Toslink – der optische Audioausgang am Fernseher

Was ist Toslink?

Toslink ist die optische Verbindung, über die digitale Tondaten als Lichtimpulse von einem Gerät zum nächsten gelangen. Gemeint sind damit Buchse, Stecker und Lichtleiter. Was darüber übertragen wird, ist noch einmal eine andere Sache: Dafür ist das digitale Audioformat zuständig. Im Alltag werden beide Begriffe trotzdem häufig in einen Topf geworfen.

Bezeichnung und Normung

Toslink ist ein Handelsname, der sich für die optische Audioschnittstelle im Konsumbereich durchgesetzt hat. Dahinter steht dann aber eine genormte Steckverbindung. In der Normung läuft der eckige Stecker als Typ F-05, ein rechteckiger Steckverbinder mit Schiebeverriegelung, der ausdrücklich für digitale Audio- und Videogeräte vorgesehen ist. Dieselbe Norm deckt dabei Glasfasern und Kunststofffasern gleichermaßen ab.

Im Handel taucht die Bauform deshalb unter mehreren Namen auf. Optisches Digitalkabel, Lichtleiterkabel und Audio-Lichtwellenleiter meinen im Regelfall dasselbe Produkt. Wenn man ein passendes Kabel sucht, achtet man also weniger auf die Bezeichnung als auf die Form des Steckers. Passt der eckige Stecker in die Buchse, dann passt auch das Kabel.

Verhältnis zu S/PDIF

Toslink beschreibt die optische Verbindung und damit den Weg, den das Signal nimmt. Das darauf transportierte digitale Audiosignal folgt bei typischen Geräten im Wohnzimmer der Schnittstelle nach IEC 60958, die häufig auch als S/PDIF bezeichnet wird. Wichtig für die Haushaltsnutzung ist dabei der dritte Teil dieser Normenreihe, denn er beschreibt ausdrücklich die Anwendung im Konsumbereich.

Dieselbe digitale Audioschnittstelle lässt sich außerdem elektrisch übertragen, dann über ein Koaxialkabel mit Cinch-Stecker. Weil beide Wege auf derselben Schnittstelle aufsetzen, lassen sie sich mit kleinen Wandlern ineinander überführen. Im Gerätemenü stehen dafür Bezeichnungen wie Digital Out, Optical Out oder einfach Audioausgang digital. Der Begriff Toslink selbst taucht dort eher selten oder gar nicht auf.

Der Weg des Tons durch den Lichtleiter

Zwischen Fernseher und externen TV-Lautsprechern fließt bei dieser Verbindung kein Strom. Stattdessen wandert Licht durch eine dünne Faser aus Kunststoff oder Glas. Diese Bauweise bringt einen entscheidenden, hörbaren Vorteil mit, der zugleich erklärt, warum sich eine schlechte Verbindung hier anders bemerkbar macht als bei einem Kupferkabel.

Von Strom zu Licht und zurück

Im Ausgang des Fernsehers sitzt ein optischer Sender, der das elektrische Digitalsignal in Lichtimpulse umsetzt. Diese Impulse folgen dem codierten Datenstrom der digitalen Audioschnittstelle. Am anderen Ende sitzt ein optischer Empfänger. Er wandelt die Impulse wieder in ein elektrisches Signal zurück. Wenn man den Stecker abzieht und in die offene Buchse schaut, sieht man deshalb dort ein schwaches rotes Licht.

Im Inneren der Faser wird das Licht an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel immer wieder zurückgeworfen und bleibt so in der Leitung. Anders als bei einer analogen Verbindung äußert sich eine schlechter werdende Übertragung dabei normalerweise nicht durch zunehmendes Rauschen oder einen langsam schlechteren Klang. Wird das optische Signal zu stark gedämpft, treten eher Aussetzer auf oder die Verbindung bricht ganz ab.

Trennung ohne Masseverbindung

Zwischen den beiden Geräten besteht auf diesem Weg keine elektrisch leitende Verbindung. Damit kann sich auch kein Stromkreis über die Gehäuse und das Signalkabel schließen. Genau solche Kreise sind es, die bei Kupferverbindungen zwischen Geräten an unterschiedlichen Steckdosen ein hörbares Brummen erzeugen können.

Ein weiterer Punkt kommt dazu. Licht in einer Faser lässt sich von elektromagnetischen Feldern in der Umgebung nicht beeinflussen. Ein Netzteil, ein Dimmer oder ein Funksender neben dem Kabel spielt für die Übertragung also keine Rolle. Wer bei einer analogen Verbindung mit Störgeräuschen kämpft, kommt über den optischen Weg oftmals weiter.

