die meisten Inhalte, kann etwa 16,7 Millionen Farben darstellen.
• 10-Bit: Wichtig für HDR (High Dynamic Range)-Inhalte, kann über 1 Milliarde Farben darstellen.
• 12-Bit: Wird selten verwendet, bietet noch feinere Farbnuancen.

Eine höhere Farbtiefe verbessert die Bildqualität und die Darstellung von Farbübergängen, verdoppelt aber auch die benötigte Bandbreite von 8-Bit auf 10-Bit (plus zusätzliche Metadaten für HDR).

Der Schlüssel zur 120fps-Magie auf HDMI 2.0: Chroma Subsampling (Farbunterabtastung)

Hier kommt der „Trick” ins Spiel, der es HDMI 2.0 in vielen Fällen überhaupt erst ermöglicht, höhere Auflösungen und Bildwiederholfrequenzen zu erreichen, die eigentlich über seine reine Bandbreite hinausgehen würden: Chroma Subsampling (Farbunterabtastung).

Das menschliche Auge reagiert empfindlicher auf Helligkeitsunterschiede (Luminanz) als auf Farbunterschiede (Chrominanz). Diese Eigenschaft wird beim Chroma Subsampling ausgenutzt. Anstatt für jedes Pixel vollständige Helligkeits- und Farbinformationen zu übertragen (was als 4:4:4 bezeichnet wird), werden die Farbinformationen „reduziert”, um Bandbreite zu sparen.

Die gängigsten Formate sind:

• 4:4:4 (Full Chroma): Jedes Pixel erhält vollständige Farb- und Helligkeitsinformationen. Dies ist die beste Qualität und benötigt die höchste Bandbreite. Ideal für Text und Grafiken.
• 4:2:2: Die Farbinformationen werden horizontal halbiert. Für zwei Pixel nebeneinander wird nur ein Satz Farbinformationen übertragen, während die Helligkeitsinformationen für jedes Pixel vollständig bleiben. Das menschliche Auge nimmt diese Reduzierung bei bewegten Bildern oder Gaming oft kaum wahr.
• 4:2:0: Die Farbinformationen werden sowohl horizontal als auch vertikal halbiert. Dies reduziert die Bandbreite am stärksten, kann aber bei statischen Bildern oder feinem Text zu sichtbaren Farbartefakten und einer gewissen Unschärfe führen. Für Videoinhalte ist 4:2:0 jedoch sehr effizient und wird beispielsweise für Blu-rays und Streaming verwendet.

Indem man von 4:4:4 auf 4:2:2 oder sogar 4:2:0 wechselt, kann die benötigte Bandbreite erheblich reduziert werden – um bis zu 50% bei 4:2:0 im Vergleich zu 4:4:4. Dies ist der Hauptgrund, warum HDMI 2.0 überhaupt die Möglichkeit hat, 4K@120Hz zu übertragen, wenn auch mit einem Kompromiss bei der Farbwiedergabe.

HDR und Variable Refresh Rate (VRR): Zusätzliche Faktoren

HDR (High Dynamic Range) ist eine weitere Technologie, die die Bildqualität erheblich verbessert, indem sie einen größeren Kontrastumfang und brillantere Farben ermöglicht. HDR-Inhalte werden in der Regel mit einer Farbtiefe von 10-Bit übertragen, was, wie bereits erwähnt, die Bandbreitenanforderungen erhöht. Ein 4K@60Hz-Signal mit 10-Bit 4:4:4 und HDR benötigt bereits die volle Bandbreite von HDMI 2.0 (knapp unter 18 Gbps).

Variable Refresh Rate (VRR) wie FreeSync oder G-Sync passt die Bildwiederholfrequenz des Monitors dynamisch an die Framerate der Grafikkarte an, um Screen Tearing und Ruckeln zu verhindern. Obwohl VRR selbst nicht direkt mehr Bandbreite für das reine Videosignal erfordert, bedeutet die Nutzung von VRR bei hohen Bildwiederholfrequenzen (wie 120Hz), dass der zugrundeliegende Video-Stream immer noch die Bandbreite für diese hohe Frequenz bereitstellen muss.

Praktische Szenarien: Wann schafft HDMI 2.0 120fps?

