Ausgabegeräte

Die Grafikkarte

Früher war die Grafikkarte dazu da, um digitale Bildinformationen des Computers in analoge Signale für den Bildschirm umzuwandeln. Heute jedoch übernimmt die Grafikkarte viel grössere Aufgaben, welche früher der CPO zu erledigen hatte. Während der Prozessor früher mit Befehlen "Pixel 300 x 423 muss blau werden" Schwierigkeiten hatte, sind die heutigen Grafikkarten für diese Befehle genau ausgerüstet und können geometrische Figuren einfach übertragen und vor allem schnell.

Die Grafikkarte erhält ihrer Anweisungen über einen Bus (AGP, PCI , ISA), die Aufgaben werden im Grafikprozessor abgearbeitet und im Bildspeicher abgelegt. Der Bildspeicher wird mit der eingestellten Bildwiederholfrequenz von RAMDAC ausgelesen und dann in analoge Signale für den Monitor umgewandelt.

Bauteile

Entscheidende Kenngrössen einer Grafikkarte sind Grösse und Art des Bildspeichers, die Leistungsfähigkeit des Grafik-Chips und des RAMDACs sowie das Interface. Der AGP-Bus ist wesentlich leistungsfähiger als der PCI-Bus, allerdings macht sich der Geschwindigkeitsvorteil nur bei einigen Spielen bemerkbar, da auch der PCI-Bus eine relativ hohe Übertragungsrate bietet. Bei den heutigen "normalen" Anforderungen wie Office, Bildverarbeitung etc. erfüllen die Grafikkarten ihre Aufgabe gut. Bei Spielen und komplexen 3D-Konstuktionen kann man nur bei einer Grafikkarte mit möglichst schnellem und grossen Speicher vom perfekten Erfolg sprechen. Die enorme Vielfalt der Speicherbausteine auf der Grafikkarte macht die Grafikkarte so fortschrittlich. Hier die Wichtigsten Arten von Speicherbausteinen.

Bis vor etwa 3 Jahren gab es nur zwei Sorten Speicher für Grafikkarten, den schon bekannten DRAM und en VRAM. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass man VRAM gleichzeitig beschreiben und auslesen kann, was zu einer Geschwindigkeitsverdopplung führt, bei DRAM hingegen ist das nicht möglich. In der letzten Zeit werden auf Grafikkarten vor allem SDRAM und SGRAM verwendet, wobei SGRAM momentan das schnellste ist. Bei den Grafik-Chips gilt das gleiche wie bei CPUs: je teurer, je mehr Transistoren und je höher die Taktfrequenz, desto besser der Chip. Moderne Grafikchips haben auf Grund der rasanten Entwicklung teilweise mehr Transistoren als eine CPU.

Beim RAMDAC ist entscheidend, wie gross der Pixeltakt ist, d.h. wie viel Pixel pro Sekunde zum Monitor geschickt werden können. Davon hängen Zeilenfrequenz und die Bildwiederholfrequenz ab.

Monitor

Der Monitor ist einer der wichtigsten Komponenten eines Computers. Er beeinflusst direkt den Komfort und die Arbeit am Computer. Die Gesundheit des Computers hängt direkt mit der Grafik, der Auslösung und der Grösse des Monitors zusammen.

Einführung

Bildschirme oder auch Monitore genannt gibt es in den Grössen 5 bis 24 Zoll Bilddiagonale als CRT-Standart. Die Qualität der Auflösung hat einen festen Zusammenhang mit 3 Teilen des Grafiksystems.

- Die Grafikkarte. Das ist eine Steckkarte die das Bild in elektrischen Signalen an
den Monitor schickt.

- Der Monitor, der durch ein Kabel mit der Grafikkarte verbunden ist empfängt die
elektrischen Signale
- ein Treiber den Windows braucht und die Grafikkarte zu steuern,

Diese drei Elemente müssen zusammenpassen und zusammen Funktionieren! Auch der beste Monitor liefert ein schlechtes Bild, wenn die Grafikkarte schlecht ist.

Entwicklung

Die ganze Technologie des Monitors hat sich in der Zeit explosions- artig ausgedehnt.

Die Elektronik und die Bildröhren in den Monitoren wurden immer besser. Der Monitor macht immer bessere Bilder, immer schärfer, mit höherer Auflösung und besseren Farben

Die neue Technologie: TFT

Die Grafikkarten werden immer wie schneller somit liefern sie bessere Bilder um dir Grenzen der Monitore voll auszunutzen.

Konzepte und Begriffe des Monitors

CRT
CRT steht für Cathode Ray Tube - Kathodenstrahlröhre - und ist die Verbreiteteste Technologie bei Monitoren. Der CRT-Monitor ist sehr gross und bracht viel Platz.

