Ein Computermonitor ist ein Bildschirm, der primär zum Anschluss an einen Computer gedacht ist. Insbesondere in den Jahren zwischen 1985 und 2005 entwickelten sich Fernsehgeräte und Computermonitore sehr weit auseinander (Qualität, Bildraten, Signale, Pegel, Stecker), seit 2010 wachsen diese wieder zusammen.
mini|IBM 2250, ein Vektor-Display-Terminal mit Lichtgriffel-Unterstützung aus dem Jahr 1969 mini|17-Zoll-Computer-Röhrenmonitor aus dem Jahr 2006 (Samsung 793DF) mini|19-Zoll-TFT-Bildschirm aus dem Jahr 2007 (LG L194WT)
Geschichte
Ausgabegeräte der Anfangszeit mini|Arbeitsplatz an einer IBM S/360-50. Rückmeldungen auf Tastatur-Eingaben erfolgten zeilenweise auf Endlospapier.
In der Anfangszeit der Computer gab es keine Computer-Monitore und auch keine Computer-Tastaturen und -Mäuse. Eingabe und Ausgabe erfolgten über Lochkarten(stapel) oder Lochstreifen. Diese wurde mit Lochkartenstanzern (oder Lochstreifenstanzern) erstellt. Drucker (eigentlich Fernschreiber) sorgten schließlich für die Ausgabe der Daten, die auf den Lochkarten oder -streifen gespeichert waren oder vielmehr aus diesen Daten errechnet wurden (Listenausgabe).
Ab Anfang der 1960er Jahre kamen Mainframe-Systeme wie die IBM-S/360-Serie auf den Markt, die mit Hilfe von Text-Kommandos über eine Tastatur bedient werden konnten, wobei die Ausgabedaten mit Hilfe eines Anschlagdruckers auf Endlos-Papier visualisiert wurden. Da für den Ausdruck lediglich die binären Steuercodes für die zu druckenden Zeichen übermittelt werden mussten, war dieses Verfahren im Gegensatz zur digitalen Modulation von Bilddaten bereits vor der Erfindung des Monitors realisierbar. Die ersten Computer-Terminals waren so konzipiert, dass sie dieselben Steuerdaten wie ein damaliger Drucker interpretieren konnten, um daraus eine Textausgabe auf dem Bildschirm zu generieren.
Computerterminals Anfang der 1970er tauchten zunehmend Computerterminals auf. Typische Vertreter waren z. B. die IBM-3270-Terminals oder VT100-Terminals. Der Umweg über Lochkarten und Bänder verschwand, man konnte mit Hilfe solcher Terminals direkt mit einem Computer kommunizieren. Als charakteristische Eigenschaft blieb, dass die Kommunikation immer noch gewisse Ähnlichkeiten mit Fernschreibern und Lochstreifen hatten. Sie wurden meist, analog zu Fernschreibern, seriell mit Text- und Steuerzeichen angesteuert. Eingaben wurden gesammelt dem Zentralcomputer (mit seiner kostbaren Rechenzeit) übermittelt.
Als Monitore selbst kamen meist weiße, grüne oder orange Monochrommonitore basierend auf Kathodenstrahlröhren (CRTs) wie bei Fernsehern zum Einsatz. Die Terminals hatten meist 80 oder 132 Zeichen je Zeile bei 24 oder 43 Zeilen. Die Auflösung lag zwischen 240 und 350 Zeilen, Bildraten bei 50 oder 60 Hz, häufig mit nachleuchtendem Phosphor, um das Flimmern durch den Bildrasteraufbau zu minimieren.
Aufkommende Heimcomputer, Anfänge des PCs Für Heimcomputer griff man auf vorhandene Technik zurück – den heimischen Fernseher. Etwas besser waren spezielle Computermonitore. Die Darstellungsqualität hängt dabei auch von der benutzten Schnittstelle zwischen Computer und Fernseher ab; in aufsteigender Reihenfolge: Ansteuerung über einen HF-Modulator. Üblich sind maximal 40 Zeichen pro Zeile. Ansteuerung mittels FBAS-Signal über einen Video-Eingang, der u. a. auch für Videorecorder gedacht war. Ansteuerung mittels getrenntem Farb- und Helligkeitssignal (S-Video). Ansteuerung mittels RGB-Signal (meist über SCART). Je weiter unten in der Liste das Verfahren steht, desto weniger – der eigentlich nur für die Fernsehübertragung via Antenne notwendigen – Signalverarbeitungsstufen sind bei der Übertragung involviert; dementsprechend entfällt die jeweils innewohnende Limitierung der Signalqualität durch Bandbreitenbegrenzung oder Modulationsartefakte. Allerdings war zu Beginn der Heimcomputer-Ära am vorhandenen Fernseher ein anderer Eingang als der für das HF-Signal (Antenneneingang) nicht selbstverständlich, weshalb über den HF-Modulator praktisch jeder Fernseher für die Ausgabe geeignet ist. Auf der anderen Seite basiert das Bildsignal vieler Heimcomputer gar nicht auf einem RGB-Signal; sie erzeugen direkt ein FBAS- oder S-Video-Signal, weswegen dort ein RGB-Monitor nicht genutzt werden kann.
