Hardware: Ausgabe- und Präsentationsgeräte

Für fast alles braucht man einen Ausdruck, vom Entwurf bis zur Rechnung. Je nach Verwendungszweck gibt es mehr oder weniger geeignete Drucker.

Bei dem EDV Begriff Bildschirm bzw. Monitor handelt es sich um ein Ausgabegerät, dass zur visuellen Ausgabe von verarbeiteten Texten und Grafiken dient. Bildschirme die nach dem Prinzip der Bildröhre arbeiten, nennt man Röhrenbildschirme oder auch CRT. Immer beliebter werden aber Flachbildschirme (TFT), die das Bild mit Hilfe von Flüssigkristallen erzeugen. Der offensichtlichste Unterschied zwischen beiden Arten ist die Größe. Während CRTs mittlerer Größe etwa 20 kg wiegen und nach hinten einen halben Meter Stellfläche benötigen, wiegt ein Flachbildschirm gleicher Darstellungsgröße etwa 3 bis 5 kg und hat nach hinten einen Platzbedarf von 15 bis 20 cm. Natürlich ist das nicht der einzige Unterschied! Innerhalb der Kategorie Flachbildschirme gibt es wiederum völlig unterschiedliche Konzepte wie LCD (Liquid Crystal Displays), Plasma Displays, LED (Light Emitting Diode) und einige mehr. Grundsätzlich kann man bei den Flachbildschirmen eine Unterteilung in lichterzeugende und lichtdurchlassende Typen vornehmen. Mehr dazu im Kapitel Typen und Beispiele.

Das auf dem Bildschirm abzubildende Zeichen wird durch das gerade aktive Programm bestimmt. Der Grafikkartenprozessor errechnet dann das Bild, und legt es digital im RAM der Grafikkarte ab. Da moderne PC-Monitore analog arbeiten, wird das im Speicher liegende digitale Bild durch den DAC der Grafikkarte in analoge Signale umgewandelt. RAM-DAC ist die Ausgangsstufe, die die digitalen Informationen des Bildspeichers in ein Analogsignal umwandelt, das der Monitor darstellen kann. Die Leistungsfähigkeit des RAM-DAC wird durch seine Geschwindigkeit in MHz bestimmt. Je höher dieser Wert, desto höhere Auflösungen und Farbtiefen(Farbanzahl) sind möglich.

Videomonitore verfügen im Unterschied zu Fernsehgeräten über keinen eingebauten TV-Tuner und deshalb auch über keine Anschlüsse für Antennenkabel. Je nach Typ und Preisklasse sind die verwendeten Bildröhren meist wesentlich hochwertiger als jene von gewöhnlichen TV-Geräten und können eine höhere Anzahl von TV-Linien darstellen. Zusätzlich verfügen hochwertige Geräte über professionelle Video-Anschlüsse, wie z.B. Komponenten-Eingänge oder SDI-Schnittstellen, und über Zusatzfunktionen und Einstellmöglichkeiten, die eine professionelle Bildkontrolle ermöglichen. Um auch auf einfachen Schnittsystemen eine präzise Kontrolle über die Bildqualität und die tatsächliche Darstellung von Grafiken, Texten und Farbstrukturen zu bekommen, ist es unbedingt notwendig, einen so genannten Vorschau-Monitor zu installieren. Fernsehbildschirme reichen nicht aus, um die Bildausgabe professionell zu beurteilen, sind aber als zusätzliches Instrument zur Endkontrolle einer Produktion sehr empfehlenswert, vor allem dann, wenn die Produktion für die Wiedergabe auf gewöhnlichen Fernsehgeräten konzipiert ist.

Moderne Flachbildschirme werden oft z.B. als "LCD-Monitor" oder "TFT-Monitor" bezeichnet. Gemeint ist meist dieselbe Technik, weshalb korrekterweise eine Bezeichnung, wie TFT / LCD-Display angebracht wäre. LCD (= Liquid Crystal Display =Flüssigkristall Display) steht dabei für die Verwendung von Flüssigkristallen in den einzelnen Bildpunkten des Bildschirms und TFT (Thin Film Transistor = Dünnfilm-Transistor) für kleinste Transistor-Elemente, welche die Ausrichtung der Flüssigkristalle und damit deren Lichtdurchlässigkeit steuern.

