1. Unterschiedliche Masken
1.1 Die Lochmaske:
Bei der Lochmaske besteht die Leuchtschicht sowie die Schattenmaske aus Löchern, die so angeordnet sind, dass sich hinter jedem Loch ein Dreieck aus einem Farbtripel befindet. Deswegen werden die Lochmaskenröhren auch Deltaröhren genannt. Ebenso sind die Elektronenkanonen nicht in einer Ebene angeordnet, sondern in dreieckiger Form. Somit wird also gewährleistet, dass jeder Elektronenstrahl nur den Punkt seiner Farbe trifft.
Der Vorteil der Lochmaske ist, dass es durch die dichte Anordnung der Farbtripel ein insgesamt weicheres Bild erzeugt. z.B. fällt bei diagonalen Linien der unerwünschte Treppchen-Effekt fast weg. Allerdings ist der Kontrast nicht so gut, da zwischen den einzelnen Punkten immer etwas Freiraum bleibt. Außerdem ist die Abschattung der Lochmaske sehr groß, denn nur ungefähr 17% der Elektronenstrahlen erreichen auch wirklich ihr Ziel. Somit muss eine große Energie aufgewendet werden, um ein möglichst helles Bild zu bekommen.
2. Die Streifenmaske
Bei den Streifenmaskenröhren besteht die Leuchtschicht aus durchgängig von oben nach unten verlaufenden Streifen, vor der sich eine Maske aus senkrecht gespannten Drähten befindet, die für die korrekte Abschattung sorgen.
Die Streifenmaskenröhre hat den Vorteil, dass der Elektronenstrahl weniger abgeschattet wird. Dies führt zu einer höheren Farbreinheit und Helligkeit. Allerdings werden bei der Streifenmaskenröhre so genannte waagerechte Stabilisierungsdrähte benötigt, die verhindern, dass bei Erschütterungen die vertikalen Drähte anfangen zu schwingen. Diese hinterlassen auf einen hellen Hintergrund einen dünnen, schwarzen und gut sichtbaren Streifen. Bei einem 15 Zoll Monitor existiert nur 1 schwarzer Streifen. Ein 17 Zoll Monitor besitzt schon 2 schwarze Streifen. Außerdem erhält man wieder den Treppchen-Effekt bei schrägen Linien.
Die Streifenmaskenröhre wird von 2 Firmen eingesetzt. Sony nennt seine Entwicklung Trinitron. Diese Bildröhren besitzen nur eine Elektronenkanone, die alle 3 Elektronenstrahlen erzeugt. Mitsubishi dagegen setzt für ihr System Diamondtron das übliche Dreistrahl-System ein.
3. Die Schlitzmask
.ist die Kombination aus Streifen- und Lochmaske
.An Stelle von Löchern sind kleine Schlitze auf dem Eisenblech eingeätzt
Die CromaClear Röhre wurde von NEC entwickelt. Dabei gelang es zum ersten Mal, die vom Fernseher bekannten Schlitzmasken auch in der für Computermonitore notwendigen Feinheit zu fertigen. Die Leuchtschicht ist genauso aufgebaut wie bei der Streifenmaskenröhre. Allerdings besteht die Schattenmaskenröhre nun aus ovalen Löchern (Schlitze). Auch die Anordnung der Elektronenkanonen hat sich in Vergleich zu den Lochmaskenröhren geändert. Diese sind nun in einer Ebene angeordnet (In-Line). Dies hat den Vorteil, dass die Einstellung zur Farbreinheit nicht mehr so viele Schritte umfasst. Die Elektronenkanonen müssen nämlich nur noch horizontal eingestellt werden, damit diese sich in einer Ebene vor der Schlitzmaske schneiden. Da die Elektronenkanonen schon in einer Ebene liegen und die Schattenmaske aus vertikalen Schlitzen besteht, ist es nicht mehr nötig die vertikale Ebene einzustellen.