Aufkommen von hochauflösenden Computermonitoren Sowohl für Heimcomputer wie den C64 wie auch für Büro-Computer wie die IBM-PCs gab es Computermonitore. Während der folgenden Jahrzehnte entwickelten sich die Darstellungsstandards bei der Informationstechnik beständig weiter, während aufgrund der bestehenden Normen der Fernsehübertragung dort (abseits von Detailverbesserungen) praktisch kein Fortschritt stattfand. Dies führte dazu, dass sich über knapp 20 Jahre Computermonitore und Fernseher extrem auseinanderentwickelten. Mit dem ersten Schritt weg vom fernsehkompatiblen Heimcomputer war die Darstellung eines Computerbildes auf einem Fernseher praktisch unmöglich. Die Fortschritte im Bereich der Digitaltechnik ermöglichten später jedoch vergleichsweise einfach eine qualitativ gute Normenwandlung. Dadurch können einerseits Fernsehsignale aus Computerbilddaten erzeugt werden, zum anderen war das eine Voraussetzung für die Weiterentwicklung von Fernsehnormen unter Beibehaltung von Abwärts- und Aufwärtskompatibilität, wodurch sich Computer- und Fernsehtechnik wieder einander annähern.
Flachbildschirme Um das Jahr 2000 tauchten sowohl im Computer- wie im Fernsehbereich Flachbildschirme auf. Bei Fernsehern kamen am Anfang Plasmabildschirme zum Einsatz, bei Computermonitoren Flüssigkristallbildschirme (LCDs) mit Dünnfilmtransistoren (TFT).
Hochauflösende Flachbildschirme in Monitoren müssen in der Lage sein, eine sehr große Anzahl von Bildelementen (Pixels) sowohl horizontal als auch vertikal darzustellen. Dazu waren die ursprünglichen Flüssigkristallanzeigen (LCDs) mit passiver Matrixansteuerung nicht geeignet. Die Kombination von Dünnfilmtransistoren mit jedem Pixel eines LCDs brachte den technologischen Durchbruch, um mit solchen Aktiv-Matrix-Displays Anzeigen mit hohem Informationsinhalt zu verwirklichen. Seit etwa 2015 gibt es ebenfalls Aktiv-Matrix-Monitore mit OLEDs anstelle von LCDs.
Mit DVI bei Computern und HDMI bei Fernsehern wurden sehr ähnliche Standards der Ansteuerung von binären Displays entwickelt.
Anschlüsse
TV und Heimcomputer Im Bereich der Heimcomputer kommen die zu ihrer Hochzeit in den 1980er Jahren üblichen Verbindungstechniken für Trägerfrequenzsignale (via HF-Modulator), Video- und RGB-Signale zum Einsatz (z. B. Belling-Lee-Steckverbinder, BNC-, Cinch-, DIN- oder SCART-Stecker).
Monitore mini|VGA-Stecker und Buchse mini|DVI-Stecker und Buchse mini|HDMI-Stecker (von links nach rechts: Micro (Typ D), Mini (Typ C) und Normal (Typ A)) mini|DisplayPort-Stecker
Die Übertragung von Videosignalen wechselte mehrfach. Ära 1: Videosignale wurden genauso wie beim Fernsehgerät analog übertragen. Beliebig viele Farben konnten übertragen werden. Synchronisation wird mit dem Helligkeitskanal bzw. mit dem Grünkanal übertragen. Ära 2: Der IBM-PC favorisierte die digitale Übertragung mit getrennter Übertragung der Synchronsignale. Monochrom-Monitore wurden über zwei Signale angesteuert (Video, Intensity) und zwei Synchronsignale (HSync+ und VSync−) Color Graphics Adapter-Monitore über vier Signale (Red, Green, Blue, Intensity) und zwei Synchronsignale (HSync+ und VSync−) Enhanced Graphics Array-Monitore über sechs Signale (Red, Green, Blue, Red-Intensity, Green-Intensity, Blue-Intensity) und zwei Synchronsignale (HSync+ und VSync−) Ära 3: Beim Video Graphics Array wurde von IBM pro Farbe (Rot, Grün, Blau) wieder nur eine Leitung verwendet, über die die Intensität analog übertragen wurde. Dabei wurden bis zu 218 Farben unterstützt. Die beiden Synchronsignale blieben erhalten. Ära 4: Digitale Übertragung von analogen Signalen als digitale Daten über 1 oder 2 Leitungen. Synchronsignale als spezielle Codeworte im digitalen Datenstrom. Ära 5: In Ära 4 wird das Signal mit dem exakten Timing aus Ära 3 übertragen. Man löst sich auch von dieser Gewohnheit und überträgt Videodaten als asynchrone Pakete.
