Puede ser eso, que la configuración de salida de video de la PS3 esté en 1080p y la TV no lo acepte.

El que se vea cuando conectas directamente la PS3 al TV será porque la PS3 detecta la resolución admitida por el TV, y la baje hasta 720p. Cuando el TV está por medio, al aceptar su HDMI la señal de 1080p, la PS3 se la envía así.

Configura la salida de video de la PS3 a 720p.