- Ein Bildschirm wandelt elektronische Signale in Bilder um
- Er ist aus einzelnen Pixeln aufgebaut und zeigt Farbinformationen sowie Helligkeitsinformationen an
- Zu den Display-Technologien gehören verschiedene Arten wie CRT, LCD und OLED
- Die einzelnen Technologien unterscheiden sich in der Art der Lichtquelle und im Prinzip der Pixelsteuerung
- Digitale Signale werden in analoge umgewandelt, um visuelle Informationen bereitzustellen
Funktionsprinzip eines Bildschirms
- Ein Bildschirm empfängt elektronische Signale und wandelt sie in ein sichtbares Bild um
- Ein Display besteht aus Tausenden bis Millionen von Pixeln, wobei jedes Pixel durch die Kombination von RGB (Rot, Grün, Blau) verschiedene Farben darstellt
- Frühere CRTs zeigten Bilder, indem sie mit einer Elektronenkanone Leuchtstoffe anregten
- Moderne Displays wie LCD und OLED nutzen jeweils Flüssigkristallmoleküle und selbstleuchtende Pixel
- LCDs benötigen eine Hintergrundbeleuchtung, während bei OLED jedes Pixel selbst Licht erzeugt
Pixel und Signalverarbeitung
- Ein Bild entsteht, indem Pixelsignale für jede Bildschirmkoordinate (Zeile, Spalte) übertragen werden
- Pixel bestimmen Farbe und Helligkeit entsprechend dem eingehenden digitalen Signal
- Im Grafikchipsatz eines Computers oder Smartphones werden die Signale passend zum Bildschirmformat erzeugt
Display-Arten und Unterschiede
- CRT: großes Volumen und hoher Stromverbrauch, aber schnelle Reaktionszeit
- LCD: dünne Bauform und niedriger Stromverbrauch als Stärke, nutzt Lichtquelle und Filter
- OLED: noch dünner und mit hohem Kontrastverhältnis. Jedes Pixel erzeugt direkt Licht
Zusammenfassung
- Ein Bildschirm erzeugt Bilder durch komplexe Signalumwandlung und Pixelsteuerungstechniken
- Je nach Display-Technologie unterscheiden sich Funktionsprinzip sowie Vor- und Nachteile
- Ziel des gesamten Prozesses ist es, elektronische Signale letztlich als visuelle Informationen darzustellen
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
In diesem Artikel gibt es einige technisch vage formulierte Stellen, aber streng genommen sind sie nicht korrekt und könnten zu Missverständnissen führen
Es war erfreulich, dass erwähnt wurde, wie sich IPS (PLS) und VA von dem früheren TN unterscheiden
Dennoch aktualisieren sowohl LCD als auch OLED die Speicherspannung der Zellen weiterhin ungefähr zeilenweise (bei OLED werden zum Beispiel im GIP etwa 5 Takte verwendet, um die Offset-Spannung interner Transistoren zu korrigieren)
Persönlich fand ich es schade, dass der „circular polarizer“ bei OLED nicht erwähnt wurde
Bei Quantum Dot OLED geht man zwar zu Farbfiltern über, aber der Grund dafür, dass Schwarz auf mobilen OLED-Geräten so kräftig wirkt, ist der circular polarizer
Außerdem wurde das bei mobilen OLEDs vorherrschende Subpixel-Muster „pentile RGGB“ nicht erwähnt (es wird in mehr als 50 % der Geräte verwendet)
In letzter Zeit entwickelt sich das weiter zu gestapelten „tandem“-OLEDs, um die Helligkeit zu erhöhen und die Stromdichte zu senken, aber nicht zu einem planaren keilförmigen (lateral) Subpixel-Muster
Ein großes Merkmal von Active-Matrix- (und auch Passive-Matrix-) Displays ist, dass man bei einem m x n-Display nur m+n Signalleitungen braucht, um auf Pixel zuzugreifen
Wenn man die Farbe eines bestimmten Pixels ändern will, wird ein Signal über die Leitungen für die entsprechende Zeile und Spalte gesendet, um das Pixel auszuwählen, und über eine weitere Leitung wird der eigentliche Wert übertragen
In einer solchen Struktur ist es unmöglich, alle Pixel gleichzeitig zu steuern; andernfalls wären vielmehr Millionen von Steuerleitungen erforderlich
