CRT-MONITORE |
Der Monitor ist ein Gerät im Computersystem, welches weder an der Eingabe, noch an der Verarbeitung von Daten beteiligt ist. Seine Aufgabe besteht lediglich darin, die verarbeiteten Daten visualisiert darzustellen, was einem Benutzer erst ein sinnvolles Arbeiten mit dem Computer ermöglicht. Man kann den Monitor deshalb auch im Zusammenspiel mit der Grafikkarte als visuelle Schnittstelle zwischen Computer und Mensch bezeichnen. |
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CRT steht für "Cathod Ray Tube" (Kathodenstrahlröhre). Damit ist schon der wichtigste Bestandteil eines CRT-Monitors beim Namen genannt. CRT-Monitore arbeiten wie Fernsehgeräte nach dem Prinzip der Kathodenstrahlröhre, die auch unter Braunsche Röhre bekannt ist. Die Kathodenstrahlröhre ist eine hochevakuierte Glasröhre, hat eine trichterartige Form und wird in die Bereiche Röhrenhals und Bildschirmfläche aufgeteilt. An der Rückseite der Röhre befinden sich Heizdrähte, welche die Kathode erhitzen, damit diese dann durch thermische Emission ständig Elektronen aussendet. Die Ringanode, an der eine Spannung (Beschleunigungsspannung) von mehreren 10.000 Volt anliegt, sorgt dafür, dass die Elektronen von der Kathode abgesaugt und durch den Röhrenhals in Richtung Bildschirmfläche auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Die Trägheit der Elektronen ist dafür verantwortlich, dass sie bei dieser hohen Geschwindigkeit nicht auf die Anode treffen, sondern durch das Loch in der Mitte "durchfliegen".
Da nur ein gebündelter Strahl für den Bildaufbau von Nutzen ist (Bildpunkt erforderlich), müssen die Elektronen, die im Moment noch eher einer Elektronenwolke entsprechen, durch den Wehnelt-Zylinder, bevor sie die Anode passieren können. Dieser sorgt mit seiner feinen, blendartigen Öffnung für eine Bündelung der Elektronen. Doch auch dieser Elektronenstrahl ist noch zu diffus, so dass er nach der Anode die Fokussiereinheit durchläuft, die wiederum aus einer Blende mit angelegtem Potential besteht. Der nun scharf gebündelte Strahl hat jetzt den gesamten Röhrenhals passiert und würde genau in der Mitte des Bildschirms auftreffen. Da dies aber nicht zu einem Bildaufbau führen würde, befindet sich genau dort, wo der Röhrenhals in die Bildschirmfläche übergeht, die Ablenkeinheit. Diese besteht aus einem horizontalem und einem vertikalem elektromagnetischem Spulenpaar, die nach Anweisungen der Grafikkarte arbeiten. Durch die vertikale und horizontale Anordnung ist es möglich, den Strahl in jede beliebige Richtung abzulenken. Es wird nun der Elektronenstrahl Zeile für Zeile und Spalte für Spalte abgelenkt. Damit der Strahl beim Rücklauf von einem Zeilenende zum nächsten Zeilenanfang nicht sichtbar ist und somit das Bild nicht verfälscht, wird seine Intensität auf Null verringert. Ist der Strahl am Ende der letzten Zeile angekommen, so wandert er diagonal über den Bildschirm zurück zur ersten Zeile.
Die Energie des bisher nicht sichtbaren Elektronenstrahls wird beim Auftreffen auf der Mattscheibe durch deren spezielle Phosphorbeschichtung in sichtbares Licht umgewandelt. Um ein farbiges Bild zu erhalten, müssen drei Elektronenstrahlen auf die Mattscheibe treffen, wobei jeder für eine der Grundfarben Rot, Grün und Blau "zuständig" ist. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Farbkanonen, die die drei Elektronenstrahlen abgeben. Jeder Elektronenstrahl trifft dabei auf eine eigene, der Grundfarbe entsprechenden Leuchtschicht, wobei für die Realisierung dieses Auftreffens eine so genannte Maske sorgt.
Nach dem Modell der additiven Farbmischung lässt sich aus den drei Grundfarben das gesamte sichtbare Farbspektrum darstellen.
