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Leider mußte ich Spam filtern, schade, aber…

Hans Albrecht

Ergänzung zu raw- oder jpg-Format

Da meine Themen zu raw- und jpg-Format recht häufig angeschaut werden und es im Netz dazu teils recht widersprüchliche Aussagen bzw. Behauptungen gibt, möchte ich dazu weiter ergänzen.

Da gibt es z. B. die Behauptung, das raw-Format würde gegenüber dem jpg-Format eine größere Dynamik bieten. Das ist falsch, Dynamik bedeutet in Analogie zur Musik, bei der hohe Dynamik großer Abstand zwischen laut und leise bedeutet, in der Fotografie der Abstand zwischen hell und dunkel, d. h. ein Bild, das zwischen sehr hell und sehr dunkel abbildet, hat eine hohe Dynamik.


Die mögliche Dynamik, um bei dem Begriff zu bleiben, ist bei den Formaten raw und jpg etwa gleich.
Der Unterschied zwischen den Formaten besteht in der Auflösung und natürlich darin, daß jpg verlustbehaftet ist, raw üblicherweise nicht.


Das jpg-Format löst mit RGB 8,8,8 bit also insgesamt 24 bit auf, raw-Formate lösen höher auf, z. B. RGB 12,12,12 bit, insgesamt 36 bit bis hin zu 14,14,14, möglicherweise noch höher.


24  bit Auflösung bedeutet 16.7 Millionen Unterscheidungen zwischen schwarz über die Farben und weiß. Das ist schon recht viel.


Aber nun dazu, daß das jpg-Format verlustbehaftet ist.


Das jpg-Format kann bzgl. der Verluste eingestellt werden, von gering bis hoch, in manchen Programmen werden auch Zahlen verwendet,
z. B. 1 für hohe Verluste, 12 für geringe Verluste, was das absolut bedeutet, ist mir nicht bekannt.

Vom Prinzip her arbeitet jpg ähnlich wie aus der Musik bekannte Kompressionsverfahren, z. B. mp3.

Man kann es etwa so verstehen, ein Pixel hat einen bestimmten Wert, das benachbarte Pixel hat einen anderen Wert. Wenn die Abweichung zwischen diesen Pixeln kleiner sind als es die Verlusteinstellung vorsieht, werden die beiden Pixel mit gleichem Wert gespeichert, obwohl sie nicht ganz gleich sind.

Das ist auch der Grund dafür, warum weiße oder schwarze Bilder trotz hoher Qualität zu jpg-Dateien sehr geringer Größe führen.


Es gilt also zu beurteilen, ob die auf diese Weise berechneten Pixel sich ausreichend gering unterscheiden, so daß die damit berechneten Bilder ausreichend aufgelöst dargestellt werden.


Selbstverständlich  löst ein verlustloses raw-Format feiner auf als ein verlustbehaftetes jpg-Format, es geht deshalb darum, ob das jpg-Format ausreichend auflöst.


Meine Kameras Panasonic TZ91, Olympus SH2 und Sony RX100 gestatten die Einstellung, daß raw-Dateien und jpg-Dateien in hoher Qualität in der Kamera erzeugt werden. Darauf nehme ich dann auch Bezug, wenn ich zu Beispielen komme.

Scheinbar hat sich da in den letzten Jahren auch etwas getan, meine Sony RX100, schon etwas älter, erzeugt bei vergleichbaren Motiven jpg-Dateien von etwa 5 MB, die Panasonic TZ91 dagegen schon über 10 MB, obwohl sie weniger Pixel unterstützt.

Die raw-Dateien können auf verschiedene Art und Weise in übliche Dateiformate konvertiert werden, vgl. meine Ausführungen dazu.

Trotzdem möchte ich hier noch einmal ausdrücklich auf das von Panasonic mitgelieferte Programm Silkypix verweisen. Mit diesem Programm können die raw-Dateien der Panasonic TZ91 konvertiert werden, entweder man wählt tif mit 16,16,16 bit Auflösung, wenn man der Meinung ist, es muß das raw-Format voll ausgenutzt werden (führt allerdings zu sehr großen Dateien, hier über 100 MB), oder man wählt jpg. Da hat man Möglichkeiten, die zu sehr gering verlustbehafteten Bildern führen.

Soviel noch einmal zusammengefaßt und ergänzt.

Jetzt geht es um Beispielbilder, an Hand derer versucht wird, den Unterschied zwischen raw und jpg sichtbar zu machen.

Verglichen werden Bilder in raw und jpg in hoher Qualität, so wie sie aus den Kameras kommen. Da ich grundsätzlich mit dng arbeite, werden beide Formate jeweils in das non destructive Dateiformat dng gewandelt.

Die raw-Dateien werden mit dem Adobe-dng-Converter konvertiert.

Die jpg-Dateien werden über Adobe Lightroom in dng konvertiert.

Die Bilder werden in Lightroom nachbearbeitet, meinen Vorstellungen entsprechend angeglichen. Es geht hier aber nicht um den letzten Schliff, nur um das Prinzipielle.

Dann wird verglichen. Beim Vergleichen muß berücksichtigt werden, daß die Darstellung hier im Netz begrenzt ist, d. h. es wird wieder mit Ausschnitten gearbeitet. Diese Ausschnitte sind Teil der zu beurteilenden Bilder, die Darstellung erfolgt weitgehend ohne Verluste (png-Format).

Zunächst Ablichtungen des Testbildes, Ausdruck A4-Format.

Panasonic TZ91, jpg
Panasonic TZ91, raw

……………………..
Da WordPress nur Dateien bis 2 MB  hochladen kann, können die Gesamtbilder hier nicht genau verglichen werden. Zum genauen Vergleich werden Ausschnitte in dem verlustlosen Format (png) gezeigt. Die Vergrößerung der Ausschnitte beträgt etwa 200 % (4k-Bildschirm).

Panasonic TZ91, jpg, Ausschnitt png
Panasonic TZ91, raw, Ausschnitt png


…………………………


Trotz der starken Vergrößerung der Ausschnitte sind die Unterschiede, die ich erkennen kann, gering.
In der Normalansicht und bei entsprechendem Betrachtungsabstand (Abstand etwa Bilddiagonale) erkenne
ich keine Unterschiede.


Jetzt die Ergebnisse mit der Olympus SH2.

OLYMPUS SH2, jpg
OLYMPUS SH2, raw
Olympus SH2, jpg, Ausschnitt png
Olympus SH2, raw, Ausschnitt png


………………………….
Nun noch Ergebnisse mit der Sony RX100

Sony RX100, jpg
Sony RX100, raw

………………………

Sony RX100, jpg, Ausschnitt, png
Sony RX100, raw, Ausschnitt png

……………………


Man muß schon sehr genau hinschauen, um die geringen Unterschiede im Ausschnitt zu erkennen.


Jetzt noch einige Bilder zum Kirchturm der Lutherkirche in Radebeul Ost.

Panasonic TZ91, jpg
Panasonic TZ91,raw

……………………..

Panasonic TZ91, jpg, Ausschnitt, png
Panasonic TZ91, raw, Ausschnitt, png

………………………
Den raw-Ausschnitt hätte ich etwas mehr schärfen sollen.

