Das Ausgabewerk
Das Ausgabewerk ist das Gegenstück zum Eingabewerk: Es verwandelt Bitmuster aus dem Speicher wieder in etwas, das wir wahrnehmen können – Licht, Schall oder Bewegung. Das wichtigste Ausgabegerät ist der Bildschirm.
Vom Speicher zum Bild
Ein Bild auf dem Bildschirm ist für den Computer nichts anderes als eine lange Liste von Zahlen im Bildspeicher (Framebuffer) der Grafikkarte. Für jedes Pixel ist dort seine Farbe gespeichert. Der Monitor liest diesen Speicher viele Male pro Sekunde aus (Bildwiederholrate, z. B. 60 Hz) und stellt ihn dar.
Pixel und Subpixel
Ein Bildschirm besteht aus einem Raster winziger Bildpunkte, den Pixeln. Jedes Pixel besteht wiederum aus drei Subpixeln in Rot, Grün und Blau. Durch unterschiedlich helles Leuchten der drei Subpixel entsteht jede Farbe (additive Farbmischung). Vergrößere das Bild und tippe einzelne Pixel an:
Ausgewähltes Pixel (8 | 4)
| Rot | 255 | 11111111 |
|---|---|---|
| Grün | 255 | 11111111 |
| Blau | 255 | 11111111 |
Jedes Pixel besteht aus drei Subpixeln (Rot, Grün, Blau). Mit je 8 Bit (0–255) pro Farbe ergeben sich 2²⁴ ≈ 16,7 Millionen Farben.
Wie viel Speicher braucht ein Bild?
LCD und OLED
| LCD | OLED | |
|---|---|---|
| Licht | eine Hintergrundbeleuchtung leuchtet ständig | jedes Subpixel leuchtet selbst |
| Farbe | Flüssigkristalle wirken als „Lichtventile“, Farbfilter färben das Licht | organische Leuchtdioden in Rot, Grün, Blau |
| Schwarz | nie ganz schwarz (Licht dringt durch) | echtes Schwarz (Pixel aus) |
| Einsatz | Monitore, günstige Displays | Smartphones, hochwertige Fernseher |
Weitere Ausgabegeräte
- Lautsprecher: Ein D/A-Wandler (Digital-Analog-Wandler) macht aus Zahlenwerten eine schwankende Spannung, die die Membran bewegt.
- Drucker: setzt Bildpunkte aus Tinte oder Toner aufs Papier – subtraktive Farbmischung mit Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz.
- Aktoren: Motoren, LEDs, Relais – etwa in Robotern oder im Smart Home.
VertiefungWarum Grafikkarten einen eigenen Prozessor haben
Für jedes Bild müssen Millionen Pixel berechnet werden – bei Spielen sogar mit Licht, Schatten und 3D-Geometrie. Eine CPU arbeitet Befehle nacheinander ab (siehe Bewertung der Von-Neumann-Architektur). Eine GPU besitzt dagegen tausende kleine Rechenkerne, die gleichzeitig viele einfache Rechnungen ausführen. Das macht sie heute auch für künstliche Intelligenz so wichtig.