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22.06.2009
Folge 173

ePaper für das Buchgefühl

Elektronisches Papier oder e-Paper versucht Tinte/Farbe auf Papier  nachzuempfinden. E-Paper reflektiert das Licht wie normales Papier. Texte oder Bilder werden dauerhaft angezeigt, ohne dass dafür eine Erhaltungsspannung erforderlich ist. Die Anzeige kann jedoch zu einem späteren Zeitpunkt geändert werden. Elektronisches Papier ist ähnlich wie normales Papier biegsam. Mittlerweile werden verschiedene Technologien entwickelt und erste Produkte angeboten. Den höchsten Bekanntheitsgrad hat wahrscheinlich das Kindle, der e-Book Reader von Amazon. Aber andere Anbieter stehen in den Startlöchern um portable elektronische Medien zu präsentieren, die Zeitung, Magazin und Buch in Papierähnlicher Qualität darstellen. Zudem wird mittelfristig die Integration von Animationen und Videos auf Seiten möglich sein. Ein neues, bisher unbekanntes Feld für die Medienmacher.



Die Technologien für e-Paper sind garnichtmal so neu. Gyricon, der Vorreite wurde um 1970 im Xerox-Parc Entwickelt. Die Institutsleitung gab aber dem zum gleichen Zeitpunkt entwickelten Ethernet den Vorrang und so verschwand das elektronische Papier in den Archiven. Als in den 1990-er Jahren E-Ink seine Lösung präsentierte, holte man bei Xerox die verstaubten Unterlagen wieder aus dem Archiv, ohne allerdings bis heute ein wirkliches Serienprodukt auf den Markt bringen zu könne. die bekannten Reader, der Amazon-Kindle, der Cool-Reader und der Sony Reader basieren nämlich auf der E-Ink Technologie.

Gyricon  
Nick Sheridon hatte in den 1970er Jahren am Palo Alto Research Center der Firma Xerox zuerst elektronisches Papier entwickelt. Es nannte sich Gyricon (http://www2.parc.com/hsl/projects/gyricon/) und besteht aus einer dünnen Schicht transparenten Plastiks, das Millionen von kleinen Kugeln enthält, ähnlich Tonerkugeln. Jede Kugel befindet sich in einer ölgefüllten Hülle, wodurch sie sich frei drehen kann. Die Kügelchen sind zweifarbig (zum Beispiel schwarz und weiß) und bipolar statisch geladen. Wenn an der Oberfläche des Blattes eine elektrische Spannung angelegt wird, richten sich die Kugeln so aus, dass die entsprechende Farbe zur Oberfläche zeigt. Das so erzeugte Bild bleibt auch dann noch bestehen, wenn keine Spannung mehr anliegt. Eine extra für die Weiterentwicklung Der Technologie gegründete Firma, die  Gyricon LLC aus wurde Ende 2005 wieder geschlossen, weil kein Lieferant gefunden wurde, der das Material für die Rückseite der Anzeigen für weniger als 10 Dollar pro Quadratfuß anbieten konnte. Xerox vergibt jedoch weiterhin Lizenzen der Technologie.

Elektrophorese   (E-Ink)
In den 1990er Jahren verwendete Joseph Jacobson für eine andere Art kleine Mikrokapseln. In denen schwammen elektrisch geladene weiße Teilchen in gefärbtem Öl. In früheren Versionen kontrollierte der Stromfluss, ob die weißen Partikel an der Oberseite der Mikrokapsel (also für den Betrachter sichtbar) waren oder ob sie unten blieben, sodass der Betrachter an diesem Punkt die dunklere Farbe des Öls sah. Das war im Grunde eine Wiederaufnahme der auf Elektrophorese basierenden Bildschirmtechnologie (EPD, electrophoretic display device). Die Verwendung von Mikrokapseln erlaubte allerdings, flexibles Plastik anstelle von Glas als Trägermaterial zu verwenden. Es gibt verschiedene Ansätze der Herstellung von elektronischem Papier. Inzwischen forscht eine größere Anzahl von Firmen auf diesem Gebiet. Vermarktet wird die Technologie von E-Ink (http://www.eink.com/).