OLYMPUS SH2, jpg
OLYMPUS SH2, raw

………………………

Olympus SH2, jpg
Olympus SH2, raw

……………………

Sony RX100, jpg
Sony RX100, raw

…………………………..

Sony RX100, jpg, Ausschnitt, png
Sony RX100, raw, Ausschnitt, png

………………………………………………………………………………………………….
Abschließend noch einige Aufnahmen zu einer Blume im Winter.

Panasonic TZ91, jpg
Panasonic TZ91, raw

……………………….

Sony RX100, jpg
Sony RX100. raw

……………………….
Zuletzt noch eine Aufnahme mit der Canon SX700, nur in jpg, die Kamera unterstützt kein raw-Format.

Canon SX700, jpg

……


Für die hier angeführten Motive sind die Unterschiede zwischen jpg- und raw-Format gering, d. h. das jpg-Format in hoher Qualität löst ausreichend auf.
Für Motive mit geringer Dynamik, d. h. mit wenig Unterschied zwischen hellen und dunklen Tonwerten, hat das raw-Format sicher Vorteile.


 

Unschärfe durch Beugung

Wenn die Lichtstrahlen beim Fotografieren vom Objekt durch die Optik auf den Chip gelangen, werden sie an der Kante der Blende beeinflußt.
Während der größte Teil der Lichtstrahlen abseits der Kanten geradlinig ohne Ablenkung auf den Chip gelangt und bei richtiger Fokussierung für das scharfe Bild sorgt, wird ein kleiner Teil des Lichtes an der Kante etwas abgelenkt. Dieser Teil des Lichtes, der für die Abbildung es Objektes auf dem Chip unerwünscht ist, sorgt für eine gewisse Unschärfe, genannt Beugungsunschärfe.


Da die Beugung an Kanten erfolgt, ist die Beugung um so stärker, je mehr Kante eine Fläche hat.
Bei der kreisförmigen Blende ist die Kante bezogen auf die Fläche dem Durchmesser der Blende umgekehrt proportional, d. h. je kleiner der Durchmesser der Blende desto größer die Beugung.

Und es gibt keine Abhängigkeit von der Brennweite.


Hier möchte ich ein Bild einfügen, daß keinen oder besser gesagt nur einen sehr geringen Bezug zum Thema hat, denn Beugung ist überall und immer.

Radebeuler Bismarckturm oberhalb der Lößnitz-Weinberge

Beugung des Lichtes ist ein seit vielen Jahren bekannter und in der Fachliteratur ausführlich beschriebener physikalischer Effekt.

Bei der Beugung an den fotografischen ringförmigen Blenden bilden sich unerwünschte Ringe um die Lichtstrahlen, so daß der Lichtstrahl trotz einwandfreier Fokussierung auf dem Chip nicht punktförmig abbildet. Diese störenden Ringe werden Beugungsscheiben genannt.

Es wird von Beugungsscheiben gesprochen in einer gewissen Analogie zu den durch unzureichende Fokussierung statt der Punkte entstehenden Zerstreuungskreise, obwohl Art und Entstehung der Beugungsscheiben und der Zerstreuungskreise völlig unterschiedlich sind.

In der Literatur wird folgende zugeschnittene Größengleichung als Näherung für die Berechnung des Durchmessers d der Beugungsscheiben angegeben:


d [ mikrometer ] = 1.35 * Bl     mit Bl für die Blende
………..gilt für sichtbares Licht mittlerer Wellenlänge


Für die Stärke des Einflusses der Beugungsscheiben auf die
Bildschärfe ist das Verhältnis der Größe der Beugungsscheiben zur Pixelgröße maßgebend. Je größer die Beugungsscheiben bezogen auf die Pixel sind, desto mehr Unschärfe entsteht durch Beugung.

Je größer die Pixel, desto geringer der Einfluß durch Beugung.

Bei der Beugung sind Kleinbildkameras gegenüber Kompaktkameras im Vorteil, weil die Pixel bei Kleinbildkameras größer sind.


Nun noch etwas zum quantitativen Einfluß der Beugung.

Für die Größe der Pixel wird der Begriff Pixelpitch pp verwendet, entspricht etwa der Größe der Pixel.

Zur Veranschaulichung wird wieder mit verschiedenen Kameras verglichen.

……………………..Kleinbildkamera      Sony RX100    Superzooomkamera
……………………..Nikon D750


Pixelpitch pp                       6 μm                               2.4μm                    1.4 μm

Durchmesser d der      29.7/2.7 μm          14.9/2.4 μm        8.6/10.8/4.4  μm
Beugungsscheibe
bei Blende                          22/2                                 11/1.8                      6.4/8/3.3

d / pp                                     4.9/0.45                        6.2/1                        6.1/7.7/3


Das Verhältnis Beugungsscheibendurchmesser zu Pixelpitch zeigt deutlich die Unterschiede auf, sagt aber noch nichts aus zu den tatsächlichen Werten hinsichtlich Unschärfe.

In der Literatur weichen die Angaben dazu untereinander stark ab, je nach dem wie die Schärfe/Unschärfe definiert wird.
Zur Beurteilung der Bildschärfe verwende ich wieder die oben angegebene Analogie zur Unschärfe durch Streuung, d. h. es wird angenommen, daß bei einem Verhältnis (vgl. auch meine Beiträge zu Schärfentiefe)


Chipabmessungen zu Beugungsscheibendurchmesser  ≥ 1500


ausreichend Bildschärfe herrscht.

Das ergibt für die Kameras

…………………….Kleinbildkamera       Sony RX100     Superzooomkamera
…………………….Nikon D750


Chipdiagonale D              43 mm                            15.9 mm               7.7 mm

Durchmesser d         29.7/2.7 in μm     14.9/2.4 in μm    8.6/10.8/4.4 in μm
der Beugungsscheibe
bei Blende                         22/2                                  11/1.8                      6.4/8/3.3

D / d                                  1448/15926               1067/6625          895/713/1750


Wenn man das Ergebnis D/d betrachtet, erkennt man, daß bei der Kleinbildkamera Beugung praktisch kein Problem darstellt, selbst wenn extrem abgeblendet wird.
Bei den Superzoomkameras dagegen fängt der störende Einfluß der Beugung schon fast bei Weitwinkel und Offenblende an.

Meine praktische Erfahrung ist allerdings, daß der Einfluß der Beugung auf die wahrnehmbare Bildschärfe anders als der Einfluß der Streuung ist, was ja auch physikalisch bedingt ist. Der Einfluß erscheint geringer.


Bei der Streuung spielt eine Rolle, ob es sich um Unschärfe in der Tiefe oder allgemein handelt. Normalerweise wird es sich um Unschärfe in der Tiefe handeln, also zu wenig Schärfentiefe. Dagegen kann man von vorn herein etwas tun, in dem man mehr abblendet.

Bei der Beugungsunschärfe erscheint alles unscharf, also insbesondere auch in der Tiefe. Dagegen kann man auch etwas tun, in dem man weniger abblendet, wenn das möglich ist.


Aus diesen gegenläufigen Abhängigkeiten der Bildschärfe von der Blende leitet sich ab, daß es eine optimale Blende gibt, bei der sich Bildunschärfe durch Streuung und Bildunschärfe durch Beugung die Waage halten.


Diese Blende wird förderliche Blende genannt.


