Hobbythek - Volle Kanne - TechniThek


TechniThek

Flach ... flacher ... LCD

Als die Bilder laufen lernten ...
Schon weit über 100 Jahre ist es her, als die "Bilder laufen lernten". Möglich wurde das durch Einführung des Cinématographen, also dem Kinoprojektor, im Jahre 1895. Auch die späteren Schmalfilm-Projektoren "Super-8" für den Hausgebrauch funktionierten nach einem ähnlichen Prinzip:
Der Filmstreifen aus Zelluloid besteht aus aneinander gereihten Einzelbildern, die mit mindestens 18 Bildern pro Sekunde abgespielt werden. Das entspricht einer Streifenlänge von ca. 8 cm. Aufgrund der Trägheit des Auges verschmelzen diese zu einem bewegten Bild. Man kennt das auch vom Daumenkino.

Beim Fernsehen werden - im Gegensatz zur Filmprojektion - die bewegten Bilder und Töne per Kabel oder Funkwellen und vor allem in Echtzeit übertragen. Der Weg zwischen Sender und Empfänger geschieht also ohne Zeitverlust.

Eine Fernsehröhre funktioniert nach dem Prinzip der sogenannten Braun'schen Röhre - benannt nach dem Erfinder Ferdinand Braun. Zunächst werden innerhalb von 3 Kathoden Elektronen erzeugt und beschleunigt. Die 3 Elektronenstrahlen werden dann durch Magnetfelder gezielt abgelenkt und auf den Schirm geleitet. Dort treffen die Strahlen wahlweise auf  rote, grüne oder blaue Leuchtstoffpunkte. An einer ausgebauten Ablenkeinheit kann man die 3 Austrittsöffnungen der Elektronenstrahlen und die Ablenkspulen erkennen.
Die sogenannte Lochmaske ist gewissermaßen ein feines Metallsieb. Diese sorgt dafür, dass jeder Elektronenstrahl immer nur die Bildpunkte der ihm zugeordneten Farbe trifft.

Die magnetische Strahlablenkung lässt sich übrigens nachweisen, indem man einen Dauermagneten in die Nähe des Fernsehers bringt. Es entstehen farbige Verzeichnungen. Diesen Versuch sollte man aber nicht zu Hause durchführen. Es sei denn, man verfügt über eine sog. Entmagnetisier-Drossel (s. Bezugsquellen).

Der Bildaufbau erfolgt übrigens zeilenweise (625 Zeilen) und zwar in Form von Halbbildern. Beim europäischen PAL-Standard (Phase-Alternation-Line-Verfahren) werden pro Sekunde 50 Halbbilder abgebildet - macht also 25 Vollbilder pro Sekunde. Dies sind also 7 Bilder mehr, als beim Super-8-Projektor.

Bei den 100-Hertz-Fernsehern werden durch einen technischen Trick zusätzlich Zwischenbilder errechnet und abgebildet. Dadurch wird das Zeilenflimmern reduziert.

Der schnelle Bildwechsel wird z.B. sichtbar, wenn man das Fernsehbild mit einer kurzen Verschlusszeit abfotografiert, d.h. mit 1/25 Sekunde oder niedriger. Der dunkle Balken kommt deshalb zustande,  weil das Vollbild noch nicht fertig aufgebaut wurde. Ist die Belichtungszeit länger als 1/25 Sekunde, ist das Foto streifenfrei.
Ein vergleichbarer Effekt entsteht, wenn man das Fernsehbild durch einen rotierenden Lüfterpropeller betrachtet. Bei einer bestimmten Umdrehungszahl wird ebenfalls ein schwarzer Balken sichtbar.


Stippvisite im Fernseh-Museum
Film- und Fernsehtechnik sind eine faszinierende Welt. Und was gibt es da Spannenderes als der Gang ins Museum ?

