Computerhardware: Auflösung

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Pixel-Auflösung[Bearbeiten]

Der Computer als digital arbeitendes Gerät erzeugt digitale Bilder. Das bedeutet, dass jedes Bild - ob auf dem Bildschirm oder auf einem Ausdruck - aus vielen kleinen Pünktchen besteht. Diese Pünktchen nennt man Gimp-icon-vergrössern-verkleinern.png Pixel, das ist ein Kunstwort aus „Picture Element“. Wenn die Pixel genügend dicht angeordnet sind, vermag das Auge sie nicht mehr einzeln wahrzunehmen und sie verschmelzen zu einem Gesamteindruck.

Den Anzahl der Punkte pro Längeneinheit bezeichnet man als Auflösung. Bei einem Drucker gibt man sie als Dot Per Inch (DPI, Punkte pro Zoll) an. 300 DPI (das sind 12 Punkte pro Millimeter) sind das heute übliche Minimum. Einige Drucker schaffen 600 oder 1200 dpi.

Bei Monitoren und Kameras bezeichnet man die Anzahl der waagerechten und senkrechten Bildpunkte als Auflösung. Welche Auflösung die höchstmögliche ist, hängt sowohl von der Größe der Bildpunkte als auch von der Größe des Monitors ab. Größere Monitore können mehr Bildpunkte darstellen als kleine.

Die typischen höchsten Auflösungen von Bildschirmen je nach Bildschirmdiagonale sind:

640 × 480 wird von nahezu jedem Monitor beherrscht
800 × 600 für 14-Zoll-Monitore (36 cm)
1024 × 768 für 15-Zoll-Monitore (38 cm)
1280 × 1024 für 17-Zoll-Monitore (43 cm)
1600 × 1200 für 19-Zoll-Monitore (48 cm)
1920 × 1080 bei 22-Zoll-Monitoren (56 cm)
2560 × 1440 bei 27-Zoll-Monitoren (69 cm)

Auflösungen können dabei nach unten hin variabel eingestellt werden, wobei das Bild bei unterschiedlichen Auflösungen eventuell über das Menü des Monitors entzerrt und zentriert werden muss.

LCD-Bildschirme haben nur eine einzige feste Auflösung, auch „native“ oder „nominelle“ Auflösung genannt. Eine höhere als die nominelle Auflösung ist unmöglich einzustellen (manche Grafiktreiber unterstützen es dennoch, schaffen dann aber nur eine virtuell verschiebbare Oberfläche. Die angezeigte Fläche wird dabei nicht größer). Geringere Auflösungen sind möglich, aber stets mit einem gewissen Verlust an Schärfe verbunden. Geradzahlige Teile, etwa von 1600 × 1200 auf 800 × 600, werden dabei meist noch am akzeptabelsten dargestellt.

TFT-Größe Übliche Native Auflösung
17 Zoll 1280 × 1024
19 Zoll 1280 × 1024, 1366 × 768, 1440 × 900
21-23 Zoll 1600 × 1200, 1680 × 1050, 1920 × 1080
24-27 Zoll 1920 × 1200, 1920 × 1080
30 Zoll + 2560 × 1600, 2560 × 1440

Ein Vergleich mit dem Fernsehen:

720 × 576 für PAL-Auflösung (herkömmliches Fernsehen), also recht grobkörnig
1280 × 768 für HDTV-Ready
1920 × 1080 für den HDTV-Standard (High Definition TV)

Jeder Computermonitor kann auch alle niedrigeren Auflösungen darstellen. Das Bild wird dabei grobkörniger. Bei TFT-Flachbildschirmen kann das Bild unscharf werden. Das kann man während des Startvorgangs des Betriebssystems sehen: In der Startphase verwenden die meisten Betriebssysteme die Auflösung 640 × 480 Pixel, da nahezu jeder Monitor und vor allem jede Grafikkarte sie beherrscht. Höhere Auflösungen sind nur möglich, wenn für die Grafikkarte ein passender Treiber installiert ist. Ausnahme: Windows hat einen Standardtreiber für die Auflösung 800 × 600, der mit fast allen Grafikkarten funktioniert. Nachdem das Laden der Treiber abgeschlossen ist, wird von der grobkörnigen auf die vom Benutzer gewünschte, voreingestellte höhere Auflösung umgeschaltet.

Warum gibt es verschiedene Auflösungen?[Bearbeiten]

Ob ein Film, das Fernsehbild oder ein Foto, all das wird in einer festen Auflösung aufgenommen, die von der Kamera abhängt. Eine 2-Megapixel-Kamera erzeugt stets Fotos in der Auflösung 1600 × 1200. Wenn der Bildschirm diese Auflösung nicht schafft, wird entweder nur ein Ausschnitt des Fotos dargestellt, oder das Bild wird durch Weglassen einiger Bildpunkte verkleinert.

Auflösung verringern[Bearbeiten]

Wie erfolgt das etwas brutal klingende „Weglassen“? Angenommen, es soll ein Bild der Auflösung 1600 × 1200 auf einem Bildschirm der Auflösung 1280 × 1024 angezeigt werden. Vergleichen wir die Breite der Bildschirme. 1600 verhält sich zu 1280 wie 5:4. Aus fünf Pixeln in der Waagerechten müssen vier Pixel werden. Wie geht das?