Da sowohl die Bildunschärfe durch Streuung als auch die Bildunschärfe durch Beugung Definitionssache sind, ist an sich auch die förderliche Blende Definitionssache.


Jetzt noch der Versuch, die Abhängigkeiten etwas bildlich darzustellen.

Dafür verwende ich normalerweise Ausdrucke eines Testbildes bspw. auf A4-Format, die ich im Garten mit entsprechendem Abstand fotografiere und auswerte.

Im Winter behelfe ich mir auch mit dem 4k-Monitor im Hobbyraum, unterliege dabei allerdings Einschränkungen bzgl. Abstand, d. h. Tele ist problematisch.

Testbild

…..
Ich danke Herrn Altmann, der mir die Verwendung seines Testbildes auf dieser Webseite gestattet.

Bei der Verwendung eines Monitors muß man beachten, daß die darzustellenden Details groß bezogen auf die Monitorauflösung sein sollten, damit es nicht zu Störungen durch die Pixel des Monitors kommt.

Außerdem sollte man bei Skalierungen darauf achten, daß mit 100% oder ganzzahligem Verhältnis dazu skaliert wird, also entweder 100%, 200% oder 50% usw., weil es sonst zu Fehlanzeigen kommen kann.

Die Beurteilung der Ergebnisse im Detail muß an Hand von Ausschnitten erfolgen, weil die Darstellung hier im Netz begrenzt ist.

Die hier aufgeführten Beispiele beziehen sich auf Aufnahmen eines A4-Ausdruckes des Testbildes.

Bei der Beurteilung der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, daß Beugung und  Fokussierung überlagert Einfluß auf die Bildschärfe nehmen.


Die Auswertung erfolgt so, daß Bild- und Testbildgröße ins Verhältnis gesetzt werden. Außerdem wird ein Linienbereich im Testbild mit der Höhe des Testbildes ins Verhältnis gesetzt. Über die ermittelten Verhältnisse wird eine Liniendichte für das Linienbereich berechnet. Diese Werte werden jeweils dem Testbild und dem Ausschnitt mit dem Linienbereich zugeordnet.
Angezeigt werden Ausschnitte zum Testbild und zum genannten Linienbereich. Die Linienbereiche werden verglichen.
Die Angabe zu den Linienpaaren bezieht sich auf die Bildhöhe.


Es wurden so die drei Superzoomkameras beurteilt, und es sei noch einmal ausdrücklich betont, es geht hier nur um den Einfluß der Beugung.

Da die Superzoomkameras diesbezüglich etwa gleich sind, wird hier beispielhaft hauptsächlich das Ergebnis der Canon gezeigt.

“Versuchsstand”

……….

Canon SX700,     Blende 3.2, 1084 Lp
Canon SX700,    Blende 3.2, 1249 Lp
Canon SX700,         Blende 3.2, 1420 Lp

 

………………………..

Canon SX700,   Blende 3.2, 1084 Lp
Canon SX700,     Blende 3.2, 1249 Lp
Canon SX700,    Blende 3.2, 1420 Lp

…………………………………………..
Hier noch Ausschnitte der Panasonic TZ91 zum Vergleich, die Ergebnisse sind etwas anders, was ich in meinem Beitrag “womit nehme ich meine Bilder auf” schon beschrieben habe.

Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1124 Lp
Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1308 Lp
Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1478 Lp

 

……………………………………………………………………………………………………………

Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1124 Lp
Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1308 Lp
Panasonic TZ91, Blende 3.3, 1478 Lp

…………………………………..

Canon SX700,     Blende 6.3, 756 Lp
Canon SX700,     Blende 6.3, 920 Lp
Canon SX 700,    Blende 6.3, 1249 Lp

……………………………

Canon SX700,     Blende 6.3, 756 Lp
Canon SX700,     Blende 6.3, 920 Lp
Canon SX700,    Blende 6.3, 1249 Lp

…………………………….
Bei Blende 6.3, 1249 Lp ist nur noch grau zu erkennen, die Linien verschwimmen infolge der Beugung vollkommen.
Bei Blende 3.2, 1249 Lp sind noch deutliche Reste der Linien zu erkennen, selbst bei Blende 3.2, 1420 Lp sind noch Andeutungen der Linien zu erkennen.

Ich denke, daß damit der Einfluß der Beugung in Anhängigkeit von der Blende doch mit recht einfachen Mitteln veranschaulicht werden kann.


Um Unschärfe durch Beugung so gering wie möglich zu halten, sollte so wenig wie möglich abgeblendet werden.
Das gilt um so mehr, je kleiner der Chip der Kamera ist.


 

Test Capture One Pro Version 12

Da das Bildbearbeitungsprogramm Capture One, im Folgenden C1, neuerdings recht stark beworben wird und als mögliche Alternative für die Abonnementversionen von Adobe mit ihren Problemen insbesondere für Hobbyfotografen interessant ist, habe ich die Testversion Capture One Pro Version 12 installiert und habe diese erprobt.

Ich arbeite mich im Allgemeinen intuitiv in neue Programme ein, das fällt mir bei diesem Programm schwer.


Total belastend finde ich, daß ich regelrecht belästigt werde mit Katalogordnern und Sitzungsordnern, selbst wenn ich programmeigene Ordnungssysteme gar nicht nutzen möchte.
Besonders störend finde ich, daß dieses aufdringliche Verhalten auch noch Spuren hinterläßt, die ich mühselig wieder beseitigen muß. Es werden Ordner angelegt, wo Capture One an sich nichts zu suchen hat.


Bei Capture One ist das Öffnen eines Bildes sehr umständlich, für mich nicht intuitiv. Ich habe zunächst eine neue Sitzung eröffnen müssen und dann in den Ordner navigieren müssen, in dem das zu öffnende Bild ist, dann erscheint das Bild auch nach einiger Zeit und es sind wieder 2 Ordner in dem Verzeichnis von C1 generiert worden, die ich wieder löschen muß, weil ich sie nicht benötige.
Sicher kann man sich an Vieles gewöhnen, aber der erste Eindruck ist diesbezüglich nicht gut.


Wenn ich das Programm Capture One nur als Bildbearbeitungsprogramm einschließlich Raw-Converter nutzen will, ist es für mich umständlich zu handhaben und total überladen.


Da ich seit 2014 als Dateisystem Adobe dng nutze, begrüße ich, daß Capture One dieses Format auch unterstützt (ich habe dazu schon kurz berichtet).
Ich habe mich deshalb damit etwas näher beschäftigt.

Ausgangspunkt ist ein älteres .arw-Raw-File aus der Sony RX100.

Zunächst das Ausgangsbild

Ausgangsbild arw-Raw-Datei der Sony RX100

Das Bild wurde mit Capture One und mit Lightroom in dng konvertiert, wobei jeweils die Schärfung auf null gesetzt und die Helligkeit, die geringfügig unterschiedlich war, angeglichen wurde.

Das Bild mit Lightroom in dng konvertiert
das Bild mit Capture One in dng konvertiert

………………………………………………
Abgesehen von geringen Tonwertunterschieden, die ausgleichbar sind, sind keine Unterschiede zu erkennen.

Wenn ich das Bild aus C1 in jpg oder tif exportiere, sind die Tonwerte stark unterschiedlich zum in C1 angezeigten Raw-Bild und in anderen Programmen.
Das Ausgangsbild in C1 vor der Konvertierung sieht richtig aus.
Möglicherweise mache ich etwas falsch, aber wenn man mit einer Testversion wirbt, sollte so etwas nicht passieren können.