Die Schlitzmaske vereinigt so die Vorteile der Loch- und Streifenmasken. Sie liefert eine erhöhte Lichtausbeute, da der Anteil an Leuchtfläche größer ist als bei der Lochmaskenröhre. Weiterhin hat man festgestellt, dass die CromaClear Röhre Bilder mit gutem Farbkontrast und einer sehr guten Schärfe bildet. Und sie ist im Gegensatz zur Streifenmaskenröhre unempfindlich gegen Erschütterungen.
4. Unterschiede bei der Darstellung
4.1 Darstellung mit Streifenmaske:
4.2 Darstellung mit Lochmaske:
Sehr wichtig bei der Monitorauswahl sind folgende
5.Bewertungskriterien:
5.1 Bildwiederholfrequenz (Vertikalfrequenz oder Refresh) (Hertz Hz)
Sie bezeichnet die Anzahl an Bildern, die pro Sekunde aufgebaut werden. Je höher die Bildwiederholfrequenz, desto ruhiger erscheint das Bild. Als ergonomisch notwendige Bildwiederholfrequenz gilt derzeit 85 Hz. Ab 85 Bildwiederholungen pro Sekunde, so sagt man, nimmt das Auge Kein Flimmern mehr wahr.
Aber erst 100 Hz sind wirklich für alle unbedenklich. Fazit ist also:
Je höher die Bildwiederholfrequenz, um so besser.
Die Bildwiederholfrequenz, die der Monitor verkraftet, hängt wesentlich von der Auflösung ab.
5.2
Zeilenfrequenz(Horizontalfrequenz) (Kilo Hertz
kHz)
Die Zeilenfrequenz wird in kHz angegeben und spiegelt wider, wie viele
Zeilen der Elektronenstrahl des Monitors pro Sekunde schreiben kann.
Sie ist das Produkt der Bildwiederholfrequenz (siehe oben) und der Zeilenzahl der eingestellten Auflösung. Dabei sind zusätzliche Synchronisationszeilen zu berücksichtigen, die dem Monitor vor dem Neuaufbau des Bildes die Umstellung der Ablenkfelder von unten rechts nach oben links ermöglichen. Bei dem 85-Hz-Standard-Timing der 19-Zöller mit 1024 Zeilen ergibt sich die Horizontalfrequenz aus: 85Hz * (1024+47) = 9l,l2kHz
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R mit Wiederholungen pro Sekunde (in Hz) |
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Buchstabenfolgen wie:
lil!lil!lil! . eignen sich (bei kleiner Schrift) sehr gut, um die Schärfe von CRT-Monitoren zu beurteilen.
mm
5.3 Auflösung(Pixelanzahl)
Die Bildauflösung ist die Anzahl der waagerechten und senkrechten
Bildpunkte (Pixel), aus denen sich das Monitorbild zusammensetzt. Angegeben
wird immer ein Zahlenpaar, beispielsweise 1024 x768. Der erste Wert ist die
Anzahl der waagerechten Bildpunkte, der zweite die Menge der senkrechten.
5.4
Lochmaskenabstand (Dotpitch) (Millimeter mm)
Unter Dotpitch versteht man die Distanz zwischen zweier gleichfarbiger
Phosphorpixel bei einer Lochmaske.
Bei der Lochmaskenröhre wird er diagonal gemessen.
Bei den Streifenmaskenröhren wird der Punktabstand horizontal angegeben.
Diese beträgt bei handelsüblichen Monitoren zwischen max.0,31 und 0,24 mm.
Je geringer der
Lochabstand, desto höher wird die Auflösung des Monitors.
Hier ein Beispiel an einem 17-Zoll-Monitor.
Ein 17-Zöller hat einen sichtbaren Bildschirmbereich von 317 x 238 mm. Teilt
man die Bildschirmgröße (nicht die Diagonale) durch den Lochmaskenabstand,
erhält man die höchste physikalisch mögliche Auflösung.
Im Beispiel wären das bei mm
DOT-Pitch:
-horizontal:
317 mm :
mm = 1022 Bildpunkte,
-vertikal:
238 mm:
mm = 767 Bildpunkte.
Dies entspräche also einem Monitor, der gerade noch die 1024 x 768 Bildpunkte
Auflösung schafft, wenngleich hierfür der Lochmaskenabstand geringer sein
sollte.