Das Rundfunkmuseum in Fürth (Informationsquellen) befindet sich heute auf dem Gelände der Grundig-Zentrale. Auf einer Ausstellungsfläche von über 1.000 m² lässt sich die beeindruckende Geschichte des Rundfunks verfolgen- die gesamte Entwicklung von den Anfängen bis heute. Historische Technik, von alten Radioapparaten aus der Zeit der Großeltern bis hin zu außergewöhnlichen Fernsehgeräten und Grammophonen. Z.B.: Nipkow-Scheibe, TV 1933 mit 90 Zeilen Bild, Stand-TV Mitte 1930er mit Spiegelbetrachtung, Farb-TV-Funktionsmodell, Schlitzmaskenmodell, Flachbildschirm.


Quantensprung: Der Flachbildschirm
Fernsehtechnik hat mich schon immer begeistert. Deshalb habe ich schon 1978 ein Buch über "Die Welt des Fernsehens" heraus gebracht. Bereits damals habe ich die Zeichen der Zeit richtig gedeutet und im letzten Kapitel die Einführung der Flachbildfernseher prognostiziert.
Zur damaligen Zeit waren flache Displays höchstens von Taschenrechnern (Bezugsquellen) bekannt.
In den 1990er Jahren kamen dann die ersten Flachbild-Monitore für PCs auf den Markt.

Inzwischen erfreuen sich die eleganten Flachmänner wachsender Beliebtheit. So werden seit 2006 schon weitaus mehr Flachbild-Fernseher verkauft als Röhrengeräte. Zum Boom beigetragen hat nicht zuletzt auch die Fußball-WM 06. Im Studio hatten wir sogar einen Original-WM-Fußball (adidas, s. Bezugsquellen).
Neben der sogenannten Plasma-Technik, liegen vor allem die preiswerteren LCD-Fernseher in der Gunst der Zuschauer.

LCD steht für Liquid Crystal Display und heißt übersetzt "Flüssig-Kristall-Anzeige". Aber was sind eigentlich "Flüssig-Kristalle"? Rein äußerlich ist ein Flüssig-Kristall eine eher unscheinbare trübe Flüssigkeit. Chemisch gesehen handelt es sich aber um eine organische Substanz, die sowohl die Eigenschaft einer Flüssigkeit als auch die von Kristallen besitzt. Das Besondere ist, dass sich die Kristall-Moleküle unter dem Einfluss von elektrischen Spannungen verändern können.

Diese Eigenschaft macht man sich beim Flüssigkristall-Bildschirm zunutze:
Zunächst wird einfallendes Licht durch einen Polarisationsfilter geschickt. Einen Polfilter kann man sich wie eine Harfe vorstellen, die das Licht in viele parallele Ebenen schneidet.
 
Das polarisierte Licht fällt dann auf eine dünne Schicht aus Flüssigkristallen. Mit Hilfe von transparenten Elektroden werden die Flüssigkristall-Moleküle gezielt angesteuert und mehr oder weniger verdreht. Auf diese Weise lässt sich die Lichtdurchlässigkeit gewissermaßen an- und abschalten, also zwischen hell und dunkel wechseln. Die Farben entstehen schließlich durch rote, grüne und blaue Farbfilter.

Während beim Röhrenfernseher ein einziger Elektronenstrahl jeden einzelnen Bildpunkt anregt, also 50 Mal pro Sekunde "wieder kommt", verfügt beim LCD-Fernseher jeder Pixel über eine eigene Ansteuerung. Aus diesem Grunde sind die Flachbildfernsehr flimmerfrei. Im obigen Experiment würden also keine Querbalken entstehen.

Dass das ausgestrahlte Bild eines LCD-Fernsehers wirklich polarisiert ist, lässt sich mit einem einfachen Experiment belegen. Einen Polfilter kennt jeder Fotograf. Damit lassen sich z.B. Spiegelungen an Fensterscheiben beseitigen. Hält man den Filter in einer bestimmten Ausrichtung vor den Fernseher kann das Licht ungehindert passieren. Verdreht man den Filter um 90 Grad, wird das polarisierte Licht gesperrt.

Das ausgebaute LCD-Display hat gerade mal eine Stärke von etwa zwei Zentimetern. Im Vergleich zu den klobigen Bildröhren ist das schon fast unglaublich. Der hintere Teil besteht aus der Beleuchtung. Das sogenannte Panel mitsamt Polfilter und Flüssigkristall-Schicht  ist ca. zwei Millimeter dick. An der Kante befindet sich die Ansteuerung der Elektroden. Mit Hilfe von Dünnfilmtransistoren (TFTs) kann so jeder einzelne Bildpunkt angesteuert werden. Im Falle des "TechniSat-HD-Vision" sind das immerhin 1366 X 768 Pixel, also über eine Million.