Ausgangsbild mit Capture One in dng konvertiert
Ausgangsbild mit Capture One in jpg oder tif konvertiert

………………………………………….
Jetzt wurde das mit Lightroom generierte dng-Bild nach C1 importiert, mittelmäßig geschärft, weiter keine Bearbeitung und dann als dng-Bild exportiert. Die Tonwerte sind verändert, rot ist viel zu stark.

Bild als LR-dng in C1 mittelmäßig geschärft, dann als dng exportiert
Ausgangsbild als LR-dng

 

…………………………………………
Noch erwähnenswert ist, daß die Dateigröße  der dng-Datei in Capture One bedeutend größer ist als die dng-Datei in Lightroom,
im Beispiel etwa 40 zu 24 MB.
Außerdem wird nur ein winziges jpg-Vorschaubild eingebettet, bei Lightroom kann das wahlweise auch in voller Größe eingebettet werden. Vorschaubilder in voller Größe haben den Vorteil, daß die Anzeige bei entsprechender Einstellung des Bildbetrachterprogrammes rasant schnell geht, weil das Bild fertig ist, nur aufgerufen werden muß, also nicht erst wie das dng jedesmal entwickelt werden muß.

Für mich ist ein weiterer Nachteil von Capture One, daß in sein dng scheinbar nur raw-Files eingebettet werden können.

Dann habe ich versuchsweise das C1-dng  in Photoshop Elements geöffnet, geht über den Raw-Konverter, dort Bild öffnen, geöffnetes Bild in Ordnung.
Jetzt Bild geschlossen, ohne abzuspeichern, das dng wird so verändert, daß nur noch eine winzige Vorschau zu sehen ist, und es ist zu sehen, daß sich die Größe der dng-Datei etwas verändert hat, obwohl ich wie gesagt keinerlei Speicherung durchgeführt habe.


Normalerweise erwarte ich, daß ein Format dng unabhängig vom Hersteller gleich ist. Wenn ich jpg oder tif hernehme, dann gehe ich davon aus, daß die Formate unabhängig vom Hersteller gleich sind und das sind sie auch.
Beim dng-Format von Capture One und Adobe ist das nicht so.


Wenn ich die Dateien editiere und nach bestimmten Begriffen suche, z. B. die Werte der Steller, so stelle ich fest, daß es da grundlegende Unterschiede gibt.
Im Beispiel habe ich das arw-Ausgangsbild in Capture One maximal, also mit 1000, geschärft, das Ergebnis in C1 ist extrem/übertrieben scharf.
Als dng exportiert und in Lightroom geöffnet, ist das Bild nicht geschärft, und die Steller unter Details (Überschrift ist bei C1 und Lr gleich) insbesondere Stärke fürs Schärfen stehen bei null bzw. kleinen Werten. Der Wert von C1, 1000 erscheint in Lr nicht.
Weitere Suche in C1, da gibt es Exportrezept, da kann man etwas anpassen, insbesondere zur Schärfe. Ergebnis Tonwerte nach grün verschoben…

Noch zur Schärfung, die Optionen bei Capture One finde ich gut, so lange man in Capture One bleibt, sind die Ergebnisse bzgl. Schärfen und Rauschen auch gut, wobei die Schärfung bei maximalem Wert übertrieben ist.
Bei Adobe kann man zu ähnlichen Ergebnissen kommen, die Einstellungen sind anders, vielleicht etwas umständlicher, da ich aber ohnehin mit Vorgaben arbeite, spielt das keine Rolle.
Außerdem kann bei Adobe mit den Schärfentools der Nik-Collection gearbeitet werden, mit denen auch sehr gute Ergebnisse erzielt werden können.


Aus meiner Sicht bietet Capture One mit seinem dng-Format erfreulicherweise auch ein non destructives Bilddateiformat an.


Das habe ich allerdings nicht weiter getestet.


Bezüglich erreichbarer Bildqualität habe ich in meinem hierzu schon erschienenen Beitrag versucht nachzuweisen, daß keine signifikanten Unterschiede erreichbar sind.


Zwischen den Raw-Konvertern von Adobe und von Phaseone sind bzgl. erreichbarer Qualität keine Unterschiede festzustellen.


Die dng-Formate von Adobe Lightroom und Capture One sind nicht kompatibel, d. h. das, was Adobe anstrebt, eine Vereinheitlichung der Raw-Formate, wird von Capture One nicht unterstützt, Capture One geht eigene Wege.


Also entweder Adobe Lightroom oder Phaseone Capture One verwenden, gemischt zu verwenden kann ich nicht empfehlen.


 

Schärfentiefe Ergänzung

In meinem Beitrag Schärfentiefe habe ich die Zusammenhänge aufgeschrieben und interpretiert, Bildvergleiche kamen etwas zu kurz, möchte ich hiermit ergänzen.

In den Bereichen, wo die Fernpunkte noch endlich sind, gibt es eine Abhängigkeit von der Kameraart, zu der ich so noch keinen Bericht gefunden habe. Da ich das aber für bemerkenswert halte, möchte ich dazu berichten.


Wenn man mit einer Kleinbildkamera mit gleicher Schärfentiefe aufnehmen möchte wie mit einer Kompaktkamera, muß man sehr stark abblenden, so daß der Vorteil der Lichtstärke der Optik der Kleinbildkamera gegenüber der Kompaktkamera verloren geht.


Dazu zwei Oberflächen des im Beitrag Schärfentiefe angeführten Programmes zur Berechnung der Schärfentiefe.

Beispiel für Schärfentiefe Kompaktkamera, Cropfaktor etwa 5.7

Beispiel für Schärfentiefe Kleinbildkamera, Cropfaktor 1

…………..
Damit man die beispielhaften Werte für die Nah- und Fernpunkte bzw. die Schärfentiefe der Kompaktkamera mit der Kleinbildkamera erreicht, muß man bei der Kleinbildkamera sehr stark abblenden. Hier im Beispiel

statt Blende 4 bei der Kompaktkamera

………..Blende 22 bei der Kleinbildkamera.

Wenn man die Öffnungsdurchmesser d = f / Bl vergleicht,

…………Kompaktkamera    d = 9 / 4 = 2.25 mm

…………Kleinbildkamera     d = 50 / 22  = 2.27 mm

die Blendenöffnung ist gleich, d. h. für diese Situationen kommt der Lichtstärkevorteil der Optik der Kleinbildkamera nicht zum Tragen.

Die eingangs formulierte Behauptung präzisiert:


Wenn man mit einer Kleinbildkamera in den Bereichen, wo die
Fernpunkte endlich sind, mit gleicher Schärfentiefe aufnehmen
möchte wie mit einer Kompaktkamera, muß man sehr stark
abblenden, so daß der Vorteil der Lichtstärke der
Kleinbildkamera gegenüber der Kompaktkamera verloren geht.