LCD

LCD steht für Liquid Crystal Display - Flüssigkristall-Bildschirm. Das sind die flachen Bildschirme die meistens in Laptops eingesetzt werden.

TFT

Steht für Thin Film Transisitor . Das ist die Technik bei Flachbildschirmen, sie liefern gegenüber dem LCD einen höheren Kontrast und ein besseres Bild. Sie arbeiten mit Transistoren.

Prinzipe

Pixel

Das Bild auf einem Bildschirm ist aus Pixeln zusammengesetzt, das sind kleine Punkte, die wie eine Tabelle angeordnet sind. Ein Typisches Bild hat 800x600 Pixel (SpaltenxZeilen). Es hat also 480'000 Punkte.

Bildwiederholrate

Das Bild auf dem Bildschirm wird viele Male pro Sekunde erneuert. Diesen Vorgang nennt man die Bildwiederholrate. Die Bildwiderholrate wird in Hz pro Sekunde gemessen. Je höher die Bildwiederhohlrate ist desto ruhiger ist das Bild.

Farbtiefe

Jedes Pixel kann eine eigene Farbe haben. Die Anzahl Farben, die das Pixel annehmen kann nennt man Farbtiefe. Die Farbtiefe wird in Bit angegeben. Eine Farbtiefe von 24 Bit bedeutet dass für die Farbinformationen von jedem Pixel von der Grafikkarte 24 Bit Speicherplatz reserviert werden.

Hier noch eine detaillierte Tabelle wie viele Bit, wie viele Farben erstellen.

Kathodenstrahlröhre (CRT)

Die Traditionelle Bildröhre CRT ist ähnlich wie eine Glasflasche. Das innere der Fläche auf die man schaut ist mit Phosphorpunkten bedeckt. Die Punkte sind zu Dreiergruppen zusammengefasst: je ein roter, ein grüner und ein blauer. Zusammen ergeben sie ein Pixel. Für jede der drei Farben gibt es einen eigenen Elektronenstrahl, also eine eigene Elektronenkanone.

Je mehr Energie der Elektronenstrahl erhält desto heller werden die Punkte. Die Strahlen werden von Elektromagneten auf ihrem Weg zur Vorderseite des Monitors abgelenkt, so dass sie auf das richtige Pixel treffen.

Jeder der drei Strahlen rast ungemein schnell über den Bildschirm, von links nach rechts und von oben nach unten. Normalerweise etwa 70- bis 85-mal pro Sekunde.

Es gibt zwei Arten von CRT-Bildschirmen. Die beste ist die sogenannte Trinitron-Bildröhre. Bei Trinitron Bildröhren sind die leuchtenden Pixel auf der Innenseite der Röhre in einem Gitter angeordnet. Die meisten anderen Systeme haben Hunderte von kleinen runden Löchern.

Die Trinitron Röhren sind etwas teurer weil die Hersteller zu der besseren Bildröhre auch gleich noch bessere Elektronik zufügen. Das Bild auf einer Trinitron Röhre ist deutlich besser!

Auflösung

Je höhere die Auslösung, desto mehr Pixel hat der Bildschirm aufzubauen. Die niedrigste Auslösung ist 640x480 Pixel. Das entspricht dem VGA-Standart. In den achtziger Jahren gab es auch noch sogenannte CGA, dieser Standart ist aber schon lange veraltet und heute nicht mehr gebräuchlich.

Eine Liste der heute gebräuchlichsten Auslösungen.

LCD-Bildschirme

Die LCD (Liquid Crysral Display) Monitore sind exzellent. Ein "TFT" hat keine Bildröhren deshalb ist er so flach. Die LCD Monitore flimmern nicht und strengen die Augen viel weniger an. Ausserdem braucht der LCD weniger Energie und erzeugt keine Strahlung.

Der grösste Vorteil der LCDs ist, dass sie nicht flimmern. Ein LCD flimmert nie und hat einen Bildwiederholrat von 0 Hz.

LEP-Bildschirme

Die neuste Entwicklung heisst LEP (Light Emitting Plastic)- Elektrolumineszenzbilschirm-. Es besteht aus einem dünnen Kunststoff (Polymer), der mit einer Schicht aus Indiumoxid und Aluminium verbunden ist. Lep-Monitore haben folgene Vorteile:

Sie sind sehr flach und leicht (flacher als ein LCD)

Sie brauchen sehr wenig Energie

Sie brauchen keine Hintergrundbeleuchtung wie LCD

Sie strahlen Licht in alle Richtungen ab, so dass man sie nicht nur frontal betrachten kann.

