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© Piotr Adamowicz, 123RF

Linux-Desktops auf hochauflösenden 4K-Displays

Skaliert

Notebooks mit 4K-Displays sollen die Schärfe und Bildqualität moderner Smartphones auch auf den PC bringen. Doch dafür muss die Software mitspielen, und speziell Linux-Desktops zeigen hier noch Aufholbedarf.

Wer sich noch an ein Computerleben mit 286ern und CGA-Monitoren erinnern kann, der weiß die heute verfügbare Display-Technik und insbesondere deren moderaten Preis zu schätzen. Während CPUs aktuell immer effizienter und stromsparender arbeiten, steht bei den Bildschirmen ein Generationswechsel an: HiDPI-Displays mit Auflösungen von 2560 x 1440 Pixeln oder gar 4K-Displays mit der vierfachen Full-HD-Auflösung bringen extra scharfe Schriften auf den Schirm. Das stellt jedoch die Hard- und Software eines typischen Linux-Systems vor eine Reihe von Herausforderungen.

Die übliche Auflösung eines 4K-Displays beträgt 3840 x 2160 Pixel. Sie verdoppelt demnach jeweils die Auflösung entlang der Seitenlängen der Full-HD-Auflösung (1920 Pixel in der Breite und 1080 Pixel in der Höhe), wodurch sich die von der Grafikkarte zu füllende Pixelzahl auf rund 8,3 Millionen Bildpunkte vervierfacht. Als Bezeichnung für diese Auflösung haben sich die Abkürzungen 2160p/i oder etwas klanghafter QFHD ("Quad Full High Definition") und UHD ("Ultra High Definition") etabliert. Etwas weniger gebräuchlich sind Bildschirme mit einer "Cinema-4K"-Auflösung von 4096 x 2160 Bildpunkten.

4K-Displays unter Linux

Zum Anschluss entsprechender Displays benötigen Sie einen Rechner mit ausreichend leistungsstarker GPU und einem HDMI-2.0- oder aktuelleren Display-Port als Ausgang – andere Verbindungsarten bieten für 4K-Auflösung keine ausreichende Bandbreite. Die in unseren Testrechner integrierte Intel-Grafik HD Graphics 6000 (siehe Kasten "Testumgebung") genügt, um das Bild eines Linux-Desktops flüssig auf den 4K-Bildschirm zu werfen. Ein etwas älterer Cirrus7 Nimbus mit einer Intel-Core-i5-CPU aus der dritten Generation dieser CPUs und einer HD-Graphics-4000-GPU besitzt zwar die passenden Anschlüsse, doch die hohe Auflösung überfordert den Grafikchip spürbar. Er bringt die 4K-Auflösung zwar auf den Schirm, doch mit deutlichen Rucklern speziell beim Verschieben von Fenstern; zudem erhitzt sich der lüfterlose Rechner deutlich.

Nicht nur die Hardware muss sich auf die hohe Auflösung einstellen, dasselbe gilt auch für die Software. Auf einem Full-HD-Monitor mit 24 Zoll misst ein 60 Pixel hohes Icon gut erkennbare 1,66 cm in der Höhe. Auf einem 27-Zoll-Display mit 4K-Auflösung schrumpft es auf nur noch 0,93 cm. Die Lettern der in vielen Fällen gebräuchlichen 12-Punkt-Schrift zeigen sich auf dem 24-Zoll-Full-HD-Display 3,3 mm hoch, auf dem 4K-Bildschirm verkümmern sie trotz der größeren Diagonalen von 27 Zoll auf höchstens 1,8 mm, Kleinbuchstaben gar auf rund 1 mm Größe.