HD, HD-ready, Full-HD
Eine Zeilenanzahl von über 720 macht das Display übrigens "HD-tauglich". D.h. das Gerät kann hochauflösendes Fernsehen, sprich "High Definition", darstellen. Auch erkennbar am "HD-ready"-Logo. Zur Erinnerung: Beim klassischen PAL-Standard sind es nur 625 Zeilen.
Sendungen im PAL-Format werden selbstverständlich so umgerechnet, dass die Bilder den kompletten Schirm füllen. Bei modernen Flachbildfernsehern funktioniert das nahezu verlustfrei.


Mit "HD-TV" werden Fernsehbilder feiner gezeichnet, und Details, die beim PAL-Verfahren verloren gehen, werden sichtbar. Außerdem gewinnen räumliche Darstellungen mehr Tiefe.

Die sogenannte "Full-HD"-Technik besticht übrigens durch sagenhafte 1920 mal 1080 Pixel. Meines Erachtens lohnt sich die Investition aber nur bei Geräten oberhalb der 40-Zoll-Klasse, also ab einer Diagonalen von über 100 Zentimetern.

Voraussetzung für HD-Genuss sind Sendungen, die im 16:9-Format und in HD-Qualität ausgestrahlt werden. Weiterhin benötigt man zur Zeit noch einen externen HD-TV-Empfänger, z.B. den Satelliten-Receiver "DigiCorder HDS2". Dieser wird einfach über das sogenannte HDMI-Kabel angeschlossen.
Das Gerät ist in der Lage, die extrem hohe Bildauflösung und die damit verbundenen hohen Kompressions- bzw. Datenraten (bis max. 10 Giga-Bit pro Sekunde) optimal zu verarbeiten. Man spricht hier vom digitalen "MPEG-4-Standard". Alternativ können aber auch Filme auf Blu-ray-Discs bzw. HD-DVDs mit Hilfe von entsprechenden Abspielgeräten hochauflösend bewundert werden.


LCD im Test
Inzwischen ist übrigens auch die ein oder andere Kinderkrankheit so gut wie auskuriert. Man denke z.B. an den recht eingeschränkten Betrachtungswinkel: Bewegt sich der Zuschauer nur wenig aus der frontalen Position heraus, nimmt die Qualität im Vergleich zu den Röhrengeräten rapide ab. Heutzutage ist der Kontrast aber deutlich weniger von der Position des Zuschauers abhängig.

Ein anderes Problem war der sogenannte "Kometenschweif-Effekt". Bei den LCD-Geräten der ersten Generation waren die Schaltzeiten der einzelnen Bildpunkte zu träge. Das bedeutet: Bei schnellen Bewegungen, z.B. bei Fußballspielen oder Laufschriften kamen die Pixel nicht mehr hinterher sondern verschwammen. Mittlerweile liegen die Schaltzeiten aber bei unter zehn Millisekunden.

Mit Hilfe einer speziellen "Test-Bild-DVD" (Bezugsquellen) kann die Bildwiedergabe eines LCD-Fernsehers optimal überprüft werden. Beim sogenannten "Pendel-Test" kann man gut erkennen, dass sogar die schnelle Pendelspitze kaum noch Schlieren zeigt. Die rot/blauen Farbfelder mischen sich nicht zu violett.
Nehmen Sie zum Kauf eines LCD-Fernsehers die "Test-Bild-DVD" einfach mit in Laden und testen Sie vor Ort.

Vollgepackt mit Know-How
LCD-Fernseher enthalten bereits die Digitalreceiver für Satellit, Kabel und terrestrischen Empfang. Auch Radioempfang ist möglich. Externe Set-Top-Boxen sind nicht nötig. Verlustreiche Kabelverbindungen entfallen und es muss zwischendurch keine analoge Umwandlung erfolgen.