Beträgt die DOT-Pitch 0,25 mm, was einem
heute üblichen Wert entspricht, ergeben sich:
-horizontal:
317 mm : mm = 1268 Bildpunkte,
-vertikal:
238 mm : mm = 952
Bildpunkte.
Dieser Lochmaskenabstand ist folglich für die 1024er-Auflösung sehr gut geeignet. Trotzdem geben die meisten Hersteller für ihre 17-Zöller eine maximale Auflösung von 1280 x1024 Bildpunkten an. Dies bezieht sich dann jedoch auf das Videotiming, das Videoverstärker und Ablenkspulen verarbeiten können.
Dies liegt dann über der physikalischen Auflösung des Monitors, wodurch das Bild an Schärfe verliert.
5.5 Interlaced
und Non-Interlaced
Darstellungsmodus, zum Beispiel eines
VGA-Farbmonitors ist non-interlaced, das heißt dass alle Zeilen
nacheinander in der Reihenfolge vom Elektronenstrahl aufgebaut werden. Bei
hohen Auflösungen sind aber nicht mehr alle Monitore in der Lage, noch im
non-interlaced Betrieb zu arbeiten. Ist der Monitor nicht in der Lage, die
höheren VGA-Auflösungen von 800 x 600 oder höher mit einer entsprechend hohen
Horizontalfrequenz darzustellen, so schaltet er in den interlaced-Modus
um. Bei dieser Betriebsart werden kurz hintereinander zwei Halbbilder
aufgebaut, das heißt der Monitor stellt nur jede zweite Zeile dar und kurz
darauf die ausgelassenen Zeilen. Für das menschliche Auge ist dieser Wechsel
zwischen den zwei Halbbildern zwar nicht deutlich erkennbar, dennoch bewirkt
der schnelle Wechsel ein Flimmern oder Flackern des Monitorbildes, insbesondere
bei großen, hellflächigen Darstellungen. Dieses Flimmern führt zu schnellere
Ermüdung der Augen und ist bei längerer Arbeit am Monitor sogar augenschädlich.
5.6 Pixeltakt(Mega Hertz MHz)
Der Pixeltakt ist die Geschwindigkeit, mit der die Signale einzelner Bildpunkte aufeinander folgen. Er berechnet sich aus der Horizontalfrequenz multipliziert mit der horizontalen Auflösung (Bildpunkte pro Zeile). Für die Erkennung des Synchronsignals und die Rückführung der Elektronenstrahlen zum nächsten Zeilenanfang benötigt ein Röhrenmonitor eine Dunkelpause und somit zusätzliche Synchronisationspixel im Videosignal. Das 1280-Zeilen-VESA-Timing läuft mit einem Pixeltakt von: ( + ) * 91,12kHz =157,5 MHz
5.7 Videobandbreite
Vom Pixeltakt lässt sich die Videobandbreite ableiten, die auch für die Bildschärfe verantwortlich ist: Wenn eine Bildzeile abwechselnd schwarze und weiße Pixel enthält, ergibt sich theoretisch ein Rechtecksignal mit der halben Frequenz des Pixeltakts. Zur akzeptablen Verstärkung dieses Signals muss die Videoelektronik des Monitor eine etwa 1,5 bis zweimal höhere Videobandbreite besitzen.
Die Videobandbreite wird üblicherweise als höchste Signalfrequenz angegeben,
die Monitorelektronik mit 3 dB Dämpfung verarbeiten kann.
(Zeilenfrequenz X Bildpunkte pro Zeile X 10% Austastlücke (nicht sichtbarer Bereich))
5.8 TCO 99
Die TCO (Tjänstemännens Central Organisation) ist der Zusammenschluss der
gewerblich Beschäftigten in Schweden.
Sie bestimmt die Richtlinien zur Gesunderhaltung der Mitarbeiter an EDV-Arbeitsplätzen. Die Richtlinien TCO 92 ,TCO 95 und TCO 99 werden heute von allen Monitorherstellern erfüllt.