Synchronsignale Computermonitore benötigen meist separat übertragene Synchronsignale (HSYNC + VSYNC). Selten werden beide Signale zusammen übertragen (CSYNC). Das Übertragen mit dem Helligkeitssignal (YUV) oder Sync-on-Green, der Standard bei Video, wird nicht verwendet.
Digital Visual Interface Digital Visual Interface (DVI) ist eine Schnittstelle zur Übertragung von Videodaten. Im PC-Bereich entwickelte sich DVI zu einem Standard für den Anschluss von TFT-Monitoren an die Grafikkarte eines Rechners. DVI beinhaltet die gleichzeitige Ausgabe von analogen (DVI-A oder DVI-I) wie digitalen Video-Signalen (DVI-D und DVI-I). DVI ist in weiten Bereichen kompatibel zum später entstandenen HDMI.
High Definition Multimedia Interface High Definition Multimedia Interface (HDMI) ist eine ab Mitte 2002 entwickelte Schnittstelle für die volldigitale Übertragung von Audio- und Video-Daten in der Unterhaltungselektronik. Sie vereinheitlicht existierende Verfahren, erhöht gegenüber diesen die Qualitätsmerkmale, und bietet außerdem auch ein zusammenhängendes Kopierschutz-Konzept (DRM).
DisplayPort DisplayPort (DP) ist ein durch die VESA genormter universeller und lizenzfreier Verbindungsstandard für die Übertragung von Bild- und Tonsignalen. Anwendungsbereiche sind im Wesentlichen der Anschluss von Bildschirmen und Fernsehgeräten an Computern und ähnlichen Geräten.
Quo vadis Der Weg ist klar vorgezeichnet hin zu einer allgemeinen Schnittstelle, die sowohl zur Stromversorgung und zur Datenübertragung wie auch zur Ausgabe von Videodaten befähigt ist. Siehe USB 3.1 mit Stecker Typ C, Mobile High-Definition Link (MHL) und Thunderbolt.
Analoges TV Serial Digital Interface
Das Serial Digital Interface (SDI) ist eine serielle digitale Schnittstelle, primär zur Übertragung von unkomprimierten und unverschlüsselten Videodaten über Koaxialkabel oder Lichtwellenleiter. Es kommt hauptsächlich im Bereich professioneller Fernsehstudios und bei Fernsehsendern zum Einsatz.
Die SDI-Schnittstelle wird von der Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) spezifiziert und stellt eine Weiterentwicklung der analogen Videostandards wie dem PAL beziehungsweise NTSC-Verfahren dar.
Technische Typen nach Art des Bilddarstellungsverfahrens Rasterdisplays vs. Vektordisplays mit Kathodenstrahlröhren (CRTs)
Rasterdisplays überstreichen den gesamten Bildschirm in einem festen Raster. Der Elektronenstrahl wird je nach Darstellung hell- oder dunkelgetastet.
Vektorbildschirme arbeiten ähnlich einem Plotter. Es können schlecht Flächen, aber sehr gut Linien dargestellt werden. Ab einer gewissen Komplexität der Darstellung flimmert das Bild zunehmend, da das Zeichnen zu lange dauert und weniger als 40 Mal das Bild pro Sekunde geschrieben werden kann.
Flachbildschirme Während neuere LCD-Computermonitore und HDTV-Monitor ausnahmslos quadratische Pixel besitzen, gibt es bei alten LCD-Computermonitoren und SDTV-Bildschirmen sowohl quadratische wie nichtquadratische Pixel. Nichtquadratische Pixel waren bei frühen CGA- und EGA-Laptop-Displays üblich. SDTV-Monitore orientierten sich häufig an der ITU-R BT.601 und hatten horizontal 352, 704 oder 720 Pixel. Weder bei 4:3 noch bei 16:9 noch bei PAL noch bei NTSC waren dann die Pixel quadratisch.
Twisted nematic (TN)