Dazu einige Beispiele, schräg liegenden Maßstab fotografiert:

Kleinbildkamera
Da ich selbst keine digitale Kleinbildkamera besitze, hat mir ein guter Bekannter ausgeholfen und hat mir mit einer Sony α 7III und Objektiv
Voigtländer 40/1.2 Beispielbilder aufgenommen.
Nur am Rande, es war gar nicht so einfach, Jemanden zu finden, der mir mit Vergleichsmaterial von einer Kleinbildkamera geholfen hat. Deshalb noch einmal der Dank nach München.

Sony Alpha 7 III und Voigtländer 40/1.2, Blende 1.2 Schärfentiefe berechnet 2.3 mm

……………………………………………….

Hier sieht man, wie stark bei diesem Objektiv und dieser Kamera bei Offenblende der Schärfentiefebereich eingeengt wird.

Für die weiteren Vergleiche wird oben das Bild mit der jeweiligen Kompaktkamera, bzgl. Brennweite angepaßt, und unten das Bild mit der Kleinbildkamera bzgl. Blende angepaßt, angeordnet.

Sony RX100, Brennweite äquivalent Kleinbild 40 mm, Blende 3.2

Sony RX100, Brennweite 14.6 mm, äquivalent Kleinbild 40 mm, Blende 3.2, Schärfentiefe berechnet 18.7 mm

Sony Alpha 7 iii, Objektiv Voigtländer 40/1.2, Blende 3.2, Schärfentiefe berechnet 6.2 mm

Es ist sehr deutlich zu erkennen, daß bei vergleichbaren Werten die Schärfentiefe bei der Kompaktkamera höher ist als bei der Kleinbildkamera.

Jetzt noch der Vergleich mit der Superzoomkamera Panasonic TZ91.

Panasonic TZ91, Brennweite 7.2 mm, äquivalent Kleinbild 40 mm, Blende 3.8, Schärfentiefe berechnet 45.4 mm

Sony Alpha 7 iii, Objektiv Voigtländer 40/1.2, Blende 4.0, Schärfentiefe berechnet 7.8 mm

Ich habe für die Beispiele die Schärfentiefe berechnet und in der Bildunterschrift eingefügt. Als Schärfedefinition wurde N = 3000 verwendet.

Ich denke, diese bildlichen Erläuterungen und die Tendenz der Berechnung belegen die eingangs gemachte Feststellung.


Wenn man mit einer Kleinbildkamera in den Bereichen, wo die
Fernpunkte endlich sind, mit gleicher Schärfentiefe aufnehmen
möchte wie mit einer Kompaktkamera, muß man sehr stark
abblenden, so daß der Vorteil der Lichtstärke der
Kleinbildkamera gegenüber der Kompaktkamera verloren geht.


Obwohl es mit Vergleichen immer so eine Sache ist, möchte ich trotzdem Kompaktkameras und Kleinbildkameras mit Modelleisenbahn und Eisenbahn vergleichen, was bei der Eisenbahn der Maßstabsfaktor für die Modelle ist bspw. 1 : 87, ist bei den Kameras der Cropfaktor bspw. 1 : 5.7, d. h. die Kompaktkamera ist gewissermaßen ein Modell der Kleinbildkamera.
Die Schärfentiefe ist im entsprechenden Geltungsbereich proportional dem Cropfaktor.

Um das Thema weiter abzurunden, möchte ich noch kurz auf die hyperfokale Entfernung eingehen. Die hyperfokale Entfernung dh beschreibt, bei welcher Entfernung der Fokussierung die Fernpunkte unendlich werden.
Da die hyperfokale Entfernung umgekehrt proportional dem Cropfaktor ist, ergibt sich bzgl. der beispielhaft aufgeführten Kameras folgendes Bild:

Panasonic TZ91, f = 7.2 mm, Blende 3.8 ⇒ dh = 5.3 m
Sony RX 100, f = 14.6 mm, Blende 3.2     ⇒ dh = 12.6 m
Sony α7III, f = 40 mm, Blende 1.2               ⇒ dh = 93 m

d.h. wenn ich mit der Sony α7III auf 93 m fokussiere, liegt die Schärfentiefe bei 46.5 m bis unendlich, wenn ich bei der Sony RX100 auf 12.6 m fokussiere, liegt die Schärfentiefe bei 6.3 m bis unendlich und wenn ich bei der Panasonic TZ91 auf 5.3 m fokussiere, liegt die Schärfentiefe von 2.65 m bis unendlich.

Um die beispielhaften Werte für die TZ91 zu erreichen, müßte ich bei
der Sony RX100 auf Blende 8 abblenden, bei der Sony α7III auf knapp Blende 22 und der Lichtstärkevorteil wäre verloren.

Hier noch diese Gegenüberstellung:

Panasonic TZ91, Brennweite 7.2 mm, äquivalent Kleinbild 40 mm, Blende 3.8, Schärfentiefe berechnet 45.4 mm

Sony RX100, Brennweite 14.6 mm, äquivalent Kleinbild 40 mm, Blende 8, Schärfentiefe berechnet 47.1 mm

Sony Alpha 7 iii, Objektiv Voigtländer 40/1.2, Blende 22, Schärfentiefe berechnet 43.3 mm

……….


Für den Anwender bedeutet das, wenn er viel im Nahbereich fotografieren möchte, sollte er sich überlegen, ob er mit Kompaktkameras aufnimmt, denn Kompaktkameras erleichtern in diesem Bereich das Fotografieren wesentlich.


 

Raw-Konvertierung Adobe und Phase One

Da immer wieder zu lesen ist, daß der Raw-Konverter besser als jener ist, hier einige Überlegungen allgemein und Versuchsergebnisse zu Adobe Raw-Konverter/Adobe dng-Konverter und Capture One 12, Testversion der Firma Phaseone.

Ich selbst habe keine Ahnung, wie die Spezialisten die Software entwickeln, ich gehe aber davon aus, daß bei den hier genannten großen Firmen die Entwickler ähnliches Wissen und ähnliches Können haben, so daß auch ähnliche Ergebnisse zu erwarten sind, d. h. wesentliche Unterschiede hinsichtlich Qualität der Raw-Konvertierung zwischen Adobe und Phaseone erwarte ich nicht. Große Unterschiede bei den Ergebnissen würde bedeuten, daß die Entwickler die Probleme nicht voll erfaßt hätten. Das kann ich mir nicht vorstellen.

Sony RX100, Raw-File in Photoshop über raw-plugin konvertiert

Zunächst allgemein, Raw-Dateien sind heute nicht mehr völlig unbearbeitet. Ob Raw-Dateien überhaupt jemals gänzlich unbearbeitet waren, ist mir nicht bekannt.
Wesentliche Dinge wie bspw. Objektivkorrekturen werden in Raw-Dateien von Kompaktkameras bereits in der Kamera erledigt. Bei Kameras mit Wechselobjektiven ist das natürlich anders, denn da muß jedes Objektiv für sich korrigiert werden.

Ansonsten geht es darum, die je Pixel aufgenommenen Werte für die Tonwerte möglichst exakt in ein gängiges Dateiformat zu übertragen.
Tonwertkorrekturen sind dann schon der nächste Schritt, Bildbearbeitung.

Schärfen, Entrauschen gehört an sich auch zur Bildbearbeitung. Je nach dem ob vor oder nach der Raw-Konvertierung diesbezüglich eingegriffen wird, hat das natürlich Einfluß auf das sichtbare Ergebnis unmittelbar nach der Raw-Konvertierung.