Das eingangs gezeigte Diagramm war für sich genommen schon ausreichend und klar
Die „plopp“-„piep“-Geräusche beim Rein- und Rauszoomen der Bilder machten genauso Spaß wie das Drücken auf ein Pop-it-Spielzeug
Sogar dem Lineal auf der rechten Seite wurden Töne hinzugefügt
Ich finde, das ist wirklich eine großartige Seite
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Das Ergebnis ist wirklich sauber ausgearbeitet
Wenn Dan Naturwissenschafts- und Mathematik-Lehrbücher für alle Klassenstufen schreiben würde, wäre die Welt für Schülerinnen und Schüler mit Lernschwierigkeiten ein besserer Ort
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Es erinnerte mich an die großartige Arbeit von Bartosz Ciechanowski
https://ciechanow.ski/archives/
Ich möchte ebenfalls meine Glückwünsche und meinen Dank ergänzen
Die klaren Grafiken und Erklärungen, die auch Halbfachleute leicht verstehen können, sind eine starke Bildungsplattform
Ich finde, das ist ein wirklich großartiges Projekt
Ich wünsche dem Autor viel Erfolg
Ich habe zum ersten Mal seit sehr langer Zeit wieder einen Newsletter abonniert
CRT-Displays waren wirklich selbst unter den analogen Technologien noch viel beeindruckender als ihre digitalen Nachfolger
Im Monitor steckt buchstäblich eine echte Kanone, also ein Teilchenbeschleuniger, der das Bild erzeugt, das ich sehe
Dass ein Transistor und ein Kondensator pro Pixel direkt den Pixelzustand halten, wirkte in der Fertigung selbst wie Magie
Tote Pixel waren bei LCDs einmal ein großes Problem, aber seit über 20 Jahren erinnere ich mich kaum noch daran
CRTs sind immer noch ein bisschen magische Geräte
Das Bild existiert nicht wirklich, sondern ist eine vollständige Illusion
Wenn das menschliche Auge mit Elektronengeschwindigkeit arbeiten würde, würde man sehen, wie ein extrem heller Punkt ununterbrochen ein Rastermuster zeichnet
Im YouTube-Video von „The Slow Mo Guys“ kann man das tatsächlich sehen
https://youtu.be/3BJU2drrtCM?t=190
Dieses Slow-Mo-Video kann etwas irreführend sein
Tatsächlich leuchtet der Phosphor eines CRT noch eine Weile nach, sodass ein erheblicher Teil des Bildes immer sichtbar ist
Das Problem ist, dass das Video die Belichtung auf die sehr hellen Bereiche eingestellt hat, wodurch der Rest dunkel wirkt
Pixel oder Phosphore haben eine gewisse Persistenz, daher ist es schwer, von einer vollständigen Illusion zu sprechen
Letztlich integriert das menschliche Sehen Bilder frameweise zu einer Wahrnehmung
Dazu kommt noch Interlacing
Kürzlich habe ich etwas Interessantes gelesen, nämlich dass mit zunehmendem Alter die „integrierte Bildfrequenz“ sinkt, aber ich weiß nicht, ob das stimmt
Als ich zum ersten Mal erfuhr, dass bei den frühen Fernsehern der Abtaststrahl von Fernseher und Kamera landesweit perfekt synchronisiert war, fand ich das unglaublich faszinierend
Es fühlte sich an, als würde die Kamera meinen Fernseher direkt steuern
Für mich ist der erstaunlichste Teil bei CRTs die Farbdarstellung
Ich verstehe die Struktur der Shadow Mask bis heute nicht richtig
Es gibt Löcher, die jeweils auf eine der drei Elektronenkanonen abgestimmt sind, und die Strahlen aus jeder Kanone treffen irgendwie genau die passenden Phosphorpunkte
Noch erstaunlicher ist, dass die Strahlen der drei Elektronenkanonen einander nicht beeinflussen, obwohl sie durch Spulen abgelenkt werden
Es hieß zwar: „Das ist eine Illusion“, aber eigentlich ist auch das Sehen selbst im Wesentlichen eine Illusion
Ich widerspreche der Verwendung der Begriffe „Pixel“ und „Subpixel“ bei CRTs
CRTs geben in Wirklichkeit keine „Pixel“, sondern „Scanlines“ aus