Plasmafernseher bieten große Bildschirmdiagonalen bis zu eineinhalb Meter, flache Gehäuse und ein scharfes, leuchtstarkes und kontrastreiches Bild bis in die Ecken. Auf den ersten Blick wirken sie wie die großen Geschwister der LCD-Panels, bauen aber auf einer anderen Technik auf. In ihnen werden nicht Kristalle von Transistoren angeregt, sie sind vielmehr aus sehr vielen kleinen mit Gas gefüllten Leuchtzellen aufgebaut, die wie Mini-Neonröhren funktionieren. Dadurch erzielen sie eine Farbqualität, die mit der von Röhrenmonitoren vergleichbar ist und über der von LCD-Schirmen liegt. Dank der flachen Bauweise kann man Plasmadisplays wie LCD-Panels an der Wand aufhängen. Das spart Platz! Dort kann der Monitor sogar als elektronischer Bilderrahmen dienen. Denn mittels PC-Anschluss wird er zum Computermonitor und kann Bilder von der Digicam als Bildschirmschoner anzeigen. Alternativ kann man auch die Digicam direkt anschließen. So wird der Schirm auch in den Fernsehpausen zum Blickfang. Daneben kann man ihn auch als PC-Monitor mir riesiger Anzeigefläche und für Präsentationen verwenden. Im Gegensatz zur allgemeinen Vorstellung ist Plasma keine wirklich neue Technologie, auch wenn ihre industrielle Anwendung erst Anfang der 1990er Jahre in Schwung kam. Die Forschungen zu Plasmabildschirmen begannen in den USA bereits 1960, also vor über vierzig Jahren. Väter der Technologie sind die vier Forscher Bitzer, Slottow, Willson und Arora. Den ersten Prototyp gab es bereits 1964. Die für diese Zeit revolutionäre Matrix bestand aus 4 x 4 Pixeln, die blaues Monochromlicht erzeugten. 1967 wurde die Größe der Plasma-Matrizen auf 16 x 16 Pixel erhöht, dieses Mal mit blassrotem Licht, immer noch monochrom und unter Verwendung von Neon. Verwendung findet der Plasmabildschirm hauptsächlich als Fernseh-Anzeigegerät, hier konkurriert er mit den Röhrenbildschirmen, ...

LED - eine Abkürzung, die fast jedem geläufig ist. Am häufigsten begegnete einem LED (Light-Emitting Diode - lichtaustrahlende Diode) in den letzten Jahren als Miniaturleuchte, die den Schaltzustand elektrischer Geräte anzeigt. Diese kleinen bunten Lämpchen brauchten wenig Strom und wurden zum Beispiel auf Mischpulten oder an Stereoanlagen eingesetzt. LEDs wurden aber auch für die Darstellung entwickelt bzw. entdeckt. Früher reichte der Lichtstrom nicht aus und die LEDs lieferten nur farbiges Licht. An Weiß war nicht zu denken. Findige Köpfe haben dieses Problem jedoch seit ein paar Jahren gelöst. Der Lichtstrom der LED wurde dabei stark optimiert und es gelang auch weißes Licht zu erzeugen. Schon vorher überzeugte die LED durch ihre lange Lebensdauer, äußerst geringe Temperaturentwicklung sowie mechanische Robustheit. Diese Eigenschaften erschlossen ihr zusammen mit den Neuentwicklungen ganz andere Einsatzgebiete gegenüber der herkömmlichen Glühlampe. Ein Haupteinsatzbereich ist die LED-Wand, die sich immer größere Beliebtheit erfreut. Werden drei LEDs mit den Grundfarben zusammen angeordnet hat man ein Pixel bzw. einen farbigen Leuchtpunkt, wenn man die Intensität der unterschiedlichen Grundfarben ändert. Die Anordnung ist natürlich sehr grobkörnig, aber bei entsprechender Entfernung vermag das Auge die einzelnen Farb-LEDs nicht mehr aufzulösen und es entsteht ein homogenes Bild. Daher liegen Großbilddarstellungen und große Entfernungen in der Natur der LED-Präsentationen und diese finden vor allem draußen statt oder in entsprechend großen Hallen. Diese Einsatzorte setzen aber voraus, dass sie auch bei hohem Umgebungslicht ihre leuchtende Kraft nicht verlieren und weithin sichtbar bleiben. Leuchtdioden sind als eigenständige Lichtgeber deshalb sehr geeignet. Wie so eine kleine Leuchtdiode funktioniert, ...