Auf das Endergebnis hat das aber kaum einen Einfluß, d. h. ein Raw-Konverter, der nach der Konvertierung scheinbar bessere Bilder macht, muß nicht besser sein, als einer, der nicht so gute Bilder macht, vorausgesetzt es wurden keine grundlegenden Fehler gemacht, und das schließe ich siehe oben bei diesen Firmen aus.

Bei Adobe kann durch den Wechsel auf das Abonnementsystem der Raw-Konverter in älteren Bildbearbeitungsversionen nicht mehr aktualisiert werden, es muß der Weg über den dng-Konverter gegangen werden.
Der Arbeitsablauf ist dann


⇒ raw in dng mit Adobe dng-Konverter, dann Bildbearbeitung
….⇒ entweder weiter mit dng oder
……..⇒ man wandelt dng in ein anderes Format um


Bei Captore One kann man auch mit dng arbeiten, dieses dng verhält sich ähnlich wie das dng von Adobe, aber nicht gleich, ist aber auch ein non destructives Format.

Das dng-Format ist von Adobe, die Spezifikation ist offen, aber die Entwicklung der Software obliegt natürlich jedem Hersteller selbst, der dng verwendet.

Die dng-Formate von Adobe und Capture One sind kompatibel, wie umfassend, habe ich nicht getestet. Aufgefallen ist mir nur, daß bei Adobe Lightroom in dng viele Formate eingebettet werden können, so auch jpg, bei Capture One nicht, da ist das dng-Format offenbar so ausgelegt, daß nur Raw-Formate in dng gewandelt werden können.
Scheinbar wird nur ein kleines Vorschaubild eingebettet, ein großes, insbesondere in voller Größe wie bei Adobe kann scheinbar nicht eingebettet werden.

Bzgl. Aktualität ist es so, daß der dng-Konverter aktuell gehalten wird, wie das bei Capture One ist, weiß ich nicht. Das Raw-Format der Panasonic TZ91 wird jedenfalls mit der o. g. Version von Capture One nicht unterstützt, der Adobe dng-Konverter dagegen unterstützt das Raw-Format der TZ91.

Hier nur kurz die ergänzende Bemerkung, Silkypix, die Software für Panasonic, unterstützt natürlich die Raw-Dateien der TZ91, Ergebnisse siehe Beitrag.
Es lohnt sich also, die jeweils hauseigene Software der Kamerahersteller im Auge zu behalten.

Jetzt das oben gezeigte Bild als raw-File in Capture One in dng konvertiert.

Sony RX100, Raw-File in Capture One in dng konvertiert

Es sind in der Farbe/Helligkeit, also Tonwerten nur geringe Unterschiede, in der Auflösung keine.

Um das Ganze besser vergleichen zu können, habe ich mit Ausschnitten gearbeitet. Ich habe die Ausschnitte so gewählt, daß ich ohne Komprimierung das Limit von WordPress 2 MB nicht überschreite. Damit entstehen Ausschnitte, die auf meinem 4k-Monitor in der Vollbildansicht mit über 300% angezeigt werden.
Die Bilder wurden zwecks besserer Vergleichbarkeit von raw in tif, 16 bit gewandelt und bzgl. Schärfe, Rauschen jeweils nachbearbeitet, um etwaige Unterschiede bei der Konvertierung, die mit der Bildbearbeitung zu tun haben, auszugleichen.

Ausschnit aus dem Bild über Capture One konvertiert

Ausschnit aus dem Bild mit Adobe konvertiert

Ich mußte bei beiden Ausschnitten etwas korrigieren, damit die Bilder sich möglichst gleichen, nur Helligkeit, Kontrast, etwas Klarheit. Geschärft wurden beide gleich.
Und ich muß sagen, ich kann keine Unterschiede feststellen, insbesondere keine signifikanten, die bzgl. Qualität für den einen oder
anderen Raw-Konverter sprechen.

Dieses Ergebnis überrascht mich nicht, im Gegenteil, ich habe das erwartet.


Zwischen den Raw-Konvertern von Adobe und von Phaseone sind bzgl. erreichbarer Qualität keine Unterschiede festzustellen.


Raw-Konvertierung Panasonic TZ91

Da bei der Panasonic TZ91 die Raw-Ergebnisse zunächst nicht überzeugen konnten, habe ich zur Raw-Konvertierung einige Untersuchungen angestellt.

Weihnachtsmarkt in Coswig

Da ich die Raw-Konvertierung raw in dng mit dem Adobe dng-Konverter mache, habe ich zunächst nach Alternativen gesucht. Meist bieten die Kameralieferanten dazu selbst etwas an, von Panasonic das Programm Silkypix Developer Studio 4.4 SE.

Das Programm ist ein Raw-Konverter, der zusätzlich zur Konvertierung relativ umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten anbietet, insbesondere zur Schärfung und zum Entrauschen.
Allerdings bietet das Programm als Ergebnisdateien nur jpg in außergewöhnlicher Vielfalt und tif an, d. h. nur destructive Formate.

Das ist für mich zwar zunächst ein Handycap, weil ich mit dem non destructiven Format dng arbeite, aber es ist bemerkenswert.

Das Programm sieht Vorgaben für bestimmte jpg-Varianten vor, die Ergebnisse bestechen durch geringes Rauschen und/oder hohe Schärfe.

Da ich normalerweise, siehe Beitrag raw oder jpg, mit jpg arbeite, vergleiche ich hier nur zwischen jpg.
Für Sonderanwendungen, bei denen raw günstiger ist, steht das tif-Format in 16 bit zur Verfügung. Darauf gehe ich hier aber nicht weiter ein.

Als Vergleichsbasis nehme ich die jpg-Dateien in höchster Qualität, so wie sie aus der Kamera kommen.

Das Programm Silkypix generiert aus den Raw-Dateien jpg-Dateien in unterschiedlicher Qualität, gekennzeichnet dadurch, daß einige Varianten bzgl. Dateigröße deutlich über die hinausgehen, die aus der Kamera kommen, und die sind schon verhältnismäßig groß.

Die Dateigrößen der jpg-Dateien für das Beispielbild sind:

……..raw                                                    ca. 20 bis 25 MB
……..dng über dng-Konverter       ca. 20 bis 22 MB
……..jpg aus der Kamera                  ca. 10 MB
……..jpg aus Silkiypix                         ca. 20 MB

Da bei jpg die Dateigröße auch ein gewisses Maß für Auflösung ist, kann man davon ausgehen, daß man mit Silkypix noch etwas mehr herausholen kann. Insgesamt ist die Dateigröße der jpg-Dateien bemerkenswert.

Um den Vergleich abzurunden, habe ich noch versucht, Schärfe und Rauschen in Adobe Lightroom so wie mit Silkypix hinzubekommen, es ist möglich, aber recht aufwendig. Bei Silkypix geht das Ganze durch die verschiedenen Vorgaben sehr schnell und einfach. Bei Lightroom geht das aber auch schnell, wenn man sich verschiedene Vorgaben selbst macht.

Damit der Beitrag noch etwas aufgelockert wird, stelle ich zwei Bilder gegenüber, eines über dng-Konverter, siehe oben, das andere über Silkypix.
Nicht nur, weil die Darstellung hier in WordPress seine Grenzen hat, sondern auch weil die Unterschiede tatsächlich sehr gering sind, bleibe ich bei jpg aus der Kamera, aber wissend, was es da noch so gibt.