Plasma Display Panels (PDP):

Die Struktur

Das Kernstück des Plasma Displays ist das Plasma Display Panel (PDP). Das Panel setzt sich aus zwei Glasscheiben zusammen, die passgenau zusammen-gesetzt sind. Zwischen den beiden Glassubstraten sind Zellen, die mit Edelgas (Neon, Xenon) gefüllt sind. Im unteren Bereich sind die Zellen mit Phosphor mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau beschichtet. Dünne Elektroden sind auf dem unteren und oberen (transparent) Glassubstrat aufgetragen.

Wie das Plasma Display Panel funktioniert

Durch das Anlegen einer Spannung an den Elektroden findet ein Entladungsprozess statt, der ultraviolette Strahlung erzeugt. Diese ultraviolette Strahlung bringt das Phosphor zum Leuchten. Jede Farbe wird durch eine Kombination der Grundfarben Rot, Grün und Blau erzeugt. Je nach Bildinhalt wird also jede einzeln Farbzelle adressiert.

Hier noch ein Bild eines Plasma Displays. Dies ist ein TH42PWD4EX von Panasonic er ist 42 Zoll gross und kostet im Kauf etwa um die 10'000sfr.

3D-Brillen

Visuelles Stereo Ausgabegerät

Ein VR-Ausgabegerät ist eine Art Helm die aufgesetzt wird. Es ist eine hohe Auflösung möglich weil der "Head Mounted Display" mit LCD oder CRT's läuft. Professionelle HMD's sind in der Lage 1028x1024 Pixel herzustellen.

Es gibt noch eine weitere Art von Brillen, die sogenannten Shutterglasses. Bei den Shutterglasses wird die virtuelle Umgebung gut dargestellt und der Benutzer taucht ab in eine neue Umgebung.  Es gibt auch noch sogenannte Laserscans oder Booms. Die Booms sind für sind für den professionellen Einsatz geeignet. In einer Brille werden vorne bei den Augen 2 kleine LCDs oder CRT Flächen erstellt. Welche dann den Benutzer in die neue Dimension "Beamen".

Drucker

Es gibt folgende Arten von Druckern die heute gängig sind:

	Typendrucker					Laserdrucker		Thermodrucker

Typendrucker

Man spricht von Typendruckern, wenn für jedes druckbare Zeichen ein Typenträger vorgesehen ist. Typendrucker funktionieren dem Prinzip nach wie elektrische Schreibmaschinen: ein Zeichen (Type) schlägt über ein Farbband auf das Papier.

Matrixdrucker

Bei Matrixdruckern wird jedes Zeichen aus einzelnen Punkten, einer Matrix, zusammengestellt, deren Grösse meist 5*7 oder 7*9 Punkte beträgt.
Werden die Zeichen durch einzelne Nadeln erzeugt, die entsprechend dem auszudruckenden Zeichen aus dem Druckkopf hervorschnellen und das Farbband auf das Papier drücken, so spricht man von Nadeldruckern.

Nadeldrucker

Hier das Prinzip des Nadeldruckers.

Eine Nadel durchsticht das Farbband und somit entstehen dann Zeichen. Der Nadeldrucker ist eine fortgeschrittene Form des Typendruckers.

Tintenstrahldrucker

Bei Tintenstrahldruckern entfällt das Farbband. Stattdessen sind die Nadeln der Matrix als feine Röhrchen ausgebildet, durch die je nach zu druckenden Zeichen, Tinte auf das Papier gespritzt wird. Tintenstrahldrucker arbeiten sehr leise, können als Mehrfarbdrucker ausgebildet sein und haben im Vergleich zu Nadeldruckern meist ein besseres Schriftbild, da die ausgespritzte Tinte geringfügig verläuft, wodurch das für Nadeldrucker typische Punktraster verschwindet.

Es gibt zwei Arten von Tintenstrahldruckern.

Die Druckgeschwindigkeit von Nadel- und Tintenstrahldruckern liegt zwischen 30 und 200 Zeichen pro Sekunde. Aufgrund der vielen Variationsmöglichkeiten des Punkterasters, können mit Matrixdruckern viele verschiedene Schriftarten und auch Symbole und Sonderzeichen dargestellt werden.

Laserdrucker

Ein Laserdrucker ist ein sehr hilfreiches und gutes Arbeitswerkzeug. Er hat eine hohe Geschwindigkeit und höchste Auflösung.

Die Funktionsschritte:

Die Trommel wie negativ geladen. Der Laserstrahl "schreibt" die Bildinfos Zeile um Zeile auf die Trommel.

Der negativ geladene Toner (Pulver) haftet auf der laserbelichteten Trommel.