Organic Light-Emitting Diode (OLED) ist die Bezeichnung für Displays, die einen bereits seit längerer Zeit bekannten Leuchteffekt organischer Polymere unter elektrischer Spannung nutzen. Das Display der Zukunft wird nicht nur hell und kontrastreich, sondern auch dünn, leicht und flexibel sein und zudem noch wenig Energie verbrauchen. Außerdem erlauben OLED einen größeren Blickwinkel, erzeugen ein helleres Bild und verursachen geringere Produktionskosten als LCD Systeme. Erste massenproduzierte OLED werden gegenwärtig als Farbdisplays in Kameras, Autoradios sowie Mobiltelefonen eingesetzt. Dies sind nur einige der möglichen Anwendungsfelder, die sich für flexible OLED wohl noch weiter ausdehnen werden.

Großformatige Rückprojektions-Fernseher sind im Heimkinobereich sehr populär, da sie in Bezug auf Bildschirmgröße, Bedienkomfort und Anschaffungskosten momentan eine gute Alternative zu den eleganten Plasmafernsehern darstellen. Rückprojektionsgeräte verfügen über einen integrierten Projektor, dessen Bild über Umlenkspiegel vorne auf die Mattscheibe projiziert wird. Dieses Verfahren gestattet recht große Bildschirmdiagonalen, die meist zwischen einem und eineinhalb Meter liegen. Da die Bildprojektion ohne Einfall von Umgebungslicht im geschlossenen Gehäuse stattfindet, erzielen diese Projektoren ein helleres und kontrastreicheres Bild als normale Videoprojektoren, ohne aber die Leuchtkraft, Schärfe und Qualität eines Röhrenfernsehers ganz zu erreichen. Da das Licht sehr stark gebündelt ist, wirkt das Bild sehr brillant und plastisch, allerdings nur, wenn man sich im idealen Blickwinkel direkt vor dem Gerät befindet. Tritt man nur einen Schritt zur Seite, gehen Brillanz und Plastizität schnell verloren, zumindest wenn man einen herkömmlichen "Rückpro" mit Kathodenstrahlröhre verwendet. Hier tritt zudem das Problem auf, dass das Bild in der Mitte meist heller ist als am Rand, da nur dort das Licht senkrecht auf die Mattscheibe trifft. Wie auch beim Röhrenfernseher braucht das Licht lange Wege, um große Diagonalen zu erzielen. Somit sind diese Rückpros sehr groß und vor allem tief. Überdies dominiert das 4:3-Format. Das Rückprojektionsfernsehen ist unschlagbar, wenn man möglichst viel Bildfläche für möglichst wenig Geld bekommen möchte. Die Technik ermöglicht riesige Bildflächen von bis zu 150 Zentimetern in die Diagonalen. Das ist echtes Heimkino. Das Bild wird nicht direkt zum Auge des Betrachters, sondern über einen Spiegel erzeugt und dann auf die Mattscheibe geworfen. ...

Nach dem Wörterbuch der deutschen Sprache versteht man unter dem Wort Projektion eine "Abbildung durchsichtiger oder undurchsichtiger Bilder mittels Lichtstrahlen auf einer Wand". Das Wort selbst stammt vom lateinischen "proiectus", dem Partizip von "proicere" und bedeutet "hinauswerfen, hinwerfen". Projektoren basieren auf unterschiedlichen Technologien und bieten abhängig von diesen Vor- und Nachteile für bestimmte Anwendungsfälle. Darüberhinaus lässt sich die Leistung jedes Projektionsgerätes mit Hilfe von technischen Daten messen und vergleichen. Tatsächliche Aussagekraft haben diese Daten allerdings nur, wenn man weiß, was sie beschreiben und welche praktische Relevanz sie besitzen.