Testumgebung

Als Testfeld für diesen Bericht standen ein lüfterloser Kompaktrechner Cirrus7 Nimbini in der Media-Edition [5] (auf Basis eines Intel NUC Broadwell i5-5250U) und mit dem ViewSonic VP2780-4K (siehe gleichnamiger Kasten) ein 27-Zoll-Display mit 4K-Auflösung zur Verfügung. Die in den Chipsatz des Nimbini integrierte Intel-Grafikkarte (Intel HD Graphics 6000) genügt für die flüssige Darstellung des 4K-Bilds. Beim Abspielen von 4K-Videos, wie beispielsweise Sintel [7], kommt allerdings auch die HD 6000 ins Stocken: Hier bräuchte es genauso wie für den Dual-Monitor-Betrieb in Kombination mit einem 4K-Monitor eine dedizierte Grafikkarte mit leistungsfähigeren AMD- oder Nvidia-Chips.

ViewSonic VP2780-4K

Mit einem Preis von knapp 1000 Euro richtet sich der ViewSonic VP2780-4K [6] an professionelle Anwender, die ab Werk kalibrierte Farbwerte und eine gleichmäßige Farbdarstellung aus schrägen Blickwinkeln erwarten (Abbildung 1). Der Monitor erfüllt diese Anforderungen, bietet zudem mit 1 x HDMI 2.0, 2 x MHL 2.0, 1 x DisplayPort 1.2, 1 x Mini-DP sowie 4 USB-3.0-Ports reichlich Anschlussmöglichkeiten. Im Test erwies sich das große Format in Kombination mit der hohen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln besonders bei Bild- und Videobearbeitung mit Gimp oder Openshot sowie Audio-Editoren wie Audacity von Vorteil. Ohne Skalierung der Desktop-Umgebung bleibt extrem viel Platz für die zahlreichen Bedienelemente solcher Anwendungen. Die Schärfe des Displays reicht dabei vollkommen aus, um selbst kleinste Elemente und Schriften noch zu erkennen.

Abbildung 1: Mit 27 Zoll, einer Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln und einer kalibrierten Farbdarstellung gehört der ViewSonic VP2780-4K in die Oberklasse.

Linux-Desktop mit 4K

Ohne Anpassungen lässt sich der Linux-Desktop daher auf 4K-Displays nur noch eingeschränkt bedienen. Es gilt, nicht nur die Schriften zu vergrößern, sondern sämtliche Elemente des Desktops entsprechend der PPI-Werte des Displays zu skalieren – von den Icons bis zu den Fensterleisten. So erscheinen diese unabhängig von Auflösung und Format des Displays in einer gängigen Größe auf dem Bildschirm. Entwickler von Icon-Sets erarbeiten daher in der Regel inzwischen nicht nur Icons in einer festen Auflösung (etwa 16 x 16 bis 512 x 512 Pixel), sondern ergänzen die Sets um skalierbare Icons im SVG-Format.

Bleiben noch die Bedienelemente des Desktops wie Fensterleisten oder Schaltflächen sowie, im Jargon der Oberflächen-Designer, das "Chrome" der Bedienoberfläche, also Schattenwürfe oder Zierleisten. Auch diese müssen zusammen mit der erhöhten Pixeldichte wachsen, sonst fällt das Verschieben von Fenstern oder das Treffen von Schaltflächen zunehmend schwerer. Zudem passt sonst eine ausreichend groß dargestellte Beschriftung nicht mehr in die sonst zu klein angezeigten Schaltflächen. Bleiben diese Anpassungen aus, erhalten Sie einen Desktop, der einen sehr unausgewogenen und zusammengestückelten Eindruck macht. Aktuelle Desktops setzen daher auch bei der Oberfläche auf skalierbare Vektorgrafiken.

Wie gut die drei verbreiteten Desktop-Umgebungen Gnome, KDE und XFCE diese Anforderungen umsetzen, testen wir auf einem System mit Arch Linux, da sich hier sehr einfach die jeweils aktuellen Versionen ohne große Eingriffe des Distributors installieren lassen. Für Ubuntus Unity-Umgebung installieren wir zusätzlich noch ein aktuelles Ubuntu 15.04 auf dem Testrechner. Um das Zusammenspiel aus X-Server und Desktop-Umgebung zu analysieren, verzichten wir auf manuelle Hacks wie beispielsweise zusätzliche DPI-Einstellungen in der xorg.conf des Systems.

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