Monitor-Interna

CRT-(Röhren-)Monitore und Flachdisplays (LCDs) dienen zwar dem gleichen Ziel, funktionieren jedoch nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien. Beim CRT werden Phosphorpunkte oder -streifen von drei getrennten Elektronenstrahlen (je einer für Rot, Grün und Blau) zum Leuchten angeregt. Die Helligkeit hängt von der Strahlstärke und diese wiederum – nichtlinear, was der Gammawert ausdrückt – von der Eingangsspannung ab.

Prinzipschaltbilder

Prinzipschaltbilder und Kalibrierungsmöglichkeiten von CRT- und LCD-Systemen

Flachdisplays besitzen statt der Leuchtphosphore Flüssigkristallzellen, deren Lichtdurchlässigkeit über die angelegte Spannung steuerbar ist. Jeder Zelle ist ein Farbfilter in Rot, Grün oder Blau zugeordnet. Diese Anordnung leuchtet, anders als Phosphore, nicht selbst, deshalb ist eine (weiße) Hintergrundbeleuchtung nötig. Die Helligkeit jeder Farbzelle hängt nun einerseits von der Lichtdurchlässigkeit, also der Eingangsspannung, andererseits auch von der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung ab.

Dies lässt sich zur Helligkeitseinstellung nutzen, die bei LCDs nur über die Hintergrundbeleuchtung erfolgt. Die Alternative, die Begrenzung der LCD-Lichtdurchlässigkeit, würde den Dynamikumfang zusätzlich einschränken.

Analog beeinflusst die Farbtemperatur der Hintergrundbeleuchtung die Farbtemperatur des Weißpunktes. Weil sich die Farbe von Fluoreszenzlampen jedoch nicht verändern lässt, haben LCDs keine „echte“ Farbtemperatureinstellung. Dies wird sich wahrscheinlich ändern, wenn LED-Lampen (Leuchtdioden) in den RGB-Farben zur Hintergrundbeleuchtung eingesetzt werden.

Solange wird die Farbtemperatur durch Änderung der RGB-Eingangsdaten eingestellt. Verringert man zum Beispiel alle Rot-Werte um einen bestimmten Prozentsatz, erscheinen Weiß und zugleich auch alle anderen Farben kühler.

Sowohl bei CRTs als auch bei LCDs nimmt die Helligkeit der Monitorpixel bei Erhöhung der Steuerspannung nicht linear, sondern anfangs schwach, dann stärker zu. Der mathematische Zusammenhang ist eine „Gammafunktion“ (Lichtausbeute = Eingangsspannung^gamma). Gamma stellt darin das Maß für die Nichtlinearität (Gamma = 1 ergibt einen linearen Verlauf) dar und liegt zwischen 2,1 und 2,6 (Hardware-Gamma). Die Nichtlinearität an sich bringt für die Übertragung von Bilddaten einige Vorteile (z. B. für die wahrnehmungsgetreue Kodierung der Bildinformationen mit nur 8 Bit pro Kanal). Sie muss jedoch auf einen Standardwert eingestellt werden.

Die dazu notwendige Gammakompensation funktioniert über eine im Speicher der Grafikkarte hinterlegte Korrekturtabelle (Look-up Table – LUT), in der kanalweise für jeden (Eingangs-)Tonwert nachgeschaut wird, welcher korrigierte (Ausgangs-)Tonwert dazu gehört. Dies geht schneller und ist einfacher als die Errechnung der Werte, zumal eine 8-Bit-LUT nur 3 x 256 Speicherplätze enthalten muss.

Grafikkartenkorrektur

Die Tools vieler Grafikkartenhersteller nutzen die eigene LUT für weitere Korrekturen wie Helligkeit, Kontrast und Farbtemperatur. Da das direkt die RGB-Werte statt die Monitoreigenschaften beeinflusst, sollte es stets nur ein Notbehelf sein.

LCDs verfügen über eine eigene, direkt im Monitor eingebaute LUT, um Einstellungen zu ermöglichen, die sich hardwaremäßig nicht vornehmen lassen (z. B. Farbtemperatur) Da die LUT der allermeisten LCDs nur eine grobe Auflösung von 8 Bit besitzt, sollte man auch diese Einstellungen nur dann vornehmen, wenn es gar nicht anders geht.

Alle Beiträge auf einen Blick

 

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