Dass stark positiv aufgeladene Papier zieht die negativen Tonerpartikel von der Trommel weg.

Die Tonerauflage wird durch Hitze und Druck auf dem Papier fixiert. Die Entladelampe neutralisiert die Trommelladung.

Die Hochspannungsdrähte erzeugen Ozon, was gesundheitliche Problem aufwerfen kann.

Thermodrucker

Es gibt zwei verschiedene Arten:

-Thermo-Transfer-Drucker
Ein Thermodruckkopf mit Hunderten und Tausenden Heizelementen erhitzt eine Farbfolie, in der punktuell nun die Farbschicht schmilzt. Eine Walze presst danach das Druckpapier gegen die Folie und diese überträgt das Farbbild. Thermotransferdrucker sind sehr teuer. Sie werden meistens für den Druck von Etiketten, Karten, Barcodes, Plastiketiketten usw. genutzt.

-Thermo-Sublimations-Drucker

In dieser Art werden die Farbwachselemente verdampft und in das Spezial-Papier aufgetragen, womit sich dann eine chemische Reaktion ergibt welche das Farbbild erzeugt. Der Sublimations-Drucker wird genutzt zum erzeugen von Plastikkarten, Kundenkarten, Zugangskarten, Magnetkarten, Chipkarten, Smart-Cards etc.

Plotter

Ein Plotter zeichnet mit Stiften oder Lichtstrahlen auf das Papier. Sie werden meistens als Ausgabegeräte für CAD-Systeme genutzt, also für grosse und genaue Pläne. Auch zum Belichten von Filmen für elektronische Platinen werden sie häufig eingesetzt.

Schneideplotter

Der Schneideplotter schneidet eine bestimmte Form aus einer Folie aus, welche dann für Schilder, Werbemittel oder andere Grosse Flächen benutz werden können. Wenn man also "ascom" in den Schneideplotter eingibt, und die schneiden lässt. Hat man dann das "negativ" und die reine Ascom Schrift. Diese kann man dann auf beispielsweise Autos, Werbeflächen usw. kleben.

3D Drucker

Ein 3D-Drucker basiert auf den 3DP (3D Printing Patenten). Ein 3D-Drucker kann 3D Elemente und Modelle in relativ kurzer Zeit Erstellen. Dabei greift ArCon auf die Prototypding-Technologie zurück, mit der Unternehmen wie PORSCHE und MOTOROLA Verteilerkappen bzw. Handys entwickeln. In verhältnismässig kurzer Zeit 'druckt' die Maschine - etwa so gross wie ein Bürokopierer und ca. 100.000 DM teuer - Tausende einzelner Polymer- Schichten, so dass neben der fotorealistischen visuellen Darstellung in CAD-Programm ein richtiges Architekturmodell verfügbar wird.

So ganz neu ist die Technik übrigens nicht. Das Modell auf der linken Seite stammt aus dem Jahr 1990. Hierbei wurden flüssige Fotopolymere Schicht für Schicht durch einen Laserstrahl ausgehärtet.

Wichtige Begriffe im Bezug auf Drucker:

Soundkarte

Die Soundkarte hat sich in den letzten Jahren immer mehr zum Standartkomponenten "hochgearbeitet".

Eine Soundkarte ist ähnlich wie ein Synthesizermodul, nur dass diese direkt in einen Computer eingebaut wird und mit Hilfe eines Computerprogramms und/oder einer externen Tastatur gespielt werden kann. Zusätzlich bieten Soundkarten die Möglichkeit, Klänge oder Geräusche mit einem anschliessbaren Mikrophon aufzuzeichnen (digitale Tonaufzeichnung). Diese Aufnahmen können dann mittels geeigneter Software bearbeitet und wiedergegeben werden.

Um die Klänge der Soundkarte auch hören zu können, muss diese an einen Lautsprecher angeschlossen werden oder man verwendet Aktivboxen, welche direkt an der Soundkarte angeschlossen werden können.

Die meisten Soundkarten besitzen folgende Anschlüsse:

Wenn Beispielsweise ein Streichinstrument ein Ton abgibt, wird die Luft mit Schwingungen versetzt. Das Ergebnis sind für das menschliche Ohr hörbare Töne. Die Musiksignale sind analog, Computer rechnen digital, Sie wissen, dass alle Daten nur durch zwei Zustände dargestellt werden, Einsen und Nullen. Eine Umwandlung der analogen Daten in digitale für das 'Aufnehmen' von Musik und umgekehrt für das Abspielen ist also angesagt. Für diesen Zweck ist jede Soundkarte mit wichtigen Bauteilen ausgestattet: dem Analog-Digital-Wandler (ADC) und dem Digital-Analog-Wandler (DAC).