Auge und Farben

Hardware

Man unterscheidet zwei Kategorien der Darstellungsmedien:

• Selbstleuchtende Medien wie Monitore/ diverse Display Technologien oder
• nicht selbstleuchtende Objekte wie Druck-Erzeugnisse, farbige Gegenstände

Monitore

Ein Bildschirm (auch Monitor bzw. englisch Screen oder Display) ist eine elektrisch angesteuerte Anzeige zur optischen Signalisierung von veränderlichen Informationen wie Zeichen und Bilder.

Abbildung 1 - Computer-Monitor

Das übliche Format von Computer-Monitoren beträgt 16:9 bei einer Auflösung von 1920x1080px und findet man häufig als Full HD Monitoren, Notebooks und Smartphones. Die Kennzeichnung der Monitorgröße erfolgt durch Angabe der Bilddiagonale in Inch, im Deutschen spricht man jedoch von Zoll (Abkürzung: "). Ein Inch entspricht einer Länge von 2,54 Zentimetern, sodass ein 20"-Monitor eine sichtbare Bilddiagonale von etwa 20 · 2,54 = 51 cm aufweist. Monitore besitzen üblicherweise eine Bilddiagonale zwischen 13 und 30 Zoll.

Die Monitortechnologie bietet zwei wesentliche Medientypen.

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Röhrenmonitore

Röhrenmonitore stellen Bilder durch Ablenken von Elektronenstrahlen dar, indem am hinteren Ende der Röhre die Kathode ein Elektronenstrahl erzeugt, der in Richtung Anzeigefläche gerichtet ist und dort auf die Scheibe prallt. Jede Kathodenstrahl-Röhre verfügt über drei Kathoden. Jeweils eine für die Farben Rot, Grün und Blau (Grundfarben). Bevor die Strahlen jedoch verwendet werden können, verläuft ihr Weg durch eine Loch- oder eine Streifenmaske , in derer die drei Elektronenstrahlen (Rot, Grün und Blau) so gebündelt werden, dass sie exakt ihre Farbe im Phosphor innerhalb der Scheibe treffen. Je besser dies gelingt, desto hochwertiger und klarer ist die Bilddarstellung. Bei Röhrenmonitore handelt es sich um eine additive Farbmischung, je nachdem welcher der drei Farbpunkte innerhalb eines Farbtripels (RGB) leuchtet, ergibt sich ein sogenannter Pixel-Farbpunkt. Leuchten beispielsweise Rot und Grün, ergibt sich die Farbe Gelb.

Abbildung 2 - Kombinationen der Elektronenstrahlen

Nachteile der Röhrenmonitore sind das Flimmern, besonders wenn das Bild feststeht. Der Grund dafür ist, dass die Elektronenstrahlen in einer bestimmten Frequenz zeilenweise von oben nach unten wandern.

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Thin Film Transistor (TFT) / Liquid Crystal Display (LCD)

Das Funktionsprinzip eines TFT- /LCD-Monitors besteht darin, dass die entdeckten Flüssigkristalle, durch Anlegen eines elektrischen Feldes ihre Lage verändern und dabei die Eigenschaft der Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Das elektrische Feld ist durch winzige elektronische Schalter (TFT, Thin Film Transistor) ein- oder ausschaltbar. Da sich Farben additiv aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zusammensetzen, werden für jeden Bildpunkt drei Transistoren benötigt. Die Farben werden dabei mirhilfe von Farbfiltern aus weißem Licht gewonnen. Für ein Display mit beispielsweise 1.920 x 1.080 Bildpunkten ergibt sich damit ein Bedarf von 1.920 x 1.080 x 3 = 6.220.800 Transistoren. Im Gegensatz zu Röhrenmonitoren sind TFT- /LCD-Monitore frei von Flimmern. Lediglich die sich ändernden Bildpunkte schalten sich an oder aus, sodass eigentlich starre Bilder aus sich ständig austauschenden Bildelementen entstehen.

Abbildung 3 - Schematische Darstellung der Schichten eines TFT-Displays

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OLED (Organische Licht Emittierende Dioden)

OLED kann als Nachfolgetechnologie von LCD angesehen werden.

OLED sind flexible Kunststoff-Displays aus organischen Leuchtdioden. Derzeit gibt es OLED Monitore auf dem Markt, jedoch hält sich die Nutzungsdauer in Grenzen. Zukünftig sollen sie aufrollbare Bildschirme ermöglichen, in allen erdenklichen Größen herstellbar, sehr lichtstark, aber dennoch extrem gering im Stromverbrauch sein und aus jedem Blickwinkel ein brillantes Bild bieten.

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Drucker

Drucker dienen der Ausgabe von Texten und Grafiken auf Papier.

