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.

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.

Gnome 3.16

Die Einstellungen von Gnome kennen keine Option, um die Skalierung zu beeinflussen. In den Bildschirmeinstellungen lässt sich lediglich die Auflösung und Ausrichtung des Displays anpassen (Abbildung 2). Zum Ändern der Schriftgröße und des Skalierungsfaktors müssen Sie auf das Gnome Tweak Tool zurückgreifen (in der Regel findet es sich via Paketverwaltung unter gnome-tweak-tools).

Abbildung 2: Die Bildschirmeinstellungen von Gnome bieten aktuell noch keine Möglichkeit, die DPI-Einstellungen pro Monitor zu regeln.

Das Tweak Tool bietet unter Fenster | Fensterskalierung und Schriften | Skalierungsfaktor zwei Stellschrauben: Die Fensterskalierung vergrößert auf Wunsch sämtliche Fenster mitsamt Text um den Faktor 2. Gnome-Applikationen wie Dateien (ehemals Nautilus), der Gnome-Browser Internet (früher Epiphany) oder der Editor Gedit erscheinen so mit einem Klick samt Inhalten genauso groß auf dem Schirm wie bei einem Full-HD-Monitor – zumindest in der Theorie. Der Skalierungsfaktor wirkt sich nur auf die Texte in Menüs, Beschriftungen oder Inhalten aus (Abbildung 3); im Gegensatz zur Fensterskalierung verträgt die Schriftvergrößerung auch krumme Werte.

Fensterskalierung und Skalierungsfaktor.” width=”300″ height=”221″ /> Abbildung 3: Zum Skalieren von Gnome-Anwendungen drehen Sie im Gnome Tweak Tool an den Optionen Fensterskalierung und Skalierungsfaktor.

Die Skalierung um den Faktor 2 macht Sinn, solange es sich um gängige Display-Größen handelt. Auf einem 13-Zoll-Notebook mit 4K-Bildschirm erscheinen die Fenster mitsamt der Inhalte genauso groß wie auf einem 13-Zoll-Gerät mit herkömmlichem Full-HD-Display. Dasselbe gilt für stationäre Rechner mit gewöhnlichen 23- oder 24-Zoll-Bildschirmen. Auf dem von uns im Test genutzten ViewSonic VP2780-4K mit einer Diagonalen von 27 Zoll wirken die auf das doppelte aufgeblasenen Fenster nun aber deutlich zu groß. Abbildung 4 zeigt im Originalmaßstab das Fenster eines Gnome-Terminals. Bei der auf das doppelte skalierten Anzeige wächst die Kombination aus Fenster- und Menüleiste auf über 2 cm Höhe an (Abbildung 5) – deutlich zu viel, um noch elegant und platzsparend zu wirken.

Abbildung 4: Ein Gnome-Terminal im Originalmaßstab auf einem 27 Zoll großen 4K-Monitor.

Abbildung 5: Auf das Doppelte skaliert, wirken die Menüs und Fensterleisten zu groß.

Der Vergleich des kompletten Desktops vor (Abbildung 6) und nach (Abbildung 7) den Anpassungen bestätigt diesen Eindruck. Um die gebotene Auflösung und den Platz auf dem 27 Zoll großen Display optimal auszunutzen, wäre eine Skalierung von etwa 1,5 optimal – Gnome erlaubt jedoch nur geradzahlige Faktoren. So bleibt nur die Möglichkeit, lediglich die Schrift über den Skalierungsfaktor zu vergrößern. In diesem Fall passt jedoch der Text in vielen Anwendung nicht mehr in die dafür vorgesehenen Bereiche, sodass Sie mit krummen Zeilenumbrüchen oder abgekürzten Texten leben müssen.

Abbildung 6: Der Gnome-Desktop wirkt auf einem 4K-Display ohne weitere Anpassungen der Schrift- oder Fenstergröße zu klein und schmächtig.

Abbildung 7: Mit einer Fensterskalierung um den Faktor 2 erscheinen Fenster und Schriften auf einem 4K-Monitor mit 27 Zoll nun zu groß.

Generell steht den Gnome-Entwicklern noch ein längerer Weg bevor. Neben der Unterstützung von nicht ganzzahligen Skalierungsfaktoren fehlt auch der Gnome-Shell selbst eine Skalierfunktion. Diese zeigt sich bisher von Änderungen durch das Gnome Tweak Tool unbeeindruckt. Sowohl die Top-Leiste mitsamt den Status-Icons, als auch die Aktivitätenübersicht bleiben bei Änderungen des Skalierungsfaktors klein wie zuvor. Besonders die Aktivitätenübersicht verschwendet in diesem Fall in der Horizontalen viel Platz.

