Anzeigetechnologien

Das Bild wird auf einem Bildschirm (auch Monitor genannt) dargestellt; es handelt sich um ein Ausgabegerät, das eine visuelle Darstellung ermöglicht. Diese Informationen stammen aus dem Computer, aber nur "indirekt". Der Prozessor sendet die Informationen nicht direkt zum Monitor, sondern bearbeitet die Informationen, die aus seinem Direktzugriffsspeicher (RAM) stammen und sendet sie dann an eine Graphik- karte , die die Informationen in elektrische Impulse umwandelt, die sie dann zum Monitor sendet.

Die Bildschirme des Computers sind in den meisten Fällen Bildröhren, das bedeutet eine Röhre aus Glas, in der eine Elektronen-kanone Elektronen emittiert, die von einem Magnetfeld hin zu einem Bildschirm gesteuert werden, auf dem kleine Phosphorelemente (Leuchtstoffe) angeordnet sind. Diese stellen Bildpunkte (Pixel) dar, die Licht emittieren, wenn die Elektronen mit ihnen zusammenstoßen.

Prinzip des Pixels

Ein Bild besteht aus einer Gesamtheit von Punkten, die sich Pixel nennen (Pixel ist eine Abkürzung für PICture ELement). Das Pixel stellt so das kleinste Teil eines digitalen Bildes dar. Alle diese Pixel sind in einer zweidimensionalen Darstellung enthalten, die das Bild   darstellen:

Da der Bildschirm ein Abtasten von links nach rechts und von oben nach unten durchführt, bezeichnet man generell das Pixel durch die Koordinaten [0,0], die sich oben links im Bild befinden, dies bedeutet, dass die Achsen des Bildes folgendermaßen ausgerichtet sind :

• Die Achse X ist von links nach rechts ausgerichet.
• Die Achse Y ist von oben nach unten ausgerichtet, im Gegensatz zu den klassischen Grundsätzen der Mathematik, wo die Achse Y nach oben ausgerichtet ist.

Bildschärfe und Auflösung

Als Bildschärfe bezeichnet man die Anzahl von Punkten (Pixel), die ein Bild darstellen, das bedeutet die « Computerausmessung » (die Anzahl der Spalten des Bildes multipliziert mit seiner Anzahl der Linien). Ein Bild mit 640 Pixel in der Breite und 480 in der Höhe hat eine Bildschärfe von 640 Pixel pro 480, geschrieben als 640x480.

Die Auflösung, ein Begriff, der oft mit "Bildschärfe" verwechselt wird, bestimmt hingegen die Anzahl der Punkte je nach Oberflächeneinheit, diese wird ausgedrückt in Bildpunkte pro Zoll (PPP, auf Englisch DPI für Dots Per Inch); ein Zoll steht für 2.54 cm. Die Auflösung ermöglicht so die Erstellung eines Verhältnisses zwischen der Anzahl der Pixel eines Bildes und der reellen Größe der Darstellung auf einem festen Träger. Eine Auflösung von 300 dpi bedeutet also 300 Spalten und 300 Linien Pixel auf einem Quadratzoll, was also 90000 Pixel auf einem Quadratzoll ausmachen. Die Bezugsauflösung von 72 dpi gibt uns einen Pixel vo, 1"/72 (ein Zoll geteilt durch 72), das macht 0.353mm, was einem Pica (typographische englische Einheit) entspricht.

Farbkodierung

Ein Bild wird als zweidimensionale Darstellung dargestellt, von der jedes Kästchen ein Pixel ist. Um ein Bild auf dem Computer darzustellen, ist es ausreichend, eine Pixeldarstellung zu schaffen, in der jedes Kästchen einen Wert enthält. Der in einem Kästchen enthaltene Wert ist auf eine bestimmte Anzahl von Bits kodiert, die die Farbe oder die Intensität des Pixels bestimmt; dies nennt man Kodierungstiefe (manchmal auch Farbtiefe genannt). Es gibt mehrere Standards der Kodierungstiefe :