Die TCO 99 fordert z.B. ,dass die Bildwiederholfrequenz mindestens 85 Hertz und die Helligkeitsverteilung 1,5:1 beträgt. Im Standby- Modus darf der Monitor 15 Watt und im Off-Modus 3 Watt verbrauchen.
Die TCO- Standards werden übrigens nicht international ausgehandelt.
Überdies legen sie nicht nur Richtlinien für Monitore fest, sondern auch für zahlreiche andere elektronische Komponenten.
Maße (HxBxT)
Stromverbrauch (normal / Powersave)
Stromsparfunktion (mit der Grafikkarte abgestimmt);
100W, 50W, 15W, 5W im Sleep-Modus durch
Display Power Management System .
Ergonomie durch hohen Kontrast und Entspiegelung
gegen Außenlichtreflex sowie ohne Pumpen am Rand bei starkem
Helligkeitswechsel als auch keinerlei Farbverfälschungen in den Ecken
(Konvergenzfehler- Siehe unten: Bildschirmfehler).
Strahlungsarmut nach MPR-Norm durch Abschirmung
magnetischer und elektrischer Felder.
Keine geometrische Verzerrung (Siehe unten:Bildschirmfehler).
Strahlungsnormen (MPRII / TCO)
Besonderheiten (OnScreen - Menü / P&P / Garantie)
Ein guter Monitor bietet allerdings nicht nur eine hohe, flimmerfreie Auflösung bei exakter Bildgeometrie. Auch die Anordnung und die Funktion der Bedienelemente ist entscheidend. Je mehr Möglichkeiten für Nachregulierung von Bildposition und -abmessungen zur Verfügung stehen, um so teuerer ist der Anschaffungspreis. Leider genügt es bei einem Computer-Monitor im Gegensatz zum Fernsehgerät nicht, den Kontrast und die Helligkeit einzustellen, denn VGA-Signale besitzen kein genormtes Timing. Außerdem sind die Anforderungen an die Qualität der Abbildung wesentlich höher. Vielfach wird ein Monitor mit unterschiedlichen Auflösungen betrieben (je nach Aufgabe), wobei jede Auflösung ihre besonderen Einstellungen verlangt. Bessere Monitore besitzen deshalb ein so genanntes Digital Control, was die Abspeicherung sämtlicher Einstellungen für verschiedene Videomodi (verschiedene Auflösungen) gestattet. Vorteilhaft ist zusätzlich die Fähigkeit des Multiscan, da hier das Gerät die Synchronisation auf die Timings unterschiedlicher Auflösungen und Bildwiederholfrequenzen selbständig durchführt.
6. Zusammenspiel Grafikkarte und Monitor
Für den Bildaufbau wird im CRT- Monitor ein Elektronenstrahl erzeugt, der mit einer Frequenz horizontal und vertikal über die Bildfläche abgelenkt wird. Für die Synchronisation der Frequenzen sendet die Grafikkarte entsprechende Impulse an den Monitor. Da die meisten Grafikkarten jedoch nur bestimmte Vertikal- und Horizontalfrequenzen unterstützen, kann nicht jede Grafikkarte mit jedem Monitor kombiniert werden. Die heute angebotenen Bildschirme sind so genannte Multifrequenz- Monitore, bei denen die Zeilenfrequenz nicht fest vorgegeben ist, sondern sich in gewissen Grenzen nach dem jeweiligen Eingangssignal richtet. Daher ist man beim Einsatz eines solchen Monitors in der Auswahl einer Grafikkarte weniger eingeschränkt als bei Festfrequenzmonitoren. Die Entscheidung für eine bestimmte Grafikkarte sollte immer im Zusammenhang mit der für einen Monitor getroffen werden. Hierbei sind Kriterien wie Auflösung, Bildwiederhol- und Zeilenfrequenz zu beachten.
Völlig andere Probleme lauern bei LC- Displays in der Ansteuerung.
Grafikkarten erzeugen aus dem digitalen Bildspeicher analoge Signale, die zum Display geschickt werden. Zur Darstellung werden diese dort wieder digitalisiert - ein überflüssiger Schritt. Damit die Rückdigitalisierung nur wenig Qualität kostet, muss die Elektronik genau auf Takt und Phasenlage eingestellt werden. Manche Hersteller erweitern dem Anwender dieses durch eine Einstellautomatik. Ist die Anpassung nicht fein genug, produziert das Display Bildflimmern.