Unity 7 (Ubuntu 15.04)

Ubuntu setzt seinen Unity-Desktop aus einer Reihe von Eigenentwicklungen, aus gepatchten Gnome-Programmen sowie aus GTK-Elementen zusammen. Aus diesem Grund orientieren sich auch die HiDPI-Einstellungen an denen von Gnome. Die Option zum Skalieren des gesamten Bildschirminhalts finden sich bei Unity unter Einstellungen | Anzeigegeräte | Vergrößerungsfaktor für die Menü- und Titelleisten. Im Gegensatz zu Gnome akzeptiert Unity hier Nachkommawerte (Abbildung 8) für den Skalierungsfaktor, allerdings wirken sich diese primär nur auf die Unity-Elemente aus, also das Unity-Startmenü oder das Dash. Erst wenn Sie den Faktor wie bei Gnome auf 2 setzen, skaliert die Oberfläche sprunghaft GTK-Anwendungen wie den Dateimanager oder den Bildbetrachter auf die doppelte Größe. Eine echte stufenlosen Skalierung bietet also auch Unity nicht an.

Abbildung 8: Unity erlaubt krumme Skalierungsfaktoren. Auf die Gnome-Elemente wirkt sich die Einstellung jedoch erst bei einem geradzahligen Faktor aus.

Den Skalierungsfaktor für Schriften erreichen Sie in Ubuntu nur über das Unity Tweak Tool (Paket unity-tweak-tool). Hier regulieren Sie zusätzlich die Schriftgröße anhand der Option Schriften | Text-Skalierungsfaktor. Wie bei Gnome kommt es aber schnell zu unschönen Effekten: So schneidet zum Beispiel schon das Tweak Tool bei vergrößerten Schriften Texte innerhalb von Schaltflächen frühzeitig ab. Je nach Einstellung lassen sich die Beschriftungen kaum mehr entziffern – wüssten Sie auswendig, welche Funktionen sich hinter den Optionen Aktiv… oder Zusät… verbergen?

Im Vergleich zwischen dem unveränderten Standard-Desktop (Abbildung 9) und dem Ubuntu-Desktop nach den HiDPI-Anpassungen um den Faktor 1,5 zeigt sich ein recht ausgewogenes Bild (Abbildung 10). Nutzen Sie nicht ganzzahlige Skalierungsfaktoren, müssen Sie allerdings auch bei Unity damit leben, dass innerhalb von Anwendungen Text nicht vollständig in die dafür angedachten Bereiche passt.

Abbildung 9: Ohne Skalierung passen auf einen 4K-Monitor zwar viele Fenster, doch Schriften und Bedienelemente geraten sehr klein.

Abbildung 10: Mit einem Skalierungsfaktor von 1,5 ergibt sich ein gut benutzbarer Unity-Desktop. Gnome-Anwendungen setzen die Skalierung jedoch erst bei einem Faktor von 2 vollständig um.

KDE Plasma 5.3.2

Die gut gefüllte To-do-Liste im KDE-Community-Wiki in Bezug auf die Unterstützung hoher Auflösungen deutet auf viel Arbeit für die Entwickler hin [1]. Bei zahlreichen KDE-Komponenten steht noch ein rot hinterlegtes TODO, nur wenige Einträge gelten als IN PROGRESS, und noch weniger Arbeitspunkte stehen bereits mit einem DONE in der Liste. Nichts desto trotz lässt sich KDE mit einem HiDPI-Monitor etwas besser nutzen als Gnome, da sich – typisch für KDE – so gut wie jedes Detail der Desktop-Umgebung anpassen lässt.

Damit das System Schriften in einer angenehmen Stärke anzeigt, aktivieren Sie unter Systemeinstellungen | Schriftart den Punkt DPI für Schriften erzwingen und tragen den DPI- beziehungsweise PPI-Wert des genutzten Monitors ein (Abbildung 11). Im Zweifel rechnen Sie unter Angabe von Auflösung und Bildschirmdiagonale mit dem webbasierten DPI/PPI-Calculator [2] den korrekten Wert aus. Anschließend vergrößern Sie unter Systemeinstellungen | Symbole | Erweitert die Größe der von KDE genutzten Icons. Dadurch passt sich zum Beispiel auch die Höhe der Fensterleisten automatisch an.

DPI für Schriften erzwingen eine Schriftgröße vor und skalieren so fast den gesamten Desktop.” width=”300″ height=”242″ /> Abbildung 11: In den Einstellungen von KDE geben Sie über DPI für Schriften erzwingen eine Schriftgröße vor und skalieren so fast den gesamten Desktop.