Basierend auf den genannten Faktoren können wir die Möglichkeiten von HDMI 2.0 für 120fps in verschiedenen Szenarien betrachten:

1. Full HD (1080p) bei 120Hz

Antwort: JA, problemlos.

Bei 1920×1080 Pixeln benötigt selbst ein 10-Bit 4:4:4-Signal mit HDR nur etwa 8-9 Gbps. Das liegt weit unter der maximalen Bandbreite von 18 Gbps von HDMI 2.0. Ob du einen Gaming-PC oder eine Konsole der aktuellen Generation (PS5, Xbox Series X/S) verwendest, 1080p@120Hz mit voller Farbqualität ist über HDMI 2.0 absolut machbar.

2. Quad HD (1440p) bei 120Hz

Antwort: JA, meistens problemlos.

Ein 1440p@120Hz-Signal mit 8-Bit 4:4:4 benötigt etwa 12 Gbps. Ein 10-Bit 4:4:4-Signal mit HDR liegt bei etwa 15 Gbps. Beide Szenarien passen gut in die 18 Gbps Bandbreite von HDMI 2.0. Dies ist oft der „Sweet Spot” für HDMI 2.0, wenn du eine hohe Bildwiederholfrequenz mit guter Bildqualität kombinieren möchtest, ohne zu viele Kompromisse einzugehen. Viele Gaming-Monitore nutzen diese Kombination.

3. Ultra HD (4K) bei 120Hz

Antwort: JA, aber NUR mit Kompromissen. Hier wird es kompliziert.

Dies ist das Szenario, das die meisten Fragen aufwirft. Ein unkomprimiertes 4K@120Hz-Signal mit 10-Bit 4:4:4 und HDR würde weit über 30 Gbps benötigen und damit die Kapazität von HDMI 2.0 bei Weitem sprengen. Es ist schlichtweg nicht möglich.

Um 4K@120Hz über HDMI 2.0 zu erreichen, MUSS Chroma Subsampling zum Einsatz kommen:

• 4K@120Hz 8-Bit 4:2:0: Dies ist die am häufigsten verwendete Methode, um 4K@120Hz über HDMI 2.0 zu ermöglichen. Die benötigte Bandbreite liegt bei etwa 15 Gbps und passt somit in das Limit. Allerdings ist die Farbreduzierung bei 4:2:0 für viele Nutzer, insbesondere bei der Darstellung von feinem Text oder Desktop-Arbeiten, spürbar. Für reine Spiele, wo sich das Bild ständig bewegt, mag es weniger auffallen.
• 4K@120Hz 8-Bit 4:2:2: In einigen seltenen Fällen ist es möglich, 4K@120Hz mit 8-Bit 4:2:2 zu übertragen, was eine etwas bessere Farbqualität bietet als 4:2:0, aber immer noch eine spürbare Komprimierung darstellt. Die Bandbreite liegt hier am oberen Ende von HDMI 2.0.
• 4K@120Hz 10-Bit (mit HDR) 4:2:0: Dies ist theoretisch oft am Limit oder leicht über dem Limit von HDMI 2.0, je nach genauer Datenrate. Während einige Geräte es versuchen, ist es nicht immer stabil oder gar nicht möglich.

Wichtiger Hinweis: Viele 4K-Fernseher und Monitore mit HDMI 2.0, die mit „120Hz” beworben werden, erreichen diese hohe Bildwiederholfrequenz bei 4K-Auflösung nur durch automatische Umstellung auf 4:2:0 Chroma Subsampling. Dies geschieht oft im Hintergrund und ist für den Nutzer nicht immer sofort ersichtlich, kann aber zu Enttäuschungen führen, wenn die Bildqualität nicht den Erwartungen entspricht.