Abbildung 4 - Drucker

Bei Druck-Erzeugnissen vermischt man die Farben Cyan Magenta und Gelb anhand subtraktiver Farbmischung. In der Regel wird die Farbe Schwarz zusätzlich verwendet, um den Kontrast zu erhöhen, da die CMY Farben ein reines Schwarz und kein tiefes Schwarz ergeben.

Mehr zu den Farbmischsystemen? Reines und Tiefes Schwarz

Der wichtigste Kennwert eines Druckers ist seine Auflösung: Hierunter wird die Anzahl an Druckpunkten (dots) verstanden, die der Drucker auf einer Strecke von einem Inch (= 2,54 cm) ausdrucken kann. Die Einheit der Auflösung wird in dpi (dots per inch) angegeben. Die Druckauflösung ist in den letzten Jahren ständig angestiegen, heutige Geräte erreichen bis zu 9.600 dpi. Viele Druckermodelle verwenden eine unterschiedliche Auflösung in horizontaler und vertikaler Richtung. Dieser Unterschied wird durch die Angabe zweier Auflösungen (z. B. 5.000 x 2.500 dpi) zum Ausdruck gebracht – im wahrsten Sinne des Wortes! Hö-hö!

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Scanner

Unter einem Scanner versteht man allgemein ein optisches Datenerfassungsgerät, mit dem es möglich ist, Dokumente, Texte und Abbildungen (auf bedruckten Papier oder Ähnliches) mithilfe von Sensoren zu erfassen und diese in eine digitale Form zu bringen, sodass sie mit einem Computer verarbeitet, analysiert und dargestellt werden kann.

Abbildung 5 - Aufbau eines Scanners

Bei einem Scanvorgang wird das Dokument jeweils von einer Lichtquelle beleuchtet. Dieses Licht wird in Abhängigkeit der Farbgestaltung des Dokuments unterschiedlich reflektiert und von lichtempfindlichen Sensoren (CMOS-Bausteine) aufgenommen. Beim Papierscannern werden platzsparende LEDs eingesetzt. LEDs benötigen keine Aufwärmphase und sind sofort betriebsbereit.

CMOS-Bausteine

Die Aufzeichnung der reflektierten Lichtwerte erfolgt bei Scannern mit winzigen lichtempfindlichem CMOS-Elementen (Complementary Mental Oxid Semiconductor)

Diese CMOS-Bausteine erzeugen bei Auftreffen entsprechender Lichtstärke elektrische Ladungen die der Signal-Aufbereiter weiter Verarbeitet. Durch den Einsatz von Spiegeln lassen sich störende Einflüsse wie Streulicht vermeiden. Um ein farbiges Dokument auffassen zu können, besitzen die CMOS-Bausteine der modernen Scanner jeweils einen Rot-, Grün- und Blaufilter, die die elektrischen Ladungen in unterschiedlichen Größen weitergeben, denn jede größe entspricht jeweils einem bestimmten Farbwert. Diese Farbwertsignale werden anschließend in ein Digitalsignal umgewandelt welches vom PC zu einer Bitmap-Grafik verarbeitet werden kann.

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Digitalkamera

Ein digitaler Fotoapparat, auch Digitalkamera genannt, ist ein Fotoapparat, bei dem das Aufnahmemedium Film durch einen elektronischen Bildwandler (Sensor) ersetzt wurde.

Abbildung 6 - Digitalkamera

Bei einer Digitalkamera gelangt das einfallende Licht über die Blende und eine oder mehrere Linsen auf den lichtempfindlichen CMOS-Chip. Dieser wandelt das Licht pixelweise in elektrische Signale, die der nachfolgenden A/D Wandler digitalisiert. Die digitalisierten Daten werden kurzzeitig in einem Zwischenspeicher abgelegt und durch entsprechende Bildverarbeitungssoftwares die Bildqualität überprüft und ggf. automatisch Korrekturen vorgenommen, Pixelfehler beseitigt und die Daten komprimiert. Im Anschluss zeigt der eingebaute TFT-Display die Bilder an, überschreibt sie auf die Speicherkarte oder gibt Sie direkt über die eingebaute Schnittstelle (Interface) aus. Die qualitätsbestimmenden Größen einer Digitalkamera sind die Pixelzahl, die Größe der lichtempfindlichen Aufnahmefläche CMOS-Chips und die Farbauflösung (Farbtiefe). Je kleiner hierbei ein einzelner Pixel ist, desto lichtunempfindlicher wird er.

Abbildung 7 - Aufbau einer Digitalkamera

Text: Nyal, Bild: Agnes, Quiz: Nadine

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Quellen

Abbildung 3 - Schematische Darstellung der Schichten eines TFT-Displays

Aus dem Lehrbuch Kompendium der Mediengestaltung auf Seite 280