Jede Zeile ist ein analoges Signal, dessen Spannung sich kontinuierlich ändert; dadurch hängt die Auflösung von der Leistung des DAC und der internen Hardware des CRT ab
Und zwischen diesem Konzept von „Pixeln“ und den tatsächlichen Phosphorpunkten (Farbdots) gibt es keine 1:1-Entsprechung
Auch ein digitales RGB-Signal ist innerhalb eines CRT streng genommen nicht digital
Für jeden Farbkanal werden nur die Ein-/Aus-Spannungen festgelegt, aber es arbeitet nicht vollständig „digital“ (manchmal gibt es auch einen separaten Intensitäts-Pin)
Auch die Elektronenkanone reagiert nicht augenblicklich unendlich schnell
Wirklich massentaugliche digitale Displays wurden erst im LCD- sowie DVI- und HDMI-Zeitalter möglich
Sogar analoge HD-CRTs können solche digitalen Signale annehmen
Ich habe dieses Modell wegen des VGA-Ports ausgewählt, und es wurde mit Unterstützung für 640x480 beworben
Tatsächlich konnte ich am Computer 848x480 auswählen, und es funktionierte perfekt, worüber ich mich sehr freute
Damals konnte man das Web auch mit einer solchen Auflösung gut nutzen
Ich dachte zuerst, dieser Artikel handle vom Terminalprogramm
screen(dem Terminal-Multiplexer)Ich war auch fast bei 50:50
Aber der Source Code von screen ist ziemlich gut lesbar, und für Unix-Code sind sogar die Kommentare recht freundlich
Die Funktionsnamen sind tatsächlich so gewählt, dass man ihre Bedeutung verstehen kann
Ich habe es genauso gelesen
Ich habe ein Stereomikroskop auf meinem Schreibtisch und habe mir damit ein Pixel 9 bei 100-facher Vergrößerung angesehen (10x Okular x 10x Objektiv)
Wenn ich den Kopf leicht bewege, bewegt sich das Bild auf meiner Netzhaut, wobei Blau sich schneller bewegt, Rot fast stehen bleibt und Grün irgendwo dazwischen liegt
LCDs haben auf dem Papier viele Nachteile, aber in der Praxis ist die moderne LCD-Technologie für Fernseher auf einem ziemlich beeindruckenden Niveau
Bald dürfte eine Kombination aus RGB-LED-Backlight und WHVA+-Panel weite Blickwinkel auf IPS-Niveau, mehr als 95 % des REC-2020-Farbraums und Reaktionszeiten von 1–2 ms ermöglichen
Phosphoreszierendes blaues OLED wird den Energieverbrauch bestehender OLED-Displays um 20–30 % senken
Dennoch scheint es noch ein weiter Weg zu sein, bis diese Technologie in großem Maßstab auf Smartphones oder Massenprodukte angewendet wird
Oft ist eine Technologie gerade dann am leistungsfähigsten, wenn sie allmählich ersetzt wird
Das galt auch für Vakuumröhren, CRTs, optische Datenträger und Film
Mitunter war eine ausgereifte ältere Technologie in vielerlei Hinsicht sogar besser als die frühen Versionen der neuen Generation
OLED hat allerdings in wirklich wichtigen Punkten einfach zu viele Vorteile
Deutlich geringerer Stromverbrauch, kein Backlight nötig und dadurch dünnere und leichtere Bauweise
Solche Innovationen helfen am Ende aber nicht wesentlich gegen die grundlegenden Schwächen von LCDs: den niedrigen Kontrast und den vergleichsweise hohen Energieverbrauch
Aufgrund der strukturellen Grenzen der Backlight-Bauweise bleiben das gegenüber selbstleuchtenden Displays immer Schwachpunkte
Wenn man eine Lupe auf ein LCD hält, kann man das Subpixel-Muster direkt sehen
Vor Jahrzehnten war ich einmal an der Forschung für riesige Maschinen beteiligt, die LCD-Farbfilter direkt herstellen
Die Illustrationen sind wirklich beeindruckend gut gezeichnet
Ich habe dem Autor eine E-Mail geschickt, um zu fragen, welches Tool er verwendet hat, aber bisher keine Antwort erhalten
„Die Illustrationen werden in Figma direkt von Hand gezeichnet. Es gibt kein besonderes Geheimnis, wir arbeiten einfach so aufwendig, wie es aussieht“