Grafiktechnik

Von der Erzeugung der Pixel bis zur Ausgabe…

Grafiklösungen

(techn. Umsetzungsvarianten)

  • als Grafkkarte mit eigener GPU (Graphic Processing Unit) und eigenem Grafik-RAM

  • klassische On-Board-Lösung - also im Chipsatz integriert (ohne eigenen Grafik-RAM)

  • in modernen CPUs integriert (iGPU): Core i5 7400 mit Intel HD Graphic 630

    bei AMD sogenannte APUs (Accelerated Processing Unit) wie AMD A8-5600K oder die aktuelleren Ryzen-Prozessoren

bei Varianten b) und c) wird ebenfalls Grafik-RAM benötigt, der hier vom Arbeitsspeicher genommen wird: Shared-Memory!

Übung:

erste Recherchen zu Preisen, Leistungen (auch hier TDP/Wärmentwicklung - Watt - also: aktive Kühlungen/Lüfter)

zusätzliche Stromversorgung(en) durch Netzteil nötig

Grafikausgabe

Grafiktechnik mit GPU, Grafik-RAM (GDDR), Ram-DAC (Digital-Analog-Converter),

Ausgänge:

  • VGA

  • DVI

  • HDMI

  • DisplayPort (DP)

  • Thunderbolt

Analyse/Übung: analog und/oder digital, mit/ohne Sound

Betriebssystem-seitige Konfigurationen von

  • Auflösung

  • Farbtiefe

  • Bildwiederholrate** (Hz)

Beispielhafte Auflösungen:

  • 1024*768 (4:3)

  • 1208*1024 (5:4)

  • 1600*900 (16:9)

  • 1920*1080 (Full-HD, 16:9)

  • 1920*1200 (16:10)

  • 3840*2160 (UHD oder auch 4k-bezeichnet)

Alles ab FHD für 27+ Zoll Monitordiagonale (Beachten: Dual-Link-Technik bei DVI)

Diese anspruchsvolleren Monitore dann auch mit höheren Auflösungen: 2560 * 1440 oder die neuen 4k / UHD: 3840 * 2160 entspricht 8.294.400 Pixel (eigentlich wäre 4k-Technik mit 4096 Pixeln)

5k-Monitore erhältlich: 5120 x 2880 Pixel; hört sich erst einmal nicht nach mehr an - aber mit insgesamt 14.745.600 Pixeln hat man 77% mehr Pixel als bei der UHD-Auflösung! (Tipp: Anschlusstechnik bedenken)

Und natürlich ist hier nicht Schluss und man kann sich auch 8k-Monitore leisten.

2k vs. 4k/UHD vs. 8k

2k vs. 4k/UHD vs. 8k

Die Grafik aus der Dell Produktseite zu Modell Dell UltraSharp 32 PremierColor UltraHD 8K Monitor: UP3218K.

Wir berechnen uns mal die Grafiklast pro Monitorbild: 2D-Grafik-Rechenbeispiele:

  • 1280 * 1024 Pixel * 32 Bit/Pixel = 5.242.880 Byte = 5 MiB

  • 1920 * 1080 Pixel * 32 Bit/Pixel = 8.294.400 Byte = 7,9 MiB

Also reichten viele Jahre Grafikkarten mit 4 bis 8 MiB aus!

Die aktuellen großen Grafik-RAM (z.B. 2GB, 4GB, 6GB, 8GB, 11GB !) sind wegen der diversen Grafikzusatztechniken nötig:

  • 3D (Z-Puffer),

  • Texturen (kleine Bitmaps für Oberflächen),

  • Gitternetzmodelle (Koordinaten / Berechnungen),

  • Kantenglättungsberechnungen (Anti-Aliasing, FSAA),

  • physikalische Berechnungen, …

Hinweis

Die Grafikkarten sind quasi eigene kleine Spezialrechner!

Monitor-Anschlüsse

Anschlusstechniken für Monitore:

  • VGA (analog, der klassiche 15-polige Sub-D-Stecker aus den Röhrenzeiten),

  • HDMI (eigentlich aus der Home-Video-Ecke, Standards: z.B. HDMI 1.4a; inkl. Sound, UHD mit 60 Hz erst ab HDMI 2.0),

  • DVI (-A analog, -D digital, -I integrated A und D; Pinbelegungen 5+24, Dual Link ab ca. 1920 * 1200 Pixeln Auflösung, DVI ohne Ton, Adapter DVI-VGA für Analoge Displays/Röhren),

  • DisplayPort (DP - der aktuelle und zukunftsorientierte Port mit allen genannten Techniken und auch höchsten möglichen Auflösungen - bitte auf mindestens Version 1.2 achten für die neuen 4k/UHD-Monitore, damit 60 Hz möglich sind; aktuell DP 1.4)

Anm.: HDCP (High Definition Copy Protection), alle Bauformen auch jeweils als Mini-Stecker am Markt

Tunderbolt 3: eine Schnittstelle, die „Alles vereint“ mit Hilfe einer digitalen seriellen 40GBit/s Schnittstelle!

Alte Anmerkung (ca. 2018): Die TB-Technik ist in vereinzelten Motherboards (Beispiel: Motherboard Gigabyte GA-Z170X-UD5 TH (rev. 1.0) (Link - ca. 190 €; Notebook Dell XPS 13 9360 ab ca. 1.000 €) - war die aktuelle Empfehlung, falls Sie auf diese Schnittstelle nicht im Massenmarkt „warten“ konnten/wollten.

Auch bei Notebooks ist Thunderbolt (oder demnächst als USB 4.0) als Technik wünschenswert!

Monitore

Röhrenmonitor: klassische „Röhre“ (CRT - Cathod Ray Tube), baut Bild zeilenweise mittels Elektronenstrahl,

Bei CRTs sind Bildwiederholraten (Vertikalfrequenzen) für ergonomische Darstellungen (siehe TCO) mit >85 Hz nötig!

Flachbildschirme: Überbegriff TFT (LCD, LED Technologien), Paneltechnologien (Beispiel: TN vs. IPS)

Bilder werden als komplette Frames gewechselt, Bildwiederholraten ab 60 Hz (75 Hz, 85 Hz max. siehe Unterlagen Monitore/Beamer

Anm.: Monitor-Treiber sind nicht technisch notwendig, sondern nur für spezielle OS-Konfigurationen notwendig (z.B. Pivot).

Wichtig

Wichtig: Monitore immer mit nativer Auflösung betreiben

Die Größen von Schriften/Symbolen über das Betriebssystem anpassen.

Merkmale für Monitor:

  • Preis,

  • Größe,

  • Stromverbrauch

  • Bedienbarkeit (OSD On Screen Display Menü),

  • Pivot-Technik,

  • Reaktionsgeschwindigkeit (in ms),

  • ative Auflösung/Seitenverhältnis,

  • +Anschlüsse,

  • USB-Hub,

  • Audio-Ausgabe,

  • Displaytechnik, Panels (TN, IPS, VA, PLS, OLED, …)

  • Farbmanagement, Farbechtheit, Farbraumunterstützung (sRGB, AdobeRGB, …)

  • Oberfläche (matt / glänzend)

  • Pixelfehlerklassen

  • Bildschirmdiagonale in Zoll/Inch (2,54cm)

Auflösungen/Empfehlungen zu

  • 24‘‘ (1920*1080 - FHD)

  • 27‘‘ (2560*1440 oder UHD 3840*2160)

Gute Website für Monitore und Co: www.prad.de