Das gesamte Ökosystem muss stimmen

Selbst wenn HDMI 2.0 die theoretische Bandbreite für eine bestimmte Kombination aus Auflösung, Bildwiederholfrequenz und Farbtiefe bietet, muss das gesamte Ökosystem kompatibel sein:

• Die Quelle: Deine Grafikkarte (GPU) im PC oder deine Spielekonsole (PlayStation 5, Xbox Series X/S) muss in der Lage sein, das gewünschte Signal auszugeben. Nicht jede GPU kann jede Kombination von Auflösung und Bildwiederholfrequenz bereitstellen. Bei Konsolen musst du in den Systemeinstellungen prüfen, ob 120Hz aktiviert ist und ob der Modus die Farbmodi (z.B. 4:2:0) unterstützt.
• Das Display: Dein Monitor oder Fernseher muss ein natives 120Hz-Panel besitzen. Ein „Motion Smoothing” oder „Frame Interpolation” von einem 60Hz-Panel ist nicht dasselbe wie echte 120Hz. Zudem muss das Display explizit die Kombination aus Auflösung, Bildwiederholfrequenz und Chroma Subsampling über seinen HDMI 2.0-Port unterstützen.
• Das Kabel: Ein hochwertiges HDMI-Kabel ist unerlässlich. Für HDMI 2.0 solltest du unbedingt ein „Premium High Speed HDMI Cable” verwenden. Diese Kabel sind zertifiziert, die volle 18 Gbps Bandbreite stabil zu übertragen. Standard-HDMI-Kabel können bei höheren Datenraten zu Signalverlusten, Bildaussetzern oder gar keinem Bild führen.

Wann ist HDMI 2.1 die bessere Wahl?

Wenn du Wert auf eine kompromisslose Bildqualität bei hohen Bildwiederholfrequenzen legst, insbesondere bei 4K-Auflösung, dann führt kein Weg an HDMI 2.1 vorbei. Mit seiner massiven Bandbreite von 48 Gbps (oder effektiv 40-42 Gbps bei typischer Nutzung) ermöglicht HDMI 2.1:

• 4K@120Hz mit 10-Bit oder 12-Bit 4:4:4 (Full Chroma) und HDR ohne jegliche Farbunterabtastung. Dies ist die absolute Spitzenqualität.
• Höhere Auflösungen und Bildwiederholfrequenzen, wie 8K@60Hz oder sogar 10K.
• Erweiterte VRR-Unterstützung (inkl. FreeSync, G-Sync, HDMI Forum VRR).
• Auto Low Latency Mode (ALLM) und Enhanced Audio Return Channel (eARC).

Wenn du also einen neuen Monitor oder Fernseher kaufst und dir 4K@120Hz mit optimaler Bildqualität wichtig ist, solltest du definitiv ein Gerät mit HDMI 2.1-Anschlüssen in Betracht ziehen.

Fazit: Kompromisse verstehen, richtig entscheiden

Die Antwort auf die Frage, ob HDMI 2.0 wirklich 120fps auf deinem Monitor schafft, ist, wie anfangs angedeutet, ein klares „Es kommt darauf an”.

Ja, bei niedrigeren Auflösungen wie 1080p und 1440p ist 120fps mit voller Farbtiefe und ohne Chroma Subsampling absolut machbar und liefert ein hervorragendes Spielerlebnis. Hier ist HDMI 2.0 völlig ausreichend und oft die kostengünstigere Wahl.

Doch sobald du zu 4K@120Hz übergehst, musst du Kompromisse eingehen. HDMI 2.0 kann dies nur durch die Reduzierung der Farbinformationen mittels Chroma Subsampling (meist 4:2:0) erreichen. Ob dieser Kompromiss für dich akzeptabel ist, hängt von deiner Nutzung ab. Für schnelle Actionspiele mag es kaum auffallen, für grafikintensive Spiele mit feinen Details oder Desktop-Anwendungen mit Texten kann es störend sein.

Bevor du enttäuscht bist, informiere dich genau über die Spezifikationen deines Monitors/Fernsehers und deiner Grafikkarte. Prüfe, welche Chroma Subsampling-Modi sie unterstützen und wie sie bei 120Hz-Signalen agieren. Und investiere immer in ein zertifiziertes Premium High Speed HDMI Cable, um Übertragungsprobleme zu vermeiden.

Letztendlich ist die Wahl zwischen HDMI 2.0 und HDMI 2.1 eine Abwägung zwischen Kosten, Anforderungen und der Bereitschaft, Kompromisse bei der Bildqualität einzugehen. Für viele Szenarien ist HDMI 2.0 immer noch eine absolut brauchbare und leistungsfähige Schnittstelle, die dir flüssige 120fps-Erlebnisse ermöglichen kann – du musst nur wissen, welche Einschränkungen sie mit sich bringt.