• Bitmap schwarz und weiß: indem ein Bit in jedem Kästchen gelagert wird, ist es möglich, zwei Farben zu definieren, (schwarz und weiß).
• Bitmap 16 Farben oder 16 Graustufen: indem 4 Bits in jedem Kästchen gelagert werden, ist es möglich, 2⁴ Möglichkeiten der Intensität für jedes Pixel zu definieren, das heißt 16 Graustufen, die von Schwarz bis Weiß reichen oder aber 16 verschiedene Farben.
• Bitmap 256 Farben oder 256 Graustufen: indem ein Byte in jedem Kästchen gelagert wird, ist es möglich, 2⁸ Pixelintensitäten zu definieren, das bedeutet 256 Grauabstufungen, die von Schwarz bis Weiß reichen oder aber 256 verschiedene Farben.
• Farbpalette (colormap): dank dieser Methode ist es möglich, eine Palette oder eine Farbpalette zu definieren, die die Gesamtheit aller Farben beinhaltet. Diese können im Bild enthalten sein, mit jeder dieser Farben ist ein Index verbunden. Die Anzahl von Bits, die für die Kodierung aller Indizes der Palette bestimmt ist, bestimmt die Anzahl der Farben, die benutzt werden können. So ist es durch die Kodierung der Indizes auf 8 Bits möglich, 256 benutzbare Farben zu definieren, das bedeutet, dass jedes Kästchen der zweidimensionalen Darstellung, die ein Bild darstellt, eine Zahl beinhaltet, die den Index der zu benutzenden Farbe beinhaltet. So nennt man ein Bild mit indexierten Farben ein Bild, dessen Farben nach dieser Methode kodiert sind.
• « Echte Farben » (True color) oder « reelle Farben » : diese Darstellung ermöglicht die Darstellung eines Bildes durch die Definition jeder einzelnen Komponente (RGB, für rot, grün und blau). Jedes Pixel wird durch eine Ganzzahl dargestellt, die drei Komponenten beinhaltet; jede davon ist auf einem Byte kodiert, das bedeutet insgesamt 24 Bits (16 Millionen Farben). Es ist möglich, eine vierte Komponente hinzuzufügen, dadurch kann eine Informationen zur Transparenz oder Struktur hinzugefügt werden , jedes Pixel wird also kodiert auf 32 Bits.

Volumen eines Bildes

Um das Volumen eines Bildes (in Bytes) zu kennen, ist es wichtig, die Anzahl an Pixeln, die das Bild enthält, zu zählen, dies führt zur Ermittlung der Anzahl der Kästchen der Darstellung, also ihre Höhe multipliziert mit der Breite. Das Volumen des Bildes entspricht also der Anzahl von Pixeln, mit der das Volumen jedes einzelne dieser Elemente multipliziert.

Hier eine Berechnung für ein Bild in 640x480 in True color :

• Anzahl der Pixel:

  640 x 480 = 307200

• Gewicht eines Pixels

  24 bits / 8 = 3 Bytes

• Das Volumen des Bildes entspricht also  :

  307200 x 3 = 921600 Bytes 
  921600 / 1024 = 900 KB

Dies hebt die Menge an Videospeicher hervor, die Ihre Graphikkarte je nach Bildschärfe und Anzahl der Farben Ihres Bildschirms benötigt (Anzahl der angezeigten Punkte) und Anzahl der Farben. Das Beispiel zeigt so, dass eine Karte mit einem Minimum an 4 MB Videospeicher benötigt wird, um eine Auflösung von 1024x768 in true color anzuzeigen...

Transparenz

Die Transparenz ist ein Merkmal, durch das Niveau an Opazität der Elemente eines Bildes definiert werden kann, das bedeutet die Möglichkeit, durch das sich dahinter befindliche Bild der graphischen Elemente hindurchzuschauen.

Es gibt zwei Transparenzarten :

• Die einfache Transparenz gilt für ein indexiertes Bild und besteht darin, in einer Farbpalette eine der Farben als transparent zu definieren
• Die Transparenz pro Alpha-Schicht (oder auf Englisch canal alpha alpha channel) besteht darin, für jedes Pixel des Bildes ein Byte hinzuzufügen, das das Transparenzniveau definiert (von 0 bis 255). Die Vorgehensweise, einem Bild eine transparente Schichte hinzuzufügen, wird alpha blendinggenannt.