Abschließend korrigieren Sie je nach Bedarf nach einem Rechtsklick auf die Kontrollleiste am unteren Bildschirmrand über den Kontextmenüpunkt Kontrollleiste-Optionen | Einstellungen für Kontrollleiste die Höhe der KDE-Leiste. Die Schriften der Schaltflächen in der Liste und Größen der Icons passen sich entsprechend an. Die Icon-Größe im Dateimanager Dolphin regulieren Sie über den Schieber am unteren Fensterrand. In der Summe ergibt sich so im Vergleich zu den Standardeinstellungen (Abbildung 12) ein recht homogener KDE-Desktop (Abbildung 13); nur vereinzelt müssen Sie noch von Hand eingreifen. In Kate etwa gilt es, unter Einstellungen | Kate einrichten … | Schriften & Farben | Schriftart die Schriftgröße im Editorbereich zu korrigieren, und auch Konqueror skaliert zwar die Schriften, passt aber die Textbereiche nicht mit an, sodass Webseiten arg außer Form geraten.

Abbildung 12: KDE auf einem 4K-Display mit Standardeinstellungen. Wie üblich bietet sich viel Platz, allerdings erscheinen Schriften und Fensterelemente extrem klein.

Abbildung 13: Dank der Flexibilität von KDE lässt sich der KDE-Desktop leicht anpassen. Nur Konqueror leidet unter den extrem vergrößerten Schriften.

XFCE 4.12

Auch XFCE zeichnet seinen Desktop auf einem 4K-Display ohne entsprechende Anpassungen zu klein, um damit augenschonend arbeiten zu können. Die Darstellung der Schriften bekommen Sie über Einstellungen | Erscheinungsbild | Schriften recht schnell in den Griff. Wie bei KDE müssen Sie dazu lediglich unter Eigener DPI-Wert den DPI-Wert des verwendeten Monitors eintragen. Zusätzlich vergrößern Sie unter Einstellungen | Leiste | Anzeige die Zeilengröße (in Pixeln) der beiden in der Standardeinstellungen eingeblendeten Panels am oberen und unteren Bildschirmrand. Die Icons auf dem Schreibtisch bekommen Sie unter Einstellungen | Schreibtisch | Symbole | Symbolgröße nach Wunsch skaliert.

Im Dateimanager Thunar richten Sie die Symbolgröße für die Lesezeichenliste und die Baumansicht unter Bearbeiten | Einstellungen | Seitenleiste ein. Die Größe der Icons in der Ordneransicht korrigieren Sie mit einem Rechtsklick in den Ordner und Vergrößern aus dem Kontextmenü. Alternativ halten Sie die Steuerungstaste gedrückt und drehen das Mausrad nach oben – so ersparen Sie sich den Umweg über das Menü. Der Vergleich des Bilds ohne Anpassungen (Abbildung 14) mit dem bei hohen DPI-Einstellungen (Abbildung 15) zeigt wieder einen ordentlich proportionierten Desktop. Allerdings bewirken die hohen DPI-Werte bei Browsern wie Epiphany oder Midori, ähnlich wie bei KDE, dass die Schriftgrößen für die angedachten DIV-Container zu groß erscheinen und der Browser somit Texte im Aufbau der Webseiten nicht mehr korrekt darstellt.

Abbildung 14: Wie üblich erscheinen auch bei XFCE sämtliche Bedienelemente des Desktops ohne Anpassungen auf einem 4K-Display sehr klein.

Abbildung 15: Höhere DPI-Einstellungen bewirken auch bei XFCE größere Schriften, was sich aber auch hier wieder negativ auf die Darstellung im Browser auswirkt.

Chrome, Firefox und Opera

Chrome und Chromium sollten in den aktuellen Versionen den Skalierungsfaktor der Desktop-Umgebung eigentlich aufgreifen und das komplette Anwendungsfenster mitsamt Inhalten und Fensterleisten entsprechend skalieren. Auf unserem Test-Setup funktionierte das mit Gnome unter Arch Linux nicht. Auf dem Ubuntu-System skalierte Chrome 44.0.2403.125 jedoch zuverlässig um den eingestellten Faktor.

Bei Bedarf setzen Sie den Skalierungsfaktor beim Aufruf des Programms von Hand über google-chrome --force-device-scale-factor=Faktor beziehungsweise chromium --force-device-scale-factor=Faktor. Üblich wäre hier ein Wert von 2, die Option akzeptiert aber auch ungeradzahlige Werte. Dauerhaft verankern Sie die Option, indem Sie Exec-Zeile in den Dateien google-chrome.desktop beziehungsweise chromium.desktop aus /usr/share/applications um die entsprechende Option erweitern.