Raw mit Silkypix in jpg

Raw mit Adobe dng-Konverter in dng und über Lightroom in jpg, spezielle Vorgabe für Schärfen

…………………


Der Vergleich der Raw-Konverter Silkypix und Adobe ergibt im Ergebnis praktisch keine Unterschiede, nur im Handling


 

Wahl der Bildgröße

Die Bilder, die man in meiner Webseite einfügen kann, sind auf eine
Größe von 2 MB pro Bild begrenzt.

Da meine Bildoriginale, grundsätzlich dng/jpg, wesentlich größer sind, Frage, wie verkleinern.

Da gibt es verschiedene Möglichkeiten, z. B. die Auflösung kleiner rechnen oder die Komprimierung erhöhen. Der Aufwand sollte möglichst gering und die Bildqualität möglichst hoch sein.

Nach etlichen Versuchen habe ich Erhöhung der Komprimierung als am günstigsten ermittelt.


von dem Original dng einen jpg-Abzug mit Begrenzung der Bildgröße anfertigen, dazu bietet das von mir verwendete Anzeigeprogramm Irfanview die Möglichkeit, ich setze die Dateigröße auf 1900 kB, um unter der gegebenen Bedingung, Bildgröße ≤ 2 MB bestmögliche Qualität zu erreichen


Zur Veranschaulichung folgendes Bild

Original dng/jpg, 14 bzw. 10 MB, auf jpg < 2 MB Dateigröße komprimiert

……..
Da das Bild im Original als jpg über 10 MB groß ist, habe ich zur Verdeutlichung der Qualität mit Ausschnitten und verlustfreiem Format gearbeitet.

Ausschnitt aus Original

Ausschnitt aus jpg auf 2MB begrenzt

…………………….
In dieser Größe kann ich kaum einen Unterschied erkennen. Wenn man die Ausschnitte vergrößert, sieht man, daß der Ausschnitt aus dem Original etwas besser ist, aber man sieht auch, daß eine Begrenzung der Dateigröße auf 2 MB noch recht gute Ergebnisse bringt.


Für die in die Beiträge einzufügenden Bilder verwende ich deren Originalauflösung und das jpg-Format mit Begrenzung der
Dateigröße auf 
< 2 MB. Für die Begrenzung der Dateigröße verwende ich das Programm Irfanview unter Nutzung der entsprechenden Option.


 

Ergänzung zu raw-Format oder jpg-Format

Im 1. Teil meines Beitrages geht es darum, die Behauptung,

Sowohl das raw-Format als auch das jpg-Format bilden das Bereich völlig dunkel bis völlig  hell gleich ab.“

möglichst anschaulich zu belegen.

Es geht in diesem Teil nicht um andere Unterschiede zwischen raw und jpg.


Im 2. Teil meines Beitrages geht es darum, ob die Auflösung 8,8,8 bit, die jpg bietet, ausreichend ist. Das Beispiel mit dem Mittelgrau soll zur Veranschaulichung dienen. Das ist etwas knapp gehalten.
Deshalb möchte ich dazu noch etwas ergänzen.

Ich habe sehr viele Versuche durchgeführt und bin zu dem beschriebenen Ergebnis gekommen.

In meinem Beitrag „In welchem Dateiformat nehme ich meine Bilder auf und wie speichere ich sie ab“ gehe ich darauf ein, dass ich auch jpg-Dateien in dng einbette und dann in Lightroom bearbeite.

Lightroom/dng bedeutet non destructiv, heißt alle Bearbeitungsschritte gehen vom Ausgangsbild aus und werden als Befehle abgespeichert und können auch wieder rückgängig gemacht werden, also hier auch bei jpg.
Bzgl. Helligkeit kann in Lightroom um +- 5 Lichtwerte korrigiert werden.

Noch ein Hinweis, die Dateigrößen sind bei dng/jpg und dng/raw sehr unterschiedlich, bspw. die hier verwendeten Originale:

⇒ jpg etwa 10 MB
⇒ raw etwa 20 MB

d. h. raw und jpg wird selbstverständlich unterschieden.

Ganz wesentlich ist, dass ich die Bilder versuche, richtig zu belichten, so dass dann bei der Nachbearbeitung nur geringe Helligkeitskorrekturen erforderlich sind. Die Korrekturwerte bewegen sich im Zehntel Lichtwertbereich.

Für Bilder, die aus welchen Gründen auch immer, stark fehlbelichtet, bspw. unterbelichtet, aufgenommen werden, stößt  jpg bei der Korrektur an seine Grenzen, dort sollte dann  mit raw gearbeitet werden, das für die eingeengten Bereiche wesentlich mehr Auflösung bietet.

Der folgende Vergleich soll dazu dienen, ein Gefühl dafür zu
bekommen, wie sich bei Unterbelichtung und Helligkeitskorrektur jpg und raw zueinander verhalten.

Im Beispiel werden die Bilder zunächst mit 3LW unterbelichtet und anschließend um +3LW korrigiert.

⇒ Keinerlei sonstige Bildbearbeitung
⇒ raw und jpg aus Kamera
⇒ jeweils in dng umgewandelt
⇒ in Lightroom jeweils um +3LW korrigiert.

raw mit 3LW unterbelichtet

raw mit +3LW korrigiert

jpg mit 3LW unterbelichtet

jpg mit +3LW korrigiert

…………………….
Das könnte man vielleicht gerade noch mit jpg machen.

Jetzt die Versuche mit 4 und 5 LW Unterbelichtung. +- 5LW ist die Grenze sowohl in der Kamera Panasonic TZ91 als auch in Lightroom 5.

raw mit 4LW unterbelichtet

raw mit +4LW korrigiert

jpg mit 4LW unterbelichtet

jpg mit +4LW korrigiert

raw mit 5LW unterbelichtet

raw mit +5LW korrigiert

jpg mit 5LW unterbelichtet

jpg mit +5LW korrigiert

……………………
Es ist glaube ich deutlich zu erkennen, daß bei derartigen Unterbelichtungen das jpg-Format überfordert ist.

Bei meiner normalen Fotografie sind solch hohe Unterbelichtungen nicht üblich, Belichtungskorrekturen bewegen sich im Zehntelbereich.
Da hierbei die Unterschiede zwischen raw und jpg sehr gering sind, habe ich mich grundsätzlich für jpg entschieden.

Bei Ausnahmen, bspw. Belichtungsreihen, wähle ich allerdings raw.

Elektromobilität, Nachladen der Batterien

2009 habe ich mir einen Lebenstraum erfüllt, wir haben uns einen BMW angeschafft.

Wir haben das Fahrzeug in München aus der BMW-Welt abgeholt und dabei die BMW-Welt selbst sowie die Fertigung gegenüber ausführlich kennengelernt (Einsatz vieler Kuka-Roboter).
Im Erdgeschoß  der BMW-Welt war das Chassis eines Hybridautos ausgestellt, elektrischer Antrieb, Batterie, Aufladen der Batterie alternativ über Netz oder Generator, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, enorme Leistung, sparsamer Verbrauch. Das war sicher das Konzept für den BMW i8.

