1994

Röhren-Monitore

"Zum Sehen geboren, zum Schauen bestellt ..."

Die Technik von Monitoren. Die Daten-"Aufseher" sind die einzigen Ausgabegeräte, die einfach nicht nennenswert billiger werden. Nicht zuletzt dank Windows schrauben sich die Leistungsanforderungen - bei Größe und Auflösung - schneller in die Höhe als das Geld und die technische Entwicklung nachkommen.

"Monitor" stammt aus dem Lateinischen und heißt ursprünglich Mahner oder Aufseher. Nimmt man ihn einmal unter die Lupe, gemahnt es einen aus ergonomischen Gründen zur Vorsicht. Wer heute Stunde um Stunde vor seinem PC sitzt, strapaziert bei einem langsamen Rechner "nur" seine Nerven. Ein schlechter Monitor jedoch beeinträchtigt die Gesundheit. Ausgerechnet hieran sollte nicht gespart werden.

Irgendwann einmal mag es genügt haben, seine Texte auf einem 13- oder 14-Zöller anzusehen. Heute ist die 17-Zoll-Klasse drauf und dran, sich zum (Windows-)Standard zu etablieren. Größer werden die Flimmerkisten auf dem Durchschnitts-Schreibtisch kaum. Wohl nur Grafiker und DTP-Spezialisten stellen sich freiwillig die monströsen und teuren 19- und 20-Zoll-Boliden vor die Augen.

Wer jetzt vor dem Kauf eines neuen Monitors steht, sollte sich mit den technischen Grundlagen ein wenig näher befassen. Sie liefern das nötige Hintergrundwissen, um nach dem Kauf nicht in die Röhre zu blicken.

Was Monitore teuer macht

Monitore sind, abgesehen von der boomenden Mikroprozessorsteuerung, rein analoge Geräte. Darum sind sie auch immer noch eine teure Angelegenheit, denn sie können nur unwesentlich von der steigenden Integration in der Digitaltechnik profitieren. Die wohl teuerste Komponente ist zudem die Bildröhre - die in der letzten Zeit zum Glück eher größer wurde. Ein zusätzlicher Kostenfaktor sind zudem bei den als besonders hochwertig geltenden Trinitron-Röhren die Lizenzgebühren an den Erfinder Sony. Und die zahlen viele Hersteller lieber, als auf die herkömmliche Delta-Röhrentechnik zurückzugreifen. Denn Trinitron bietet einige Vorteile: Anders als die Standard-Technologie besteht die Schattenmaske im Inneren der Bildröhre nicht aus Löchern in einer schwarzen Folie, sondern aus sehr dünnen, vertikalen schwarzen Metallfäden. Dadurch bietet die Trinitronröhre vertikal eine theoretisch unbegrenzte Auflösung, nur begrenzt durch die Genauigkeit der Ansteuerung des Elektronenstrahls. Und es gelangt mehr Licht durch die Schattenmaske, der Kontrast ist höher. Allerdings erscheint vielen Anwendern genau der Kontrast eher zu hoch; sie regeln den Kontrast wieder herunter und verspielen - subjektiv richtig - einen der Hauptvorteile der teureren Röhre. Zudem müssen die weniger als ein Zehntel Millimeter dünnen Metallfäden durch zwei Drähte stabilisiert werden. Besonders vor dem in der Regel hellen Windows-Hintergrund erscheinen sie störend als dunkle, horizontale Striche. Und da die Delta-Röhren in der Entwicklung nicht stehengeblieben sind, kommen sie qualitativ bereits fast an die teurere Trinitron-Konkurrenz heran. Summa summarum bedeutet das, daß bei der Entscheidung zwischen Trinitron oder Delta am ehesten noch das eigene Sehgefühl weiterhilft. Wenn die gelieferte Bildqulität reicht, dann spricht auch nichts gegen die herkömmliche Technologie. Allerdings gibt es gerade von Sony selbst - hier müssen ja auch keine Lizenzen bezahlt werden - Trinitron-Monitore, die kaum mehr kosten als vergleichbare Markengeräte mit Lochmaske. In anderen Fällen allerdings macht diese Art der Bildröhre schnell mal 500 Mark aus.