Firefox und Thunderbird unterstützen ebenfalls HiDPI-Monitore. Entsprechend der GTK-Einstellungen greifen beide die DPI-Werte des Monitors auf. Allerdings basieren aktuelle Gnome-Desktops auf GTK3, und Firefox startet dementsprechend in den Standard-Einstellungen winzig klein [3]. Die entsprechenden Einstellungen sind jedoch manuell zugänglich. Dazu öffnen Sie http://about:config als URL und tragen im Schlüssel layout.css.devPixelsPerPx den gewünschten Skalierungsfaktor ein. Üblich wäre hier wieder die 2 zum Verdoppeln der Anzeige, Firefox nimmt an dieser Stelle jedoch ebenfalls Kommawerte an. In Thunderbird erreichen Sie den Konfigurationseditor über Bearbeiten | Einstellungen | Erweitert | Allgemein | Konfiguration bearbeiten….

Als Alternative zum manuellen Setzen des Skalierungsfaktors bietet sich das Addon AutoHiDPI [4] an. Es aktiviert ab einer einstellbaren horizontalen Auflösung automatisch die Skalierung um einen konfigurierbaren Wert. Umgekehrt setzt es die Skalierung auch wieder auf Normalgröße, sobald Sie das Firefox-Fenster auf einem herkömmlichen Monitor anzeigen. Das erleichtert den Betrieb des Browsers auf einer Multi-Monitor-Kombination aus einem HiDPI- und einem Standardbildschirm. In der Praxis bringt allerdings auch diese Automatik noch nicht viel, da das Addon zwar die Inhalte automatisch anpasst, jedoch das von einem 4K-Monitor auf ein Full-HD-Display verschobene Fenster das niedriger auflösendere Display bei Weitem überragt.

Auch Opera greift aufgrund seiner Abstammung von Chromium die DPI-Werte der Desktop-Umgebung auf. Allerdings funktionierte diese Automatik im Test auch wieder nur unter KDE. Dazu müssen Sie vorab die Option DPI für Schriften erzwingen setzen. Verwenden Sie Gnome oder einen simplen Fenstermanager, dann geben Sie Opera mit dem Aufruf von opera --alt-high-dpi-setting=DPI von Hand den gewünschten Wert mit. Bei Bedarf verankern Sie die Option ähnlich wie bei Chrome in /usr/share/applications/opera.desktop.

Fazit

Aktuell gehören 4K-Displays noch nicht zur Standardausstattung bezahlbarer Laptops oder Monitore – mit Blick auf den Linux-Desktop ist das wohl auch gut so. Das Arbeiten mit solch einem Display erinnert an den verzweifelten Versuch, unter einer deutlich zu kleinen Bettdecke einzuschlafen, unter der stets ein zu Eis erstarrtes Körperteil hervorlugt. Die Elemente und Inhalte des Desktops erscheinen zu groß oder zu klein, bei manuellen Fensterskalierungen passen Fensterelemente oft nicht mehr zueinander. Mischen Sie Anwendungen auf Basis unterschiedlicher Toolkits (GTK2/3, Qt, Motif, etc.) möchten diese extra konfiguriert werden. Anwendungen mit eigenen grafischen Toolkits wie Chrome, Firefox oder Thunderbird sowie Java-Programme wie die Mediathek und proprietäre Apps wie Skype machen zudem ihr eigenes Ding. Stellen Sie die Fensterskalierungen des Öfteren im laufenden Betrieb um, stürzen gerne auch einmal Anwendungen ab.

Summa summarum: Hier gibt es noch viel zu tun. Steht die Anschaffung eines hochqualitativen Laptops oder eines guten Monitors an, dann finden sich wahrscheinlich auch Modelle mit 4K-Auflösung oder anderen hochauflösenden Formaten auf dem Einkaufszettel. Achten Sie in diesem Fall darauf, dass die Grafikleistung des Rechners zur hohen Auflösung passt – eventuell müssten Sie sogar in einen neuen Rechner investieren. Soll ein zweiter Monitor das 4K-Display ergänzen, überlegen Sie genau, ob es wirklich solch ein Monitor sein muss. Im kombinierten Dual-Monitor-Betrieb warten die größten Herausforderungen auf Sie – auf diesen Punkt gehen wir in der kommenden Ausgabe im Detail ein. Ansonsten schadet die Investition in die Zukunft mit Sicherheit nicht: Die Entwickler der zahlreichen Desktop-Umgebungen bleiben nicht untätig, die wichtigsten Grundlagen sind bereits gelegt.