7. Übertragungsmöglichkeiten
Es gibt zwei Möglichkeiten die Steuersignale an den Monitor zu übertragen, analog
(9-poliger Stecker) und digital (15-poliger Stecker).
Die verschiedenen Kombinationen aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau ermöglichen die Darstellung unterschiedlicher Farben.
Jede Grundfarbe kann entsprechend der digitalen Übertragungsform entweder aktiviert werden oder ausgeschaltet bleiben.
Damit ergeben sich 2 x 2 x 2 = 8 unterschiedliche Farbgebungen;
bei zusätzlicher Verwendung des Intensitätssignals zum Fettdruck sogar 16 Varianten, was aber noch nicht sehr viel ist. Bei einer analogen Übertragung kann jede Grundfarbe sogar in 64 Abstufungen übertragen werden, da ein 6-Bit-Digital/Analog-Wandler Verwendung findet, der damit genau diese Abstufungen ermöglicht. Insgesamt ergeben sich damit 64 x 64 x 64 = 262.144 Farbabstufungen auf dem Bildschirm, der analoge Signale verarbeiten kann.
Sind alle Bildsignale auf Maximum gesetzt, erscheint die Farbe Weiß, bei minimalem Farbpegel sind alle drei Signale dunkel, so dass ein schwarzer Punkt "erscheint'.
Mit 8-Bit-Digital/Analog-Wandler können demnach sogar 16.777.216 verschiedene Farbtöne dargestellt werden.
Das VGA-System kann nur mit Analog-Monitoren betrieben werden.
Den Unterschied zwischen digitaler und analoger Übertragung kann man sich auch an dem Unterschied zwischen einem Lichtschalter, der lediglich zwei Zustände ermöglicht, und einem Lichtdimmer, der beispielsweise acht (oder unendlich viele) unterschiedliche Helligkeitsstufen ermöglicht verdeutlichen.
8. Anschlüsse
Es gibt zwei verschiedene Anschlußsysteme für die Kopplung des Monitors an die Grafikkarte, BNC und D-Sub. Gerade bei hochaulösenden Bildschirmen müssen ergonomische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Bei wenigstens 70 Hz Bildwiederholfrequenz heißt das, dass der Schreibstrahl bei einer Auflösung von 1280 x1024 Bildpunkten rund 70 000 mal pro Sekunde (1024 x 70) über den Monitor rasen muß. Soll er dabei noch die erwähnten 1280 Bildpunkte erzeugen, ergibt sich rein rechnerisch eine Videofrequenz von 91,75 MHz. Bei ausreichender Flankensteilheit des Videosignals sollte sie sogar noch sehr viel darüber liegen. Bei so einer hohen Frequenzen treten bereits erhebliche HF-speziefische (High Frequency = Hochfrequenz) Probleme auf. Signale laufen nicht mehr einfach durch Drähte, sondern erfahren Reflexionen und Verzerrungen, die die Abbildungsqualität erheblich trüben können. Der kleinste Widerstandsübergang bewirkt bereits eine Reflexion des Signals. Eine besondere Störquelle sind dabei lösbare Steckverbindungen, wie sie zwangsläufig zwischen Monitor und Grafikkarte vorkommen.
Deshalb ist es besser bei hochauflösenden Monitoren die HF-technisch besseren BNC-Verbindungen zu verwenden. Jedoch läßt sich die DDC 2B, DDC AB-Spezifikation nur mit D-Sub verwenden.
Der Display Data Channel ist eine Interface-Spezifiaktion der VESA (Video Elektronics Standards Association), die es gestattet, Informationen zu Leistungsmerkmalen und Betriebsparametern des Monitors in den Rechner zu übertragen.
Die Signalleitungen sind im VGA-Kabel integriert. Hierdurch läßt sich der Monitor beispielsweise automatisch unter MS Windows als "Plug & Play'-Gerät in die Systemkonfiguration einbeziehen. Mit der jüngeren Erweiterung DDC 2AB besteht zusätzlich die Möglichkeit, Parameter zum Monitor zu übertragen und dadurch mit entsprechender Software eine Konfiguration des Bildschirms vom Rechner aus durchzuführen.