Nicht nur die Bildröhre, auch andere Faktoren erhöhen - neben dem Gewinnstreben der Hersteller - die Preise. Die Grafikkarte liefert dem Monitor nur drei analoge Signale, die die Intensität der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau angeben. Dazu kommen nur noch zwei Signale für die horizontale und die vertikale Synchronisation. Sie klären, auf welchen Punkt auf dem Bildschirm die gerade angelegten Farbinformationen projiziert gehören. Dahinter steckt für den Monitor die Schwerstarbeit: Jede seiner drei Elektronen-"Kanonen" muß er schon bei der Standard-VGA-Auflösung von 640 x 480 bei nur 70 Hz Bildwiederholfrequenz auf satte 21 Millionen Bildpunkte ausrichten! Die dafür nötige Präzisionselektronik - der Bildpunkt soll ja genau getroffen werden - ist kostspielig (siehe Kasten "So entsteht ein Bild auf dem Monitor"). 

Fast schon spielerisch sind wir soeben mit einer der mystischen Frequenzen der Monitortechnologie vertraut geworden: der Pixelfrequenz oder auch der Videobandbreite. Sie wird in MHz gemessen. Die jeweils nötige Pixelfrequenz ist also das Produkt von Auflösung und Bildwiederholrate plus ein paar Prozent Toleranz. Wichtiger ist die Bedeutung der Zeilenfrequenz, angegeben in kHz. Sie sagt aus, wieviele Zeilen ein Monitor pro Sekunde aufbauen kann. Sprich: Die hintere Zahl der Auflösung, multipliziert mit der gewünschten Bildwiederholfrequenz ergibt die nötige Zeilenfrequenz. Ein typischer Monitor mit der maximalen Zeilenfrequenz von 64 kHz kann also noch spielend 1024 x 768 Punkte mit 72 Hz darstellen (768 x 72 ergibt nur rund 55 kHz).

Letzte wichtige Frequenz ist die schon erwähnte Bildwiederholfrequenz, gemessen in Hz. Sie sagt aus, wie oft ein Monitor pro Sekunde ein Bild aufbauen kann und ist damit die ergonomisch wohl wichtigste technische Information. Ein Monitor muß nämlich seine Bildröhre immer und immer wieder mit dem gleichen Bild bestrahlen, sonst würde es sehr schnell verblassen. Wer näher an den Fernseher heranrückt, wird sehr schnell merken, daß es da mächtig flimmert: Er baut das Bild nur 50mal pro Sekunde neu auf - und zudem noch "interlaced".

Wird ein Monitor beworben, er könne eine fantastische Auflösung "interlaced" darstellen, dann heißt das im Grunde genommen, daß er sie nicht beherrscht. Interlaced - zu deutsch "im Zeilensprungverfahren" - heißt, daß pro Bildaufbau nur jede zweite Zeile des Bildes neu entsteht. Im nächsten Durchlauf erst baut der Monitor dann die noch fehlenden Zeilen auf. Wenn ein Prospekt eine Interlaced-Auflösung mit typischerweise 86 Hz Bildwiederholfrequenz bewirbt, dann flimmert es unsäglich. In Wirklichkeit entstehen nämlich nur 43 Bilder pro Sekunde.

Ergonomie: Auf das Wohl der Gesundheit

Monitor-Ergonomie ist eines der großen Schlagwörter unserer Zeit. Meist aber geht es hier um die geheimnisvoll anmutende Monitorstrahlung, seltener aber nur um die viel unmittelbarer gesundheitsschädlich wirkenden Einflüsse von flimmernden oder unscharfen Bildern. Darauf sollte beim Monitorkauf das erste Augenmerk liegen: Wie wirkt das Bild subjektiv auf den, der auch später maßgeblich vor der "Flimmer"-Kiste sitzen soll?