Elektrobenetzung (Electrowetting)  
Der Philips-Firmenableger „Liquavista“ entwickelt eine Displaytechnik, bei der eine gefärbte Öl- und eine Wasserschicht übereinanderliegen. Die Lichtdurchlässigkeit der einzelnen Bildpunkte wird dabei beeinflusst, indem die Oberflächenspannung mittels angelegter elektrischer Spannung verändert wird. Damit sollen sich farbige und schnelle reflektive Anzeigen mit hohem Kontrast und geringem Energieverbrauch herstellen lassen

Ein internationales Forscherteam an der University of Cincinnati (UC) (http://www.uc.edu) hat mit der "Electrofluidic Display" -Technologie (EFD) einen Ansatz für farbiges E-Papier entwickelt Die Farbbrillanz der Technologie könne laut UC erstmals mit klassischen Printmedien mithalten, was gerade für elektronische Zeitschriften von großem Wert sein könnte. Zur Kommerzialisierung der Technologie wurde das Start-up Gamma Dynamics (http://www.gammadynamics.net)  gegründet, das Herstellungskosten von weniger als zehn Dollar pro 1.000 Quadratzentimetern anstrebt.

OLED
Forscher an der University of Tokyo (http://www.u-tokyo.ac.jp) haben ein OLED-Display entwickelt, das sich durch eine sehr hohe Flexibilität auszeichnet und beispielsweise anziehbare Geräte ermöglichen könnte. Das Display kann um 30 bis 50 Prozent gedehnt und über eine Halbkugel gespannt werden, ohne mechanische oder elektrische Schäden davon zu tragen, so die Forscher.  Möglich machen das in Gummi eingebettete Kohlenstoff-Nanoröhren, die eine äußerst elastische Verkabelung ergeben. Damit haben die Forscher OLEDs und organische Transistoren verschaltet. Ein weiterer Vorteil des Gummi-Leiters ist, dass er zum Druck geeignet ist. Das verspricht geringe Herstellungskosten.

Das prototypische OLED-Display der Wissenschaftler kann etwa gefaltet oder auch zerknittert werden, ohne Schaden zu nehmen. Zwar handelt es sich derzeit noch um ein Monochrom-Display mit wenigen Pixeln Auflösung, doch weist es den Weg zu neuen Anwendungen. Möglich gemacht hat den Prototypen das neue Leitermaterial der Forscher, das ihren Angaben zufolge problemlos auf mehr als die doppelte Länge gedehnt werden kann und dabei eine hohe Leitfähigkeit behält. Abseits von Displays sind auch diverse andere Anwendungen des Materials denkbar, etwa für künstliche Haut in Verbindung mit geeigneten Sensoren.

Bistabile LCD  - Color active Matrix electrophoretic Displays" (EPD)
Einige Firmen produzieren elektronisches Papier auf Basis von bistabilen LCDs. Diese ermöglichen ein neutrales Weiß bei hoher Albedo (Oberflächenreflektion) und Auflösungen bis zu 200 dpi. Der Einsatz von Nano-Kohlenstoffröhren statt herkömmlicher Kristalle erlaubt es elastische Displays zu entwickeln.

Das südkoreanische Technologieunternehmen Unidym (http://www.unidym.com)  hat ein farbiges e-Paper mit einer Bilddiagonale von 14,3 Zoll vorgestellt. Die Unidym-Techniker sind bei der Realisierung des nun als Prototyp vorliegenden biegsamen Displays eine Kooperation mit Samsung Electronics eingegangen. Die technologische Basis bilden transparente Elektroden, die aus Karbon-Nanoröhren gefertigt sind.

Die Karbon-Nanoröhren ersetzen bei der Unidym-Entwicklung die in LC-Displays verwendeten Flüssigkristalle. Im Gegensatz zu LCDs lassen sich auf diese Weise flexible Displays konstruieren. Außerdem kommen diese Bildschirme ohne Hintergrundbeleuchtung aus, da die Darstellung auf der Reflexion von Licht basiert. Sind die Röhrchen durch eine angelegte Spannung einmal ausgerichtet, so behalten sie diese Lage auch, wenn keine weitere Energie zugeführt wird. Somit ist ein äußerst energiesparender Betrieb möglich, denn auf dem Display angezeigte Inhalte bleiben auch dann dargestellt, wenn die Stromzufuhr unterbrochen ist.