  • Eine einfache Elektronik würde einfach die Spalten 5, 10, 15, 20 usw. weglassen. Sollte dort eine schmale senkrechte Linie sein, verschwindet sie. Pech gehabt.
  • Eine etwas bessere Elektronik würde von den Pixeln in Spalte 4 und 5 deren Farb- und Helligkeitsmittelwert berechnen und durch ein Pixel ersetzen. Ist das Pixel in Spalte 4 weiß und in Spalte 5 dunkelblau, werden beide Pixel durch ein einzelnes hellblaues ersetzt.
  • Hochwertige Grafikkarten verwenden leistungsfähige, rechenintensive Algorithmen, mit denen die Bildpunkte beiderseits (Spalten 4 und 6) und sogar über und unter dem wegzulassenden Pixel berücksichtigt werden können.

Auflösung vergrößern[Bearbeiten]

Wenn die Auflösung des Bildschirms größer ist als die des Fotos, gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder wird das Bild in Originalgröße in der Mitte des Bildschirms scharf dargestellt, mit einem schwarzen Rand ringsherum. Oder es werden Bildpunkte in Höhe und Breite verdoppelt, bis das Foto den Bildschirm ausfüllt. Eine herkömmliche Fernsehkamera beispielsweise produziert Bilder mit einer Auflösung von 768 × 576 Bildpunkten. Das ist viel weniger, als heutige Bildschirme darstellen können. Daher sieht das klassische Fernsehen auf einem Computermonitor (und auf einem HDTV-Fernseher) grobkörnig aus.

Analoges geschieht bei Ausdrucken eines Fotos. Nehmen wir an, die Kamera hat ein Bild 1600 × 1200 aufgenommen. Viele Drucker haben eine Auflösung von 300 Bildpunkten pro Zoll. 1600 Pixeln ergeben gedruckt 5,33 Zoll (13,5 cm). Das Bild wird also in einer natürlichen Größe von 13,5 × 10 cm ausgedruckt. Wenn Ihnen das zu klein ist, kann das Grafikprogramm aus jedem Bildpunkt vier machen: Zwei nebeneinander und zwei untereinander. Nun ist das Bild 27 × 20 cm groß. Ein gutes Programm wird benachbarte Pixel etwas angleichen, um bessere Farbverläufe zu bekommen.

Computererzeugte Darstellungen[Bearbeiten]

Völlig anders ist die Lage bei Darstellungen, die vom Computer erzeugt werden. Ob Windows-Desktop, Word-Schriftarten oder die Szene eines Computerspiels - der PC kann das alles in jeder gewünschten Auflösung „produzieren“. Mehr noch: Innerhalb der Darstellung können einzelne Bildkomponenten in der Größe verändert werden, beispielsweise kann man eine größere Schrift für Menüs auswählen. Probieren Sie doch mal: Während Sie eine Webseite geöffnet haben (z. B. die, welche Sie gerade lesen) drücken Sie die Taste Strg und halten Sie die Taste gedrückt, während Sie am Rädchen der Maus drehen! So können Sie die Ansicht von Webseiten vergrößern oder verkleinern.

Computerschriften[Bearbeiten]

Bei den meisten heute verwendeten Schriftarten handelt es sich um „True Type“ Schriften. In vielen Schreibprogrammen sind die True-Type-Schriften in der Liste der verfügbaren Schriften mit „TT“ gekennzeichnet. Das Aussehen der Buchstaben ist nicht als Pixelmuster gespeichert, sondern als Formel. Die Ziffer drei beispielsweise kann, extrem vereinfacht, als zwei übereinanderstehende, nach links geöffnete Halbkreise beschrieben werden. Für jede Schriftart gibt es eine Formelsammlung. Aus der entsprechenden Formel kann der PC für jedes Zeichen das Pixelmuster in jeder beliebigen Größe generieren. Deshalb sind TrueType Schriften immer scharf.

Welche Auflösung ist für mich die richtige?[Bearbeiten]

Durch eine „höhere Auflösung“ kann bei gleichbleibender Auflösung der einzelnen Elemente (Buchstaben, Bilder, ...) ein größerer Ausschnitt einer Web- oder Textseite dargestellt werden. Der Vorteil: Man muss weniger scrollen. Buchstaben, Symbole und Bedienelemente, deren Darstellung nicht veränderbar ist, werden kleiner dargestellt. Die meisten Menschen benutzen eine Auflösung von 1024 × 768 auf einem 17“ Bildschirm, bei einer hervorragenden Sehstärke sind auch 1280 x 1024 gebräuchlich. Eine niedrigere Auflösungen einstellen zu müssen ist unpraktisch, man muss zu viel aufwärts/abwärts und rechts/links rollen. Trotzdem sind vor allem ältere Menschen mit schlechtem Sehvermögen oft zu niedrigen Auflösungen gezwungen.

Farb-Auflösung[Bearbeiten]

Die Helligkeit eines Bildpunktes wird als Digitalzahl gespeichert. Bei einem Grauwertbild können mit 8 Bit 256 Schattierungen dargestellt werden - das ist normalerweise ausreichend.

Ein Farbbild ist aus drei Farben zusammengesetzt. Bei einen High-Color-Bild stehen für Rot und Blau je fünf Bit zur Verfügung (32 Abstufungen) und sechs Bit für Grün (64 Abstufungen). Heute sind acht Bit pro Farbe üblich, was 2(8+8+8) = 16 777 216 Farben ermöglicht und als True Color bezeichnet wird. Für spezielle Zwecke (z. B. wissenschaftliche und medizinische Fotografie) werden auch Auflösungen von 10, 12, 14 und 16 Bit pro Farbe verwendet.