Wichtigster Punkt ist die Bildwiederholfrequenz. Bis vor nicht allzu langer Zeit sprachen sich Ergonomen für mindestens 72 Hz aus. Damit aber - so beweisen neuere Untersuchungen - haben zwischen 20 und 30 Prozent der Testpersonen noch ein die Augen belastendes Flimmern wahrgenommen. Die VESA (Video Electronics Standards Association) - wohl am bekanntesten durch den VESA-Localbus-Standard - fordert deshalb jetzt sinnvollerweise als Wiederholrate mindestens 75 Hz (VESA-93-Standard). Wichtig für den Anwender: Es reicht nicht, wenn allein der Monitor die ergonomischen Auflösungen beherrscht. Die Grafikkarte im PC muß sie auch erzeugen können. Ein Blick ins Handbuch der Karte oder oft auch ins Menü der Treiberinstallation hilft hier Ärger vermeiden: Kann sie überhaupt die gewünschten 1024 x 768 Punkte in 75 Hz für den neuen 64-kHz-Monitor erzeugen? Schafft sie hier zum Beipiel nur 60 Hz, dann kann man sich auch einen viel billigeren Monitor mit nur 48 kHz kaufen und muß dann eben mit dem Flimmerbild leben. Oder man legt sich gleich noch eine bessere Grafikkarte zu - das ist auch empfehlenswerter.

Einige Monitorhersteller, wie zum Beispiel Miro, empfehlen ein paar Grafikkarten, die gut zum jeweiligen Monitor passen. Dann aber ist oft, wie in diesem Beispiel, das Angebot stark eingeschränkt: Miro rät natürlich zu Miro-Grafikkarten. Es passen aber auch - selbstverständlich - vergleichbar gute Karten anderer Anbieter.

Ebenso wichtig wie die gut abgestimmten Frequenzen ist die Bildqualität. Hier wirken mehrere Faktoren zusammen: primär Lochmaskenabstand, Spiegelungen auf der Bildröhre und mangelhafte Konvergenz, sekundär auch Kissen- und Trapezeffekte (siehe auch Kasten: "Das eigene Monitor-Testbild"). Der Lochmaskenabstand ist am einfachsten zu prüfen: Ein Blick ins Handbuch oder den Prospekt genügt. 0,28 mm sind akzeptabel, besser sind noch dichter zusammenliegende Punkte. Leicht läßt sich noch prüfen, ob die Bildröhre hinreichend entspiegelt ist. Dazu sollte man den Monitor parallel zu einem Fenster drehen oder mit einer Lampe direkt beleuchten. Je weniger die Oberfläche der Röhre spiegelt desto besser. Kritischer ist die Konvergenz zu testen. Am besten malt man sich dazu in Paintbrush ein Bild (siehe Kasten: "Das eigene Monitor-Testbild"). Bei den meisten Monitoren ist die richtige Justage der Konvergenz ein Abenteuer und fast nur für einen Fachmann nach Öffnen des Gehäuses durchführbar. Einige Geräte haben zwar Konvergenz-Regler, meistens auf ihrer Rückseite, doch ist auch mit dieser - in der Regel zudem eingeschränkten - Justierbarkeit nicht viel Staat zu machen. Exakt bekommt ein Laie die Konvergenz fast nie hin: Das bleibt also Sache des Händlers - oder sollte es besser bleiben.

Weniger gesundheitsgefährdend, aber mächtig störend sind Fehler in der Bildgeometrie wie Ellipsen statt Kreisen, Kissen- oder Trapez-Verzerrungen und schiefliegende Bilder. Bessere Monitore bieten zur annähernden Beseitigung dieser Fehler Kontrollelemente, bei schlechteren Monitoren kann man sich nur mit dem verzerrten Bild abfinden. Besonders häufig erscheinen diese Fehler auf Flachbildschirmen. Gewölbte Bildröhren neigen zwar leichter zu störenden Reflexionen, kommen aber besser mit Verzerrungen klar.

Tödlicher Strahlemann?

Die "unsichtbare Gefahr", das Strahlen aus dem Monitor, ist wissenschaftlich umstritten; je nach Auftraggeber fallen wie üblich Untersuchungen und Gutachten sehr unterschiedlich aus. Es empfiehlt sich, wenn es der Geldbeutel zuläßt, den strahlungsärmsten Kandidaten zu wählen, um das mögliche Gesundheitsrisiko auszuschließen. Standard ist mittlerweile Strahlungsarmut nach der schwedischen Empfehlung MPR II. State of the Art sind derzeit Monitore mit dem härtere Ansprüche stellenden, ebenfalls aus Schweden stammenden TCO91-Zertifikat, die allerdings im Schnitt 300 bis 400 Mark teurer sind als die nicht so streng geprüften Geräte. Und je größer die Monitore sind, desto teurer kommt die verbesserte Strahlungsreduzierung.