Eingesetzt soll die neue Bildschirmtechnologie in diversen mobilen Anwendungen werden. Durch den sehr stromsparenden Betrieb und durch die Flexibilität des Displays eigne es sich für die Anwendung als elektronische Zeitung. Erste Versuche in diese Richtung gibt es bereits in Deutschland sowie in Frankreich.

Eine breite Vielfalt von Lesegeräten erblickt langsam den Markt. Hier eine kleine Auswahl.

Amazon Kindle
Das Kindle ist der erster e-Book Reader der jedenfalls in den USA für den Massenmarkt zur Verfügung steht. Die ersten beiden Versionen sind mit einem 6 Zoll Display mit E-Ink Technologie ausgestattet. Der neu vorgestellte DX verfügt über eine fast 10 Zoll Anzeige. Zwar hat Amazon damit bereits die dritte Version seines E-Readers Kindle vorgestellt, doch fehlt dem Gerät nach wie vor die Farbe. Das dürfte sich dieses Jahr nicht mehr ändern. Denn der Display-Hersteller Prime View International (PVI) (http://www.pvi.com.tw), der die Displays für den neuen Kindle DX gefertigt haben soll, wird erst 2010 elektrophoretische Displays mit Farbe herstellen.

Nicht nur in Sachen Farbe muss sich Amazon indes auf immer schärfere Konkurrenz gefasst machen. PVI-Chairman Scott Liu zufolge wird angesichts des extra großen Kindles erwartet, dass Sony im weiteren Jahresverlauf seinerseits mit größerformatigen E-Book-Readern kontern wird, um sich Marktanteile zu sichern.

Farb-E-Book-Reader "FLEPia"
Der  FLEPia von Fujitsu Frontech (http://www.frontech.fujitsu.com/en/) und Fujitsu Laboratories verspricht E-Book in Farbe. Er wird jedoch zunächst nur in Japan angeboten. Bis zu 260.000 Farben kann das Acht-Zoll-Gerät laut Hersteller in HD-Auflösung darstellen, doch auch eine geringere Farbtiefe für einen schnelleren Seitenaufbau ist möglich.

Das FLEPia ist 12,5 Millimeter dick und wiegt 385 Gramm. Die Bedienung erfolgt mittels eines Touchscreens. Die Auflösung beträgt 768 mal 1.024 Pixel. Der Bildaufbau dauert bei einer Farbtiefe von 64 Farben 1,8 Sekunden. Bei vollem Ausschöpfen der Farbmöglichkeiten benötigt ein Seitenwechsel allerdings acht Sekunden. Das Gerät bietet die Möglichkeit, Content drahtlos via Bluetooth oder WLAN zu beziehen.

Plastic Logic
Der Reader der Dresdener Plastic Logic basiert auf der E-Ink Technologie. Anders als im Kindle ist die Ansteuerelektronik aus Plastik statt aus Silizium. Das extrem dünne Display ist deshalb sehr nachgiebig und damit unempfindlich selbst gegen grobe mechanische Belastungen. Der Reader ist mit einem ungefähr DIN-A4-großen Bildschirm ausgestattet. Produktionsstart in Dresden wird Anfang 2010 erwartet. Einem Bericht des Wall Street Journal zufolge setzen USA Today, die auflagenstärkste US-Tageszeitung, und die britische Financial Times auf den Reader von Plastic Logic.

Sonys E-Book-Reader

Der Sony Reader (http://www.sony.com)  ist seit kurzem auch in Deutschland erhältlichen. Damit will das Unternehmen mit Amazons "Kindle" konkurrieren, der im Herbst nach Deutschland kommen soll.