Im Vergleich zu früheren Geräten ist auch der Videotext schneller geworden. Der häufig nervende Suchlauf zu den gewählten Seiten dauert nicht mehr so lange.

Ich persönlich möchte z.B. nicht mehr auf die integrierte Festplatte verzichten. Spontane Aufnahmen und zeitversetztes Fernsehen (Time-Shifting) werden dadurch möglich.
An dieser Stelle möchte ich es mir nicht nehmen lassen, den Nobelpreisträger für Physik 2007, Herrn Professor Peter Grünberg vom Forschungszentrum Jülich, herzlich zu gratulieren. Dank seiner Entdeckung, des sogenannten Riesen-Magneto-Widerstands (GMR), können die kleinen Festplatten Datenmengen im Gigabereich speichern. Auf eine 160-Giga-Byte-Platte passen z.B. 70 Stunden Film in höchster Qualität. Da sag ich nur: "Chapeau!"

Mein Fazit: Klarer Fall, die Flachen greifen an! Die heutigen LCD-Fabrikate sind platzsparend, unempfindlich gegen magnetische Störungen und bieten ein brillantes, kontrastreiches Farbbild ohne Pixelfehler. Mit einer Leistungsaufnahme von  ca. 150 Watt sind sie vergleichsweise genügsam. Das Technisat-Modell besitzt übrigens einen "echten Netzschalter", der das Gerät komplett vom Netz trennt. Das ist nicht immer selbstverständlich.


Der TechniTipp: Auf Tuchfühlung gehen
"Scharf, schärfer, digital", heißt es in einem Technisat-Slogan. Das gilt natürlich nur bei einem sauberen Display. Leider haben alle Bildschirme die Eigenschaft sich mehr oder weniger elektrostatisch aufzuladen. Der Staub wird geradezu magisch angezogen. Ähnlich wie Styropor an einem Luftballon haften bleibt.
Ein anderes Problem sind Fingerabdrücke und Nikotinbeläge.

Leider besteht die Oberfläche von LCD-Schirmen nicht - wie oft behauptet - aus Glas, sondern aus speziellen Kunststoff- und Antireflex-Beschichtungen. Diese sind relativ weich und äußerst empfindlich gegenüber Alkohole und Lösungsmittel. Glasreiniger und Spiritus sind tabu.

Mein Tipp: Machen Sie Ihren LCD-Reiniger doch einfach selbst.

Nehmen Sie zunächst 150 ml destilliertes Wasser. Das ist entkalkt und hinterlässt keine Ränder. Da hinein geben Sie einfach 3 ml bzw. 1 TL Spülmittel ohne hautpflegende Zusätze, sowie 5 Tropfen ätherisches Orangenöl (Bezugsquellen). Das duftet nicht nur frisch, sondern wirkt zusätzlich fettlösend. Gut umrühren und am besten in eine Sprühflasche geben.
Wer möchte kann so eine Reinigungsflüssigkeit aber auch fertig kaufen.

Zur Reinigung sollte der Fernseher ausgeschaltet und abgekühlt sein. Einfach ein paar Sprühstöße auf ein weiches Mikrofasertuch geben und mit sanftem Druck und in kreisenden Bewegungen abreiben.

Bleibt zu wünschen, dass Sie nach diesem Tipp nicht länger "in die Röhre", sondern auf den Flachbildfernseher gucken.


Idee, Text & Experimente: Horst Minge und Jean Pütz

Bezugs- und Informationsquellen:

Eine Vielzahl an hochqualitativen Artikeln aus der Antennen- und Satellitenempfangstechnik bietet das weltweit organisierte Unternehmen SCHWAIGER.
Die in der Sendung gezeigten Kabel und LNBs können Sie hier beziehen:

Schwaiger GmbH
Würzburger Straße 17
90579 Langenzenn

Telefon: +49 (0) 9101 702-0
www.schwaiger.de

Polarisationsfilter:
Heliopan Lichtfilter-Technik Summer GmbH
Drosselgasse 4
82166 Gräfelfing
Tel.: 089-8543006
www.heliopan.de

WM-Stimmung im Studio: Original WM-Fußball (Bezugsquellen) WM-Stimmung im Studio: Original WM-Fußball (Bezugsquellen)