Grüne Büros

Mittlerweile gibt es sogar ein TCO92-Siegel. Das verspricht aber nicht etwa noch stärkere Abschirmung der Strahlen, sondern eine etwas verbesserte Betriebssicherheit (zum Beispiel Brandschutz), und vor allem eine dreistufige Stromverbrauchsreduzierung bei Inaktivität des Monitors.

Die Entwicklung der stromsparenden Monitore steht erst am Anfang. Längst nicht jeder neue Monitor beherrscht Nutek oder DPMS, längst nicht jede neue Grafikkarte manipuliert ihre Signale so, daß der Monitor Arbeitspausen auch erkennen kann. Immerhin: Ein Anfang ist gemacht.

Monitorkauf: Die Mindestanforderungen

Je größer desto besser: Der Monitor sollte so groß sein, wie es Geldbeutel und Stellplatz auf dem Schreibtisch gerade zulassen.

Bedienelemente: Die Kontrollregler für Helligkeit, Kontrast und Bildlage trägt ein guter Monitor auf einer vorne liegenden Bedienleiste. Im besten Fall ist das LCD verdeckbar.

Testgrafiken vor Ort: Testbilder, wie Sie es auf diesen Seiten finden, sind in wenigen Minuten aus dem Windows-Lieferumfang zusammengebaut und zeigen die stärksten Mängel des Wunschmonitors.

Entspiegelung der Bildröhre: Reflektiert die Mattscheibe stark, wenn eine Lichtquelle sie direkt anstrahlt? Besser ist eine matte Bildröhre.

Hohe Zeilenfrequenz: Kann der Monitor die gewünschte Auflösung mit 72, besser 75 Hz darstellen? Bei zum Beispiel 1024 x 768 Punkten gilt dazu folgende Rechnung: 768 Zeilen x 75 Hz = 57 600 Hz Zeilenfrequenz. Hier kommen noch ein paar Prozent für Zeilenrückläufe etc., hinzu, so daß der Monitor mindestens 60 kHz Zeilenfrequenz vertragen muß.

Feine Lochmaske: Die einzelnen, gerade noch darstellbaren Punkte auf dem Monitor sollten nicht mehr als 0,28 mm voneinander entfernt sein.

Trinitron ist Ansichtssache: Im allgemeinen gilt die Anzeige auf Trinitron-Bildröhren als schärfer. Aber die herkömmlichen Delta-Bildröhren, bei denen sich ein Bildpunkt aus drei Punkte für den Rot-, Grün- und Blauanteil zusammensetzt, haben stark aufgeholt. Viele Anwender stören sich mehr an den horizontalen Stabilisierungsdrähten, die man besonders unter Windows bemerkt, als an der nur minimal schlechteren Qualität der Delta-Röhren.

Im Zweifel lieber strahlungsärmer: Strahlungsarmut nach MPR II ist mittlerweile fast Standard. Es gibt aber noch wenige Monitore, die stärker belasten. Hier heißt es: Finger weg! Wenn möglich und bezahlbar, sollte ein TCO91-Monitor her.

Strom sparen heißt Geld sparen: Ein EPA- oder Energy-Star-konformer Monitor spart pro Jahr schon einiges Geld. Besser sind aber die Geräte mit Nutek- oder VESA-DPMS-Stromspareigenschaften. Den besten Mix aus Ergonomie und Ökologie/Ökonomie bietet das TCO92-Wappen.

Neue Grafikkarte: Es reicht nicht, wenn der Monitor die ergonomische Auflösung beherrscht, die Grafikkarte muß diese Bildqualität auch liefern können. Unter Umständen muß eine neue Grafikkarte her, die den neuen Monitor auch voll nutzen kann.