Bildwände umfassend zu charakterisieren würde heißen von der mobilen Projektionswand bis hin zur professionellen Kinoleinwand Eigenschaften und Typen darzustellen. Dies ist in diesem Rahmen kaum machbar und daher werden nur die wichtigsten Aspekte erwähnt. Stativ-Projektionsleinwand; Quelle: Kindermann Die Bildwand ist das letzte Glied in der Kette einer ausgezeichneten Projektion. Um eine gute Bildqualität sicherstellen zu können, muss nicht nur der Projektor oder der Bildgeber präzise arbeiten, auch die Bildleinwand leistet einen entscheidenden Beitrag.

CRT (Cathod Ray Tube) Projektoren, auch Röhrenprojektoren genannt, gelten bereits als etwas veraltet. Dennoch sollte man sich mit der Technologie von CRT-Projektoren auseinandersetzen - bietet sie doch eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen. Hauptsächlich dafür gebaut stundenlang auf Messen und anderen Präsentationen als Datenprojektoren im Einsatz zu stehen, weisen diese eine relativ lange Lebensdauer auf. Röhrenprojektoren besitzen im Vergleich zu einem normalen Fernseher keine Lochmaske und auch keine Pixel wie beispielsweise LCD-Projektoren. Für jede der drei Grundfarben steht jeweils eine Röhre zur Verfügung - eine rote, grüne und blaue. Diese drei Röhren projizieren in Reihe das Bild auf die Projektionsfläche. Erst dort bilden die 3 einzelnen Projektionen das Gesamtbild. Die Zusammenfügung, auch Konvergenz genannt, stellt das größte Problem von CRT-Projektoren dar, da die dazu benötigten Einstellungen sehr aufwendig sind. Herkömmlicher CRT-Projektor; Quelle: SONY Röhrenprojektoren bestechen durch hervorragende Kontraste und Schwarzwerte sowie sehr realistische Farben. Ferner verfügen Röhren zumeist über Flüssigkeitskühlung, was lästige Lüftergeräusche ersetzt. Zu bedenken ist allerdings, dass CRT-Projektoren aufgrund der etwas älteren Technik schwerer und größer sind als andere und somit (auch unter Berücksichtigung der mühevollen Einstellungen) zumeist stationär einzusetzen sind.

Viele Projektoren arbeiten nach dem "Durchlichtverfahren". Dies bedeutet, dass Licht durch Panels gesteuert wird - ähnlich wie bei einem Diaprojektor. Ein wesentliches Problem bilden dabei die Panels selbst - besser gesagt ihre Zellen-Technik. Wie von LCD-basierten Projektoren bekannt befinden sich auf einer LC-Zelle Ansteuertransistoren, die bei der Projektion klarerweise Verluste bedeuten. Sicherlich machen Multilinsenanordnung und Mikrolinsen einiges wett - bei steigender Auflösung und kleineren Chipabmessungen ist der Nachteil allerdings unumgänglich. Die Bezeichnung LCoS steht für "Liquid Cristal on Silicon" und beschreibt den wesentlichsten Unterschied zur LCD-Technologie - nämlich die Siliziumbasis. Anders als bei Schadt-Helfrich-Zellen befinden sich die Flüssigkristalle nicht zwischen zwei Glasebenen, sondern zwischen einer Glasebene und reflektierenden Zellelektroden. Somit kann auf der Rückfläche der Zellelektroden eine Siliziumfläche angebracht werden, die neben Ansteuertransistoren und Ladekondensatoren noch weitere elektronische Schaltkreise zur Verbesserung der Bildqualität unterbringt. Dadurch kann der Abstand der Pixel untereinander dermaßen verkleinert werden, dass der Rastereffekt bei LCoS-Projektionen praktisch wegfällt. LCoS-Projektoren erreichen somit einen Füllfaktor (Anteil der Pixelflächen am Geamtbild) von 93 %! Im Vergleich liegen DLP-Projektoren bei etwa 88 % und herkömmliche LCD-Projektoren bei nur 60 %, da hier die Leiterbahnen im Lichtweg liegen. Herkömmlicher LCoS-Projektor, Quelle: Canon JVC bezeichnet seine LCoS-Technologie in Fortsetzung seiner ILA-Entwicklung als D-ILA. Hierzu wird im Folgenden noch näher eingegangen. Bei Sony hat man sich im Übrigen ebenfalls einen eigenen Namen einfallen lassen - SXRD für ...