Der "Sony Reader" hat die Größe eines Taschenbuchs, wiegt 260 Gramm und ist knapp einen Zentimeter dick. Das Display verfügt über eine Schwarz-Weiß-Anzeige und verzichtet auf Hintergrundbeleuchtung. Wie bei einem Buch ist das Lesen also nur mit zusätzlichem Licht möglich. Als Basistechnologie ist hier ebenfalls E-Ink eingesetzt. Das Gerät verbraucht nur Strom, um von einer Seite auf die nächste zu blättern. Mit einer Akkuladung sollen sich 6800 Seiten umschlagen lassen. Beim Einsatz einer zusätzlichen Speicherkarte kann das Gerät rund 13.000 E-Books speichern.

Leider sind Bücher, die für Kindle digitalisiert wurden, nicht auf dem Sony Reader lesbar, da Amazon ein eigenes Speicherformat entwickelt hat. Sony setzt hingegen auf den offenen Standard Epub sowie auf Adobes E-Book-Format. In den USA kostet der Sony Reader knapp 300 Dollar, Amazons Kindle 360 Dollar. Preise für den deutschen Markt stehen noch nicht fest. Für den E-Book-Reader hat Sony allerdings eine Partnerschaft mit Google http://www.google.de eingegangen. Die 500.000 digitalisierten Buchtitel von Google stehen kostenlos im Sony E-Book-Store http://ebookstore.sony.com zum Download bereit.

"Cool-er" E-Reader
Das britische Unternehmen Interead (http://www.interead.co.uk)  steht unmittelbar davor, mit dem "Cool-er" (http://www.coolreaders.com) ein neues Gerät ins E-Reader-Rennen zu schicken. Der Cool-er soll deutlich schneller als Amazons Kindle auch Europa verfügbar sein. Das Gerät verspricht ein vergleichsweise geringes Gewicht und auch einen niedrigeren Preis als der Konkurrent.

Das Sechs-Zoll-Gerät ist laut Interead 45 Prozent leichter als Konkurrenten vergleichbarer Größe, wie eben der Kindle oder auch Sonys PRS-505. Im Vergleich zum Kindle der zweiten Generation ist der Cool-er auch ein wenig kompakter. Das wird unter anderem dadurch erreicht, dass der puristische E-Reader auf ein Keyboard gänzlich verzichtet.  In den USA wird der Cool-er mit 250 Dollar den gleich großen Kindle um 110 Dollar unterbieten. Acht verschiedenen Farbdesigns von Hot Pink bis Black Jack soll auch jüngere Leser zum Kauf animieren. Der interne Speicherplatz beträgt ein Gigabyte kann per SD-Karte um bis zu vier GB erweitert werden. Der Akku wiederum reicht laut Hersteller für 8.000 Mal umblättern.

Um elektronische Bücher auf das Gerät zu laden, wird es per USB-Anschluss mit PC oder Mac verbunden. Der Cooler setzt wir Sonys Reader auf das offene ePub-Format.

Wachstumsmarkt E-Paper
Glaubt man den Prognosen, wird der Markt für E-Paper-Displays jährlich um fast 50 Prozent zulegen. Bereits 2010 soll ein Umsatz von 260 Millionen US-Dollar erzielt werden, 2015 dann schon das Achtfache. Für das Jahr 2020 erspähen die Analysten ein Marktvolumen von 7 Milliarden US-Dollar in ihrer Kristallkugel. Das elektronische Papier wird dann nach Einschätzung von Displaybank] nicht nur in Mobilgeräten wie Amazons Kindle oder Sonys E-Reader fürs Bild sorgen, sondern auch in Infodisplays etwa auf Bahnhöfen oder in Kaufhäusern.

Das größte Wachstum versprechen sich die Marktforscher von den elektronischen Lesegeräten à la Kindle, die künftig die gedruckte Tageszeitung ebenso wie das Taschenbuch oder das Hochglanzmagazin ergänzen, wenn nicht gar ersetzen sollen. Dann müsste jedoch noch ein wenig Farbe ins Display der E-Reader kommen. Das wirft aber noch Probleme auf: Farben werden derzeit meist mit Filtern an der schwarzweißen Tintenschicht erzeugt, die zwischen 70 und 90 Prozent des einfallenden Lichts schlucken. Ohne zusätzliche Lichtquelle ist ein solches Farb-E-Paper deshalb kaum ablesbar. Damit wäre jedoch ein großer Vorteil der reflektiven Displays – ihr sehr geringer Energiebedarf – dahin.


