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Was die Farben des Retina-Display so brillant macht

28.03.2012 | 07:07 Uhr |

Nicht nur die hohe Bildschirmauflösung begeistert Nutzer des neuen iPad, sondern auch dessen brillante Farben. Ein Experte erklärt, wie Apple diese Brillanz erreicht hat.

01 iPad Aufmacher
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Nicht nur die Retina-Auflösung des Displays ist für die Bildqualität des iPad wichtig, auch die Farbwiedergabe spielt eine wichtige Rolle. Der Monitor-Spezialist Jeff Yurek hat sich in den letzten Tagen intensiv mit Apples neuem Display beschäftig und mehrere Messungen vorgenommen. Dabei erklärt er, wie Apple gelungen ist, bessere Farben auf das neue iPad zu bringen. Apple habe einige technische Verbesserungen an der Hardware vorgenommen und etwa die Ebene von Pixeln und Leitungen voneinander getrennt. Der bessere Farbeindruck entstehe zudem dadurch, dass die Subpixel des neuen iPad ihre Farben nicht mehr so stark vermischen wie die des Vorgängers. Die technischen Änderungen seien mit ein Grund, warum das neue iPad dicker und schwererer geworden ist - und mehr Strom verbraucht.

Hintergrund: Das Display im iPad ist im Grunde genommen ein LCD-Bildschirm. Die näheren Details und technische Charakteristika sowie die genauen Angaben zum Hersteller gibt Apple leider nicht bekannt, die Spezialisten von iFixit haben Hinweise auf eine Fertigung bei Samsung gefunden. Alle LCD-Monitore funktionieren ungefähr gleich: Auf der untersten Ebene des Monitors ist eine Reihe von LED-Lampen als Lichtquelle eingebaut. Damit sich das Licht ebenmäßig auf der ganzen Oberfläche verteilt, sind einige dünne Folien notwendig, die als Lichtleiter und Lichtschirme dienen. Auf dieser Ebene sieht das Bild immer gleich aus: Eine weiße beleuchtete Fläche wie beispielweise eine leere Seite in Word. Damit der Nutzer Farben sowie Licht und Schatten auf dem Bildschirm sieht, ist eine weitere Ebene notwendig. Auf den ersten Blick sieht diese Ebene wie ein gewöhnliches Glas aus, besteht aber aus mehreren Schichten. Damit man am solchen Monitor die Helligkeit steuern kann, sind von beiden Seiten Polarisationsfilter eingebaut. Sie beide zusammen funktionieren wie eine Blende: Der erste bricht den Lichtstrahl in zwei und leitet beispielweise nur den Teilstrahl auf der senkrechen Achse. Der andere Filter kann aber nur den Strahl auf der waagerechten Achse weiterleiten. Man hat also ein schwarzes Bild, da die beiden Teilstrahlen von den zwei Filtern absorbiert sind.

Zwischen diesen zwei Filtern gibt es eine dünne Schicht. Sie besteht aus sehr kleinen Glaskugeln (Durchmesser 5 Mikron) und organischen Molekülen, auch Flüssigkristalle genannt. Die Flüssigkristalle haben eine interessante Eigenschaft, den Lichtstrahl unter einem bestimmten Winkel zu reflektieren. So bekommt der Lichtstrahl eine Drehung ähnlich wie eine Spirale, wenn er mehrere solche Kristalle durchläuft. Die Flüssigkristalle dienen als Vermittler zwischen den zwei Polarisationsfiltern, indem sie die Richtung des Teilstrahls vom ersten Filter so drehen, dass er auch durch das zweite weitergeleitet wird. Die Ausrichtung von den Flüssigkristallen kann man durch Spannung kontrollieren: Stehen die Kristalle unter Strom, richten sie sich in eine Gerade, der Lichtstrahl wird nicht gedreht und kann so den zweiten Polarisationsfilter nicht mehr passieren. So wird die Helligkeit auf dem Bildschirm reguliert.

Um die Farben wiederzugeben, hat ein LCD-Monitor noch eine weitere Schicht. Sieht man sie sich unter einem Mikroskop an, merkt man, dass diese Schicht aus winzigen farbigen Punkten besteht, den sogenannten Pixeln. Ein ganzer Pixel setzt sich aus drei Sub-Pixeln zusammen (blau, rot, grün - RGB-Modus (Red, Green, Blue)).

Es ist höchstwahrscheinlich, dass an dieser Ebene Apple die meisten Neuerungen vorgenommen hat. Zum einen hat sich die Dichte von einzelnen Pixeln vervierfacht. Eine andere Veränderung besteht in der Struktur der Pixel-Schicht. In den herkömmlichen Monitoren sind einzelne Pixel mit Transistoren und Leitungen versehen, die es ermöglichen, jeden Pixel separat zu steuern und so die Farben genau wiederzugeben. Sie befinden meistens auf einer Ebene. Im neuen iPad hat Apple diese Ebenen von Pixeln und Leitungen getrennt. Deswegen ist das neue iPad minimal dicker und schwerer geworden.

Jeff Yurek hat zudem herausgefunden, dass Apple anscheinend die Farbfilter und deren Funktionalität deutlich verbessert hat. Farbfilter sind für reine Farben verantwortlich. Damit sich das Licht von benachbarten Subpixeln nicht vermischt und so den Gesamteindruck der Farbe nicht verfälscht, ist zwischen einzelnen Subpixeln eine sogenannte schwarze Matrize eingebaut, die das Rot, Blau, Grün von einander trennt (siehe Zeichnung , Seite 120). Yurek hat einige Messungen vorgenommen und herausgefunden, dass die Grundfarben am neuen iPad klarer sind als auf dem iPad 2. Die Vergleichsmessungen zeigen, dass beim alten Modell mit Blau noch Grün durchscheint und so die Farbe mit leichtem Aquamarin-Ton entsteht. Auf dem iPad 3 dagegen scheint nur das pure Blau durch.

Die besseren Farbfilter tragen nach der Meinung von Yurek erheblich zu dem Stromverbrauch bei. Dies hat rein physikalische Gründe: Ein besserer Filter ist zwangsläufig enger, damit nur die gewünschte Grundfarbe durchgeht. Das Gesamtbild wird dadurch dunkler. Die Helligkeit wird dann durch die Lampen im Hintergrund kompensiert, die dann mehr Strom verbrauchen.

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