Das eigene Monitor-Testbild

Ein Testbild, wie man es üblicherweise in PC-Magazinen findet, wird sich kaum in den PC-Geschäften auf den laufenden Monitoren finden. Vorbereitete Testbilder, auf der Diskette mitgebracht, wird der Händler auch ungern sehen: Virengefahr! Dabei kann man leicht trotzdem einige wichtige Eigenschaften des Monitors prüfen. In der Regel findet man nämlich einen Rechner, auf dem Windows läuft, am zu kaufenden Monitor angeschlossen vor. Untenstehend ist ein Behelfs-Testbild zu sehen, das schnell zu erstellen ist, um die wichtigsten Kontrollen selbst vor Ort vorzunehmen. Zum Zeichnen des Bildes läßt sich hervorragend Paintbrush einsetzen. Vorab sind Helligkeit und Kontrast optimal einzustellen. Der erste Eindruck auf das Testbild ist entscheidend. Um um zu vermeiden, daß das Auge etwaige Unschärfen im Bild ausgleicht, sollte man nicht zu lange auf das Bild schauen. Das Monitorbild muß von Anfang an angenehm sein. Zwischendurch ist immer wieder für einige Minuten ein Blick in die Ferne die richtige Ablenkung.

Kissen- und Trapezeffekte: Sofort nach dem Aufruf von Paintbrush - es erscheint eine weiße Fläche - geht man auf "Vollbild" im Menü "Ansicht". Dann steht die Prüfung der Ränder an: Keine Kante des weißen Bildes sollte gebogen sein, etwa zu den Ecken hin oder zur Randmitte hin (Kisseneffekt), noch sollte das Bild oben breiter oder schmaler sein als unten (Trapezeffekt). Die Kontrollinstrumente des Monitors sollten die Verzerrungen des Bildes ausgleichen können.

Es lassen sich nun folgende Punkte überprüfen:

1. Kontrast: Ein tauglicher Monitor wird alle fünf weißen Kreise in den vier Ecken und in der Mitte gleich gut kontrastieren.

2. Konvergenz: Die längs- und querlaufenden weißen Linien dürfen an den Rändern keine andere Farbe - etwa Rot - tragen. Dann kann der Monitor die roten, grünen und blauen Elektronenstrahlen nicht deckungsgleich übereinander bringen.

3. Linien: Die eingezeichneten horizontalen und vertikalen Linien sollten auch am Bildrand genau parallel verlaufen und keine Krümmungen zeigen.

4. Farbwiedergabe: Jedes Farbrechteck sollte sich mit deutlichem Kontrast zum anderen abheben, obwohl sie farblich eng beieinander liegen.

Zehn Tips zum optimalen Monitor-Betrieb

1. Hinter der Stellfläche des Monitors sollte kein Fenster und keine Lampe sein. Die Helligkeit blendet und strengt das Auge an.

2. Vor der Bildröhre sollten auch keine Lichtquellen oder Fenster sein. Störende Reflexionen sind selbst auf matten Bildröhren die Folge.

3. Je weiter die Entfernung des Anwenders vom Bildschirm desto besser. Die äußerste Ecke eines normalen Schreibtisches ist der richtige Platz, um Überanstrengungen zu vermeiden.

4. Die Stellhöhe des Bildschirms sollte der Augenhöhe angepaßt sein. Der senkrechte Blick zur Bildschirmfläche ist richtig, daher ist für den geeigneten Neigungswinkel die Verstellmöglichkeit des Monitors wichtig.

5. Um eine Störung der Bildröhre zu vermeiden, sollte kein elektrisches Gerät direkt neben dem Monitor stehen.

6. Bei starkem Flimmern trotz hoher Bildwiederholfrequenz ist in der Regel eine in der Nähe liegende Stromleitung schuld. Abhilfe schaffen kann man durch Abrücken des Monitors von der Wand, manchmal sogar schon durch leichtes Drehen zur Seite.

7. Das Bild sollte nicht heller und kontrastreicher sein als nötig. Das schont die Bildröhre und spart Strom.

8. Mehr Helligkeit ist besser als höherer Kontrast. Hoher Kontrast überanstrengt das Auge schnell, auch die Bildröhre erleidet langfristig Schaden.