Die digitale Dividende

Über den Titel, der da von Peter Welchering gewählt wurde, wunderten wir uns zunächst und wussten am Anfang nicht, um was es da gehen sollte. Doch schnell wurde klar, dass es um neue Internetstrukturen geht. Viele Menschen müssen heute noch auf schnelle Zugänge verzichten. Andere wiederum, die einmal gut dabei waren, werden wieder heruntergeschraubt.



Aus diesem Dilemma will und muss man herauskommen. Einfach wäre es ja, wir würden neue Kabel verlegen, die einen besseren technischen Standard bieten. Doch daran glaubt man nicht, wenn man an den Flächenausbau denkt. Das ist heute viel zu teuer und in Städten lässt man auch keine Kabelgräben mehr zu.

Funk könnte hier einen Lösungsweg aufzeigen. In Bälde werden einige Frequenzen um 800 MHz oder auch bei 82 MHz UHF durch das digitale Fernsehen frei. Diese kann und will man nutzen, um  Internet zu verteilen. Da Funkfernsehkanäle aber zuerst einmal eine Einbahnstraße darstellen, muss man sich Gedanken machen, wie man die Interaktivität hinkriegen will. Wir fallen da so ein klein wenig zurück in die Anfangszeit. Zum Beispiel beim Internetanschluss per Satellit  musste man damals seine Seitenwünsche per Telefon an die Satellitenzentrale übermitteln und wurde dann bedient. Doch schon bald kam es dazu, dass zu viele User den Dienst nutzen wollten. Ging es zum Beispiel um größere Downloads, so bekam man eine Mitteilung, dass das angeforderte Paket gegen 17:00 Uhr gesendet wird. Das wollte kein echter Internetuser in dieser Form haben. Damit ging der Dienst schnell wieder zurück in die Unbedeutung.

Selbst in Ballungsgebieten stellt man heute fest, dass die Mathematik voll zuschlägt. Waren in einer Vermittlungsstelle 100 User gleichzeitig im Internet, so hatte man eine passable Datenrate; wurden es dann aber nach und nach 1000 oder mehr User, so sackt die Datenrate eben entsprechend ab.

Ich begann zum Beispiel, dass ich die angebotenen 16 MBit/s bei Arcor bestellte. Bis es so weit war, hatte man mich schon auf  6 MBit/s heruntergestuft. Die habe ich nur kurze Zeit in voller Höhe nutzen können. Nach und nach wurde die Verbindung immer schlechter. Das Internet blieb zeitweise einfach stehen und legte nach 10 Minuten wieder los. Allerdings nur 15 Sekunden lang. Eine Überprüfung der Leitung brachte zutage, dass ich auf 2 MBit/s heruntergestuft werden muss. Es wurden einfach zu viele neue Kunden im gleichen Netz neu angemeldet. Wenn ich jetzt nach Hause komme, kann es sein, dass ich bald bei einem 1 MBit/s Anschluss gelandet bin.

Ob WIMAX oder die Rundfunkfrequenzen da Abhilfe schaffen können, sei dahingestellt. Jedenfalls werden hier noch finanzielle und technische Probleme zu lösen sein. Vor allem die Seitenanforderung muss noch gelöst werden.

Mehr Hoffnung kann man auf das neue UMTS – oder besser den Nachfolger – setzen. Seine Fachbezeichnung: LTE (Long Term Evolution) deutet aber schon mit Long Term auf einen langen Prozess hin. Mit der heutigen Ausbaustufe (10 km von Zelle zu Zelle) wird man in der Stadt wieder zu viele User auf einer Antenne haben. Auf dem Land wird man, wie heute, diesen flächendeckenden Ausbau aus finanziellen Gründen scheuen. Hier werden wir noch interessante Entwicklungen beobachten können.
Die Ingenieure müssen sich beeilen: bis 2018 wurde jedem Bundesbürger eine Datenrate von mindestens 50 MBit/s versprochen. Dann spuckt mal in die Hände.


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