Raster

Ein Raster ist das grundlegende Abtastmuster, das in Kathodenstrahlröhren-Displays (CRT) und verwandten Abbildungssystemen verwendet wird. Der Elektronenstrahl fährt in horizontalen Linien über den phosphorbeschichteten Bildschirm, beginnt oben links, bewegt sich nach rechts, um eine Zeile zu erzeugen, springt dann nach links zurück und bewegt sich leicht nach unten, um die nächste Zeile zu erzeugen. Dies wiederholt sich, bis der Strahl jede Zeile von oben nach unten abgefahren hat, woraufhin er zurückgesetzt wird, um wieder zu beginnen. Ein vollständiger Durchgang von oben nach unten wird Frame genannt.

Die Dichte und Geschwindigkeit der Rasterzeilen bestimmen direkt die Bildauflösung und die Wahrnehmung von Flimmern. Im Fernsehen verwendeten Standard-NTSC-Systeme 525 Zeilen pro Frame, während PAL-Systeme 625 Zeilen verwendeten. Der Strahl muss diesen gesamten Scan 50 bis 60 Mal pro Sekunde durchführen (je nach regionalem Frequenzstandard), damit das menschliche Auge eine kontinuierliche Bewegung wahrnimmt und kein sichtbares Flimmern entsteht. Schnellere Abtastraten reduzieren Flimmern, erfordern aber höhere Bandbreite und schnellere Elektronik.

Nicht alle Rastersysteme tasten jede Zeile nacheinander ab. Das Zeilensprungverfahren teilt das Bild in zwei Felder auf: ungerade nummerierte Zeilen im ersten Feld, gerade nummerierte Zeilen im zweiten. Dies reduziert die Bandbreiteanforderungen um die Hälfte, während Auflösung und Flimmerleistung erhalten bleiben. Progressive Abtastung hingegen zeichnet in jedem Frame jede Zeile der Reihe nach nach, ein Verfahren, das zum Standard bei Computermonitoren und modernen Displays wurde.

Dieser Unterschied ist wichtig in der Industriesteuerung und Displaytechnik. Rasterdisplays sind Gitter mit fester Auflösung, wobei jedes Pixel unabhängig angesteuert wird. Vektordisplays zeichnen dagegen Linien und Kurven direkt, indem sie den Elektronenstrahl in jede Richtung bewegen. Vektorsysteme wurden in Oszilloskopen und einigen spezialisierten Grafikterminals verwendet, weil sie scharfe Linien in beliebigen Maßstäben darstellen konnten. Rastersysteme setzten sich durch, weil sie fotografische Bilder natürlich verarbeiten und sauber auf speicherbasierte Framebuffer abbilden. Heute sind fast alle Displays rasterbasiert und nutzen aktive Matrix-LCD oder LED-Arrays anstelle von Elektronenstrahlen, aber die Abtastlogik und Nomenklatur bestehen fort.

Der Begriff stammt vom lateinischen rastrum, das Rechen oder Kamm bedeutet, eine Anspielung auf das kammähnliche Muster paralleler Linien. In der modernen Elektronik ist das Verständnis der Raster-Grundlagen wesentlich, wenn man mit Legacy-CRT-Geräten, Videostandards und allen Systemen arbeitet, die die Bilderzeugung mit der Hardware-Abtastung synchronisieren müssen. Frame-Synchronisationssignale, horizontale und vertikale Synchronisationsimpulse sowie Austastintervalle existieren alle, um die mechanischen oder elektrischen Beschränkungen des Rasters zu bewältigen.