9. Welcher Farbhintergrund bei der Textverarbeitung am angenehmsten ist, ist subjektiv unterschiedlich. Ein schwarzer Hintergrund grellt am wenigsten. Wer häufig auf Buchvorlagen in Schwarz auf Weiß blicken muß, sollte diese Einstellung wählen, damit das Auge sich nicht ständig umgewöhnen muß.

10. Der falsche Bildschirmschoner verhindert die Energiesparprogramme nach Energy Star, Nutek oder DPMS. Erst mit einem geeigneten Bildschirmschoner (bei DPMS: Treiber) kann der Monitor Arbeitspausen erkennen und abschalten.

So entsteht ein Bild auf dem Monitor

Ein Pixel (Picture Element) ist die kleinste Darstellungseinheit auf dem Monitor. Jedes der dargestellten Pixel wird vom Prozessor berechnet - sofern die Grafikkarte keinen eigenen besitzt - und bedeutet einen Punkt. Ist ein Bild schwarzweiß, dann belegt es im Speicher ein Bit pro Pixel, weil nur die Information "an" oder "aus" notwendig ist. Je mehr Farben ein Bild trägt, desto mehr Speicher wird gebraucht. Der Prozessor stellt das Bild als Bitmuster in den Speicher der Grafikkarte. Sie liefert nun Impulse an den Monitor, der sein Bild aufbaut.

Im Gegensatz zu älteren Adaptern, die nur mit digitalen Signalen arbeiteten - ein Punkt war entweder an oder aus und ließ nur eine geringe Differenzierung der Farbnuancen zu -, erzeugen die heutigen VGA-Adapter analoge Signale. Das heißt, sie wandeln digitale Informationen in verschiedene Spannungszustände um und lassen so eine feinere Helligkeitsabstufung der Punkte und mehr Farben zu. Diese Technologie benötigt weniger Speicher und ist flexibler. Super-VGA-Karten, in denen Spezialchipsätze integriert sind, bringen noch einmal einen Zuwachs an Farben und Auflösung. Der Mindeststandard an darstellbaren Farben liegt bei 256 und reicht bis zu 16,7 Millionen Farben.

Das Funktionsprinzip eines Monitors ist dem eines Fernsehers sehr ähnlich. Ein Elektronenstrahl, abgefeuert aus einer "Elektronenkanone", baut ein Bild zeilenweise von oben nach unten auf. Dicht vor der Mattscheibe passiert der Strahl einen winzigen Durchlaß in einer Lochmaske und kann so auf der Leuchtschicht der Mattscheibe einen scharfumrissenen Punkt zum Aufleuchten bringen.

Farbmonitore setzen die einzelnen Punkte aus jeweils dreien zusammen, die den Rot-, Grün- und Blauanteil der darzustellenden Farbe enthalten. Bei den meisten Fernsehern und herkömmlichen Monitoren sitzt so ein Punkte-Tripel in einem Dreieck nebeneinander. Bei Trinitron-Röhren, denen man im allgemeinen die bessere Bildqualität zuspricht, sitzen die Farbtripel waagerecht nebeneinander. Hier gibt es also keine reguläre Lochmaske mehr, sondern eine Schlitzmaske. Erkennen kann man Trinitron-Röhren recht einfach an den zwei dunklen, horizontalen Stabilisierungsdrähten.

Bei der Entstehung des Bildes ist das reibungslose Zusammenarbeiten von Grafikkarte und Monitor unabdingbar. Um ein stehendes Bild zu erzielen, muß das Bild mehrmals pro Sekunde auf die schnell wieder abdunkelnde Mattscheibe projiziert werden. Reicht beim Fernseher noch ein Bildaufbau von 50 mal pro Sekunde aus - das entspricht einer Bildwiederholfrequenz von 50 Hz -, so störte bei einem Monitor diese Frequenz, die wir als Flimmern wahrnehmen. Da wir direkt vor dem Gerät sitzen, sind bei nicht sehr empfindlichen Augen mindestens 70 Hz notwendig, um ein angenehmes Sehgefühl zu haben. Heike Kaltschmidt, Alfred Poschmann