Tonformate über den optischen Ausgang

Der optische Ausgang gibt nicht einfach Ton aus, sondern einen Datenstrom in einem bestimmten Format. Passt dieses Format nicht zum angeschlossenen Gerät, bleibt es lautlos oder es rauscht. Dies regelt man im Tonmenü des Fernsehers. Eine falsche Einstellung ist der häufigste Grund dafür, dass eine neu eingerichtete Verbindung erst einmal nicht funktioniert.

PCM und Bitstream im Tonmenü

Unter der Tonausgabe findet sich auch ein Punkt für das digitale Ausgabeformat. Zur Auswahl stehen dort typischerweise PCM und Bitstream, manchmal ergänzt um eine Automatik. Bei PCM gibt der Fernseher über den optischen Ausgang in der Regel unkomprimierten Stereo-Ton aus. Muss eine Mehrkanalquelle dafür auf Stereo reduziert werden, übernimmt der Fernseher die entsprechende Verarbeitung. Genau dafür ist so eine Schnittstelle ausgelegt; konkret auf mono- und stereophone Programme mit linearem PCM bis 24 Bit je Abtastwert und Abtastraten ab 32 Kilohertz.

Bei Bitstream gibt der Fernseher dagegen einen codierten Audiostrom aus, den das angeschlossene Gerät selbst dekodieren muss. Je nach Fernseher und Quelle lassen sich darauf komprimierte Mehrkanalformate übertragen. Eine eigene Norm beschreibt genau diesen Fall, nämlich das Einbetten nicht-linear codierter Bitstreams in dieselbe Schnittstelle. Kann das Empfangsgerät mit dem Format nichts anfangen, kommt auch kein Ton. Die Umstellung auf PCM hilft dann in den meisten Fällen.

Für hochbitratige oder unkomprimierte Mehrkanalformate reicht die Kapazität des optischen Ausgangs nicht aus. Hier führt der Weg über HDMI mit eARC, also über den erweiterten Audiorückkanal.

Seine klaren Stärken hat der optische Ausgang bei Störfestigkeit und Verfügbarkeit. Die Grenzen liegen bei den Tonformaten, der Gerätesteuerung und der Kabelstrecke.

Wandlung ins analoge Signal

Aus der optischen Buchse kommt ein Datenstrom und kein hörbarer Ton. Ein Kopfhörer oder ein Aktivlautsprecher kann damit nicht arbeiten. Benötigt wird ein Gerät, das die Daten wieder in eine Spannung übersetzt, also ein Digital-Analog-Wandler.

Solche Wandler gibt es als kleine Boxen mit optischem Eingang und Cinch- oder Klinkenausgang. Diese Lösungen brauchen meist eine eigene Stromversorgung über USB oder ein Netzteil. Auch Funkkopfhörer, Nackenlautsprecher und tragbare TV-Lautsprecher arbeiten so, denn ihre Basisstation übernimmt die Wandlung gleich mit. Wichtig ist dabei, dass der Fernseher ein Format ausgibt, mit dem der Wandler umgehen kann.

Stecker, Kabel und Verlegung

Optische Kabel sehen unscheinbar aus und werden deshalb gern wie ein Stromkabel behandelt. Das ist jedoch nicht der Fall, denn im Inneren steckt eine Faser mit klaren mechanischen Grenzen. Auch bei der Länge gelten andere Regeln als bei Kupfer. Ein paar Aspekte machen den kleinen aber feinen Unterschied zwischen einer stabilen Verbindung und wiederkehrenden Aussetzern.

Standardstecker und Mini-Toslink

Die verbreitete Bauform ist der eckige Stecker mit abgeschrägter Ecke. An der Buchse sitzt oft eine kleine Klappe, die man beim Einstecken nach innen drückt. Sie hält Staub von der Optik fern. Daneben gibt es eine kleinere Variante, die äußerlich wie ein 3,5-Millimeter-Klinkenstecker aussieht und Mini-Toslink genannt wird. Sie findet sich vor allem an Notebooks und an Kombibuchsen, die je nach Stecker analog oder optisch arbeiten.

Zwischen beiden Bauformen vermitteln Adapter oder Kabel, die auf einer Seite eckig und auf der anderen rund sind. Am Fernseher ist die eckige Form der Normalfall. Die Buchse ist dort im Normalfall mit Optical oder Digital Audio Out beschriftet.

Kunststofffaser und Glasfaser

Für den Lichtleiter im Inneren kommen zwei Materialien in Frage. Einfache Kabel führen eine Faser aus Kunststoff. Für kurze Wege im Wohnzimmer reicht das aus. Kabel mit Glasfaserkern dämpfen das Licht weniger und sind deshalb für längere Wege geeignet.