LCD steht für "Liquid Crystal Display". Bezogen auf die Projektionstechnologie müsste der Begriff eigentlich in "Liquid Crystal Projection" abgeändert werden. Nachdem jedoch zuerst Bildschirme nach der LC-Technologie hergestellt wurden spricht man in der Projektionstechnik von "LCD-basierten Projektoren". Wie der Name bereits verrät spielen Flüssigkristalle eine zentrale Rolle. Der Botaniker Friedrich Reinitzer stellte bereits 1888 anhand eines Experiments fest, dass Cholesterinbezoat bei 145,5° C schmilzt aber milchig trüb bleibt und erst bei 178,5° C klar wird. In dem genannten Temperaturbereich wies der Stoff viskose/fließende Eigenschaften von Flüssigkeiten und darüber hinaus optische/lichtbrechende Eigenschaften von Kristallen auf. Moleküle von Flüssigkristallen lassen sich durch elektrische Felder in bestimmte Positionen bringen, was es ermöglich, Licht beeinflussen beziehungsweise steuern zu können. Genau diese Möglichkeit macht man sich in der LC-Technologie zu Nutze. Herkömmlicher LCD-Projektor; Quelle: Epson

Mitte der siebziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts experimentierte der Physiker Larry Hornbeck (Texas Instruments) daran, einen Lichtmodulator auf Spiegelbasis zu entwickeln. Seine ersten Experimente schlugen jedoch fehl, als er versuchte dünne, spiegelnde Folien durch elektrostatische Kräfte gezielt zu biegen. Auch wenn der Erfolg noch in weiter Ferne stand, so wurde bereits der Name DMD geboren. "Deformable Mirror Device" bezeichnete Hornbeck seine ersten Modulatoren. Seit Ende der achtziger wurde dann bei Texas Instruments verstärkt daran gearbeitet einen Modulator zu schaffen, der auf Spiegelbasis mit digitaler Ansteuerung funktioniert. So stand DMD bald für "Digital Micromirror Device". DLP steht für "Digital Light Processing". Während bei allen anderen Projektortypen zumindest die Helligkeitsstufen analog gesteuert werden, kennt ein DLP Projektor nur Digitalsignale - daher auch der Name. Herkömmlicher DLP-Projektor; Quelle: Toshiba In dieser Technologie bildet der DMD-Chip von Texas Instruments auch heutzutage noch das Herzstück. Die Grundidee erscheint verblüffend einfach. Wie allerseits bekannt ist, setzt sich ein Bild aus horizontalen und vertikalen Bildpunkten zusammen. Hornbeck versuchte aus herkömmlichen SRAM Speicherbausteinen einen Array aufzubauen, in dem jede Speicherzelle einem Bildpunkt entsprach. Auf jede einzelne Speicherzelle wurde ein beweglicher Spiegel aufgehängt, der von außen ansteuerbar war. Speicherzellen sind bekanntlich nicht besonders intelligent und kennen nur 0 und 1 - also geladen oder nicht geladen. Dies war allerdings genau die richtige Zutat für ein perfektes System: Ist die Speicherzelle unter dem Spiegel geladen, so kippen elektrostatische Kräfte den Spiegel in eine Richtung (Hell). Ist die Speicherzelle unter dem Spiegel nicht ...

Um die Sinne des Menschen zu täuschen und eine virtuelle Realität zu simulieren, sind Ausgabegeräte für Augen, Ohren und Tastsinn erforderlich. Dafür müssen 3D Displays, 3D Sound und Tactile und Force Feedback eingesetzt werden. Ausgabegeräte unterscheiden sich in der Anzahl der Degrees Of Freedom (DOF), die angeben, wie viele Freiheitsgrade von dem Gerät ermöglicht werden und in Echtzeit umsetzbar sind. Wichtig ist dies vor allem bei haptischen und visuellen Ausgabegeräten, deren DOF Anzahl kompatibel zum Anwendungsgebiet sein müssen. Im Folgenden werden die bekanntesten Ausgabegeräte, nach Wahrnehmungskanälen kategorisiert, ausgezählt und beschrieben: Geräte zur visuellen Darstellung, Geräte zur akustischen Darstellung, Geräte zur haptischen Darstellung, Geräte zur olfaktorischen Darstellung,