9. Bildschirmfehler
9.1 Konvergenzfehler
Bei Konvergenzfehlern treffen die drei
Elektronenstrahlen einer Farbbildröhre nicht mehr in dasselbe Loch
(beziehungsweise Schlitz bei Trinitron). Dadurch bilden sich an Linien und
schwarzen Buchstaben auf weißem Hintergrund farbige Ränder.
Regler für Konvergenz haben nur wenige, oft sehr teuere Monitore.
9.2 Kissenverzerrung
Der Name spricht für sich. Bei der
Kissenverzerrung verlaufen die Bildränder nicht mehr parallel, sondern sind an
den Kanten ein- oder ausgewölbt. Bei den meisten Monitoren lässt sich dieser
Fehler jedoch mit entsprechenden Einstellknöpfe beseitigen.
9.3 Trapezverzerrung
Das Bild des Monitors ist oben und unten
unterschiedlich breit und somit verzerrt.
Auch dieser Fehler lässt sich bei den meisten Monitoren über entsprechende Einstellknöpfe beseitigen.
9.4 Neigung oder Tilt
Dieser Fehler, bei dem das gesamte Bild gegenüber
der Röhre verdreht wiedergegeben wird, tritt vor allem nach unsanfter
Behandlung beim Transport auf.
Korrektur-Regler für Rotationsfehler finden sich mittlerweile bei vielen Bildschirmen - auch der preisgünstigeren Klasse.
9.5 Schlechte Fokussierung
Dieser Fehler tritt durch mangelnde Bündelung der
Elektronenstrahlen auf.
Dadurch trifft der (oder treffen die) Strahl(en) gleich mehrere Löcher auf einmal.
Das Bild erscheint unscharf.
Einige Monitore gestatten die Einstellung der Fokussierung, oftmals ist aber der Regler auf der Rückseite des Monitors angebracht.
10. Vergleich zwischen CRT und TFT
10.1 CRT:
10.1.1 Positiv:
.günstig, da ein normaler CRT Monitor bei weitem nicht so viel Technik enthält wie
ein TFT Monitor.
.viele Auflösungen, dadurch, dass die Tribel frei ansteuerbar sind, können viele
Auflösungen dargestellt werden.
10.1.2 Negativ:
.flimmerndes Bild, sobald der Minitor hohe Auflösungen darstellen soll.
.boxen können Bild stören, durch die Magneten in den Boxen werden die
Elektronenstrahlen beeinflusst . Das Bild kann farblich falsch dargestellt werden.
.platzbedarf, ein normaler 17' Monitor benötigt ca. 40cm Breite, 55 cm Tiefe und
ist ca. 15 KG schwer.
10.2 TFT:
10.2.1 Positiv:
.kein flimmerndes Bild, keine elektromagnetische Strahlung.
.wenig Platz, da ein TFT- Monitor nur 15cm tief ist. Mit 5 KG ist er auch sehr leicht.
.keine Störungen durch Boxen, die Magneten in den Boxen haben keine
Auswirkungen auf die Darstellung des Bildes.
10.2.2 Negativ:
.teuer, bedingt durch die aufwendige Herstellung.
.nur "eine" Auflösung, hängt mit dem physikalisch festgelegten Aufbau des Monitor
zusammen. bei einer Auflösung von 1024x768 ist das Bild gestochen scharf,
sobald die Auflösung allerdings nach oben verändert wird, gibt es Bildprobleme,
da mehr Punkte dargestellt werden sollen als vorhanden.
.einige TFT's mit nur 16 Bit Farbtiefe, dies bedeutet Probleme beim Darstellen von
Grafiken.
einem Dreieck
LITERATUR
Chip - Das Computer Magazin;
Lehr- und Übungsbuch INFORMATIK Band1
(Aus der Bücherhalle)
Heise C'T 24/2002
Material von Hr. Wähner
WEB
www.interest.de/online/pclexicon
www.sony.de
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