Welche Länge am besten funktioniert, hängt allerdings nicht allein vom Kabel ab. Sender, Empfänger und Fasertyp kommen hier zusammen, weshalb Bauteilhersteller für ihre Module jeweils eigene Reichweiten angeben. Eine allgemeingültige Höchstlänge für Toslink gibt es deshalb nicht. Auf der längeren Strecke greift man deshalb im Zweifel auf hochwertigere Kabel zurück.

Innerhalb der geeigneten Reichweite klingt ein teures Kabel dagegen nicht besser als ein günstiges. Was ein hochwertigeres Kabel wirklich als Mehrwert bietet, ist Reserve auf langen Strecken und eine robustere Ummantelung.

Biegeradius und Verlegung

Wird die Faser hart geknickt, trifft das Licht in einem ungünstigen Winkel auf die Grenzfläche und verlässt den Leiter. Das Signal wird dadurch schwächer, was sich als Aussetzer oder als fehlender Ton bemerkbar macht. Bei einer echten Glasfaser kann der Kern im Inneren sogar brechen, ohne dass man es von außen sieht.

Deshalb führt man das Kabel um Ecken in einem weiten Bogen und nicht in einer scharfen Kante. Hinter dem Fernseher sollte es nicht gegen die Wand gedrückt werden. Auch unter einem Möbelfuß oder unter einer Teppichkante hat es nichts verloren. Ein Rest Spiel am Stecker schadet ebenfalls nicht, damit kein Zug auf der Buchse liegt.

Schutzkappen und saubere Stirnflächen

Neue Kabel stecken an beiden Enden in kleinen Schutzkappen aus Kunststoff. Sie sind schnell zu übersehen und werden gelegentlich für einen Teil des Steckers gehalten. Sie werden oft drangelassen, was dazu führt, dass eine Verbindung einfach nicht zustande kommt.

Wird das Kabel abgezogen und liegen gelassen, muss die Kappe wieder auf den Stecker. Der Grund liegt dabei an der Stirnfläche des Lichtleiters. Staub und Fingerabdrücke dämpfen dort das Licht und kosten Reichweite. Ist die Fläche verschmutzt, reinigt man sie vorsichtig mit einem sauberen, fusselfreien Tuch. Die Stirnfläche mit den Fingern anzufassen sollte man tunlichst vermeiden.

Fehlersuche am optischen Ausgang

Kommt nach dem Anstecken kein Ton, liegt das in vielen Fällen nicht am Kabel selbst. Meist passen die TV-Einstellungen nicht zusammen oder der Fernseher gibt den Ton noch über die eigenen Lautsprecher aus. Ein weiterer häufig auftretender Fall betrifft die Lautstärkeregelung, die sich auf einmal nicht mehr mit der gewohnten Fernbedienung ändern lässt. Beides hat mit der Art und Weise zu tun, wie dieser Anschluss arbeitet.

Kein Ton trotz Verbindung

Folgende Prüfreihenfolge ist zu empfehlen:

1. Im Tonmenü die Ausgabe von den TV-Lautsprechern auf den optischen Ausgang umstellen. Viele Fernseher erkennen das angeschlossene Gerät hier nicht von allein.
2. Das digitale Ausgabeformat auf PCM setzen, weil damit fast jedes Empfangsgerät umgehen kann.
3. Beide Stecker herausziehen und prüfen, ob in den Buchsen rotes Licht schimmert und ob die Stirnflächen sauber sind.
4. Das Kabel auf seiner ganzen Länge abtasten und auf Knickstellen achten, vor allem direkt hinter den Steckern.
5. Zum Ausschluss ein zweites Kabel oder eine zweite Quelle anschließen und den Fernseher einmal aus- und wieder einschalten.

Bringt das alles nichts, kann auch die Buchse selbst mechanisch beschädigt sein. Die kleine Klappe verkantet gelegentlich und hält den Stecker dann nicht mehr in der richtigen Tiefe. Von außen sieht man das kaum.

Lautstärke und Zeitversatz

Der optische Ausgang transportiert ausschließlich Tondaten. Steuerbefehle zwischen den Geräten, wie sie HDMI CEC austauscht, laufen dort nicht mit. Viele Fernseher legen deshalb am optischen Ausgang einen festen Pegel an. Die Lautstärke regelt man dann am angeschlossenen Audiogerät und nicht über die normale TV-Lautstärke. Manche Fernseher bieten im Tonmenü allerdings eine Umstellung des optischen Ausgangs von einem festen auf einen regelbaren Pegel an.

Zudem kann der zeitliche Aspekt eine Rolle spielen. Jede Wandlung und jede Verarbeitung im Empfangsgerät kostet ein paar Millisekunden, wodurch der Ton dem Bild hinterherlaufen kann. Viele Fernseher haben dafür eine Einstellung zur Tonverzögerung, die sich in kleinen Schritten anpassen lässt. Sie sitzt meist gleich neben der Auswahl des Ausgabeformats.