Die MaskenBei Farbmonitoren wird das Bild von drei verschiedenfarbigen Elektronenstrahlen aufgebaut. Da aber nun jeder Strahl nur auf sein Feld des Farbtripels treffen soll und man auch nicht jedes Mal die Strahlen ausschalten kann, wenn sie nicht auf ihren Farbpunkt treffen, hat man eine Art Blendsystem entwickelt - die so genannten Masken. Hier unterscheidet man prinzipiell zwischen zwei verschiedenen Arten, wobei aus dessen Vereinigung noch eine weitere entstand. |
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Die Lochmaske besteht aus einem dünnen Eisenblech. Sie weist eine gleichmäßig verteilte Anzahl von Löchern auf, wobei die Anzahl genau der Anzahl der Farbtripel auf dem Schirm entspricht. Die Löcher stehen mit den Leuchtpunkten so in Beziehung, dass der Strahl einer jeden Farbkanone auch nur genau den Leuchtpunkt "seiner" Farbe trifft. Das ist in Bild 1 sehr gut nachvollziehbar. Die drei Elektronenstrahlen werden immer zu dritt abgelenkt. Das bedeutet, dass sie über den gesamten Bildschirm stets gemeinsam durch das selbe Loch der Maske auf das zugehörige Leuchttripel treffen. Doch insgesamt treffen nur ca. 17% der Elektronen tatsächlich auf ihre Leuchtpunkte. Die Energie der restlichen Elektronen wird in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch kommt es zu einer Ausdehnung der Maske, was einen Ungenauigkeit in der Farbauflösung nach sich ziehen würde. Damit dies nicht vorkommt, hängt man entweder die Maske in Bimetallfedern auf oder wölbt sie stark. |
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Die StreifenmaskeDie Streifenmaske (Trinitron) besteht aus feinen, gespannten Drähten, die von ein bis zwei waagerechten Stützdrähten stabilisiert werden. Durch die dadurch entstanden Schlitze werden dann die Elektronen geschossen. Diesmal sind die drei Grundfarben nicht als Bildpunkte angeordnet, sondern als vertikale Streifen. |
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Der Versuch, die Vorteile von Loch- und Streifenmaske zu vereinen, brachte die Schlitzmaske hervor. Hier werden die Streifen einfach verkürzt in ein Stahlblech gestanzt. Dies vermeidet die oft störenden Stützdrähte der Streifenmaske, bietet aber gleichzeitig genügend Raum für die Elektronen, was das Bild u.a. heller werden lässt.
Lochmaske | Streifenmaske | Schlitzmaske |
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Unter der Auflösung versteht man die
Anzahl der Pixel (Bildpunkte), aus denen sich das Bild eines Monitors
zusammensetzt. Diese wird immer als Produkt zweier Zahlen angegeben,
wobei die erste Zahl für die Anzahl der Pixel in waagerechter Richtung
und die zweite für die Anzahl der Pixel in horizontaler Richtung steht.
Bsp: 1024 x 768
Unter Bildwiederholfrequenz versteht man die Anzahl der Bilder, die pro Sekunde aufgebaut werden. Je mehr Bilder in der Sekunde aufgebaut werden, also je höher die Bildwiederholfrequenz ist, desto ruhiger wirkt das Bild für den Benutzer. Man sagt, dass ab 72 Bildwiederholungen pro Sekunde (also ab einer Bildwiederholfrequenz von 72 Hz) das menschliche Auge kein Flimmern mehr wahrnehmen kann. Generell gilt aber, je höher die Bildwiederholfrequenz, desto besser ist es für den Benutzer, da ansonsten mit Augen- und Kopfschmerzen gerechnet werden muss.
Unter der Zeilenwiederholfrequenz versteht man die Anzahl der Zeilen, die pro Sekunde vom Elektronenstrahl geschrieben werden.
Diese drei Monitorparameter stehen in
einem direkten Zusammenhang zueinander. Aus zwei bekannten Parametern
ergibt sich zwangsläufig immer der dritte. Wenn zum Beispiel bei einer
Auflösung von 1024 x 768 eine Zeilenfrequenz von 64 kHz hat (64000
Zeilen pro Sekunde werden geschrieben), so können zwangsläufig
64000 : 768 = 83,3 Bilder pro Sekunde aufgebaut werden
(Bildwiederholfrequenz von 83,3 Hz).
Die Videobandbreite beschreibt die
Frequenzbandbreite mit der ein Bildschirm betrieben werden kann. Sie
gibt an, wie viele Bildpunkte pro Sekunde abgebildet werden können. Je
höher die Bildwiederholfrequenz und Bildauflösung, desto höher muss auch
die erreichbare Videobandbreite sein.
Unter Lochmaskenabstand versteht man die Distanz zwischen den Öffnungen der Lochmaske (normalerweise zwischen 0,31 und 0,25 mm). Je geringer dieser ist, desto höher ist die bestmöglichste Auflösung. Hat ein Monitor zum Beispiel einen Bildschirmbereich von 317 x 238 mm und einen Dot-Pitch von 0,30 mm, so ist eine maximale Auflösung von 1024 x 768 möglich, da horizontal 317 : 0,30 = 1056 Bildpunkte und vertikal dementsprechend 793 Bildpunkte abgebildet werden können.
Interlaced beschreibt eine Art der Bildwiedergabe, bei dem immer nur jede zweite Zeile geschrieben wird, wobei beim darauf folgenden Bildaufbau immer genau die davor fehlenden Zeilen ergänzt werden. Man spricht auch von einem Aufbau von zwei Halbbildern. Doch bei diesem Modus kommt es zu dem negativen Nebeneffekt des Flimmerns, was bei non-interlaced nicht der Fall ist, bei dem das Bild auf einmal Zeile für Zeile aufgebaut wird.