Ich war von der Konzeption begeistert, weil ich ein Elektroauto ohne die alternative Lademöglichkeit mittels Verbrennungsmotor schon damals als problematisch einschätzte, obwohl ich mich noch nicht näher damit beschäftigt hatte.
Als Elektrotechniker und Physik-Interessierter habe ich mich dann relativ ausführlich mit der Technik und den Problemen beschäftigt und mir eine eigene Meinung gebildet. Das hat mich bezüglich Voranbringen der Elektromobilität ernüchtert.

Unter Anderem hatte ich damals versucht , die erforderliche Antriebsleistung des Fahrzeuges zu berechnen.

Energieverbrauch des BMW 325 d, Kombi

Auf Grund meiner Vorkenntnisse war ich nicht sonderlich überrascht von dem Ergebnis. Ich möchte das Ergebnis zur Gesamtenergie (rote Kurve) bei konstanter Fahrgeschwindigkeit aber trotzdem etwas erläutern.
Dazu noch mein Durchschnittsverbrauch, er liegt über die Jahre ziemlich konstant bei 7 Liter pro 100 km, auch im Stadtverkehr.

Bei konstant 50 km pro Stunde beträgt der Energiebedarf etwa
12 kWh pro 100 km, d. h. der Wirkungsgrad beträgt etwa
12/70*100 = 17 %.
Da der Begriff Wirkungsgrad in diesem Zusammenhang nicht so oft verwendet wird, hier noch eine verständliche Erläuterung, von der Energie des Kraftstoffes werden 17 % für den Antrieb verwendet, der Rest 83 % sind Verluste, sprich wird verfeuert.

Bei konstant 150 km pro Stunde sind die Verhältnisse etwas besser,
Energiebedarf 27 kWh, Wirkungsgrad etwa 38.5 %, aber von gut
kann keine Rede sein.

Daß der Wirkungsgrad bei Verbrennungsmotoren in diesen Größenordnungen liegt, hat mich auch nicht überrascht, hatten wir doch schon in der Schule bzw. Ausbildung, daß der Wirkungsgrad vom Temperaturunterschied heiß zu kalt der Verbrennungsgase abhängt…

Ein Elektroantrieb liegt bzgl. Wirkungsgrad auf das Fahrzeug bezogen, wesentlich besser, ich sage mal 90 % als Größenordnung. Natürlich treten in vor- und nebengelagerten Prozessen auch Verluste auf, aber darum geht es mir hier nicht.


Da wir in Dresden mit der Gläsernen Manufaktur eine Fertigungsstätte für den VW eGolf haben, die Technik dort sehr gut präsentiert und dokumentiert wird und der eGolf beispielhaft für den Stand der Technik bzgl. reinem Elektroantrieb sein dürfte, beziehe ich mich in den folgenden Ausführungen darauf.


VW Gläserne Manufaktur Dresden Fertigung eGolf

…………
Ein paar Daten zum eGolf:

rein elektrischer Antrieb, permanent erregter Synchronmotor
Untersetzungsgetriebe 10:1
max. Leistung etwa 100 kW
max. Drehmoment bei 3000 min-1, entspricht 40 km/Std  290 Nm
max. Drehzahl 12000 min-1, also 160 km/Std Maximalgeschwindigkeit
Batterie 35.8 kWh
Batteriegewicht 318 kg
Batterie geteilt, fest in Fahrzeug integriert
Fahrzeuggewicht ca. 1600 kg
die Batterie kann über die optional mögliche Gleichstromladung in 45 min auf 80 % ihrer Nennkapazität aufgeladen werden

Der Fahrzeugquerschnitt und der Luftwiderstandsbeiwert sind nahezu gleich wie bei dem o. g. BMW, der BMW wiegt lediglich mit ca. 1700 kg etwas mehr.

Damit verwende ich für die folgenden Abschätzungen zur Langstreckentauglichkeit des eGolf die Daten vom BMW, umgerechnet durch die Gewichte, also 1600/1700.

Für die Abschätzung zur Langstreckentauglichkeit wird eine Fahrgeschwindigkeit von konstant 130 km/Std angenommen. Aus dem Diagramm oben, umgerechnet wie beschrieben, ergibt sich für den eGolf ein Energiebedarf von etwa 21 kWh/100 km.

Damit folgenderAblauf:

⇒ Batterie voll, 35.8 kWh
⇒ Fahrt 35.8/21*100 = 170 km, dann ist die Batterie völlig leer
⇒ Gleichstromladung 45 min, dann ist die Batterie zu 80 % geladen,
…..28.6 kWh
⇒ Fahrt 28.6/21 = 136 km, dann ist die Batterie wieder völlig leer
⇒ Gleichstromladung 45 min, dann ist die Batterie zu 80 % geladen,
…..28.6 kWh
⇒ Fahrt 28.6/21 = 136 km, dann ist die Batterie erneut leer
…..usw.

Unter idealen Bedingungen, man findet genau dort, wo die Batterie völlig leer ist, sofort eine freie Gleichstromtankstelle…, ergibt sich eine rechnerische Reisegeschwindigkeit von etwa 75 km/Std.


75 km/Std unter idealen Bedingungen, die z. Zt. nicht gegeben sind, sind nicht das, was ich mir unter Langstreckentauglichkeit vorstelle.


Die Durchschnittsgeschwindigkeit könnte deutlich erhöht werden, wenn man ein entsprechendes Batterieaustauschsystem hätte.
Dazu gab es 2007 Anstöße bzw. Versuche. Der industrielle Versuch in USA ist aber gescheitert. Mir ist nicht bekannt, ob da aktuell noch/wieder etwas läuft.

Noch eine kurze Betrachtung zu dem Gleichstrom-Ladestationen-Netz, das erforderlich wäre.

Das Laden der Batterie des eGolfs an einer Gleichstrom-Ladestation dauert 45 min, mit der Ladung kommt das Fahrzeug unter den angegebenen Bedingungen wie beschrieben etwa 140 km weit.
Ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor tankt sagen wir in 10 min
Kraftstoff für 500 km Fahrleistung

Daraus kann man abschätzen, daß das Verhältnis,
wie lange ein Fahrzeug eine Tanksäule belegt:
45 min/10 min*500km/140km = 16 ist.


Das Elektrofahrzeug belegt eine Tanksäule 16 mal länger als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, d. h. für volle E-Mobilität müßte gemessen an dem derzeitigen Tankstellennetz ein gewaltiges E-Tankstellennetz entstehen


Für ein derartiges E-Tankstellennetz wäre pro Gleichstrom-Tanksäule
eine elektrische Anschlußleistung von etwa 50 kW erforderlich.
Wenn pro Tankstelle sagen wir 20 Gleichstrom-Tanksäulen installiert
wären, bedeutet das schon eine Anschlußleistung von etwa
1 Megawatt. Und dabei handelt es sich nicht nur um eine potentiell zur Verfügung stehende Leistung, sondern es muß damit gerechnet werden, daß diese Leistung auch in Anspruch genommen wird.

Das bestehende Elektrotankstellennetz hat sich selbst entwickelt, für Kurzstreckenfahrer möglicherweise ganz ordentlich.  Auch die Stecker haben sich selbst entwickelt, es gibt einige verschiedene…

Elektrotankstelle am Bahnhof Radebeul Ost

Eine Tanksäule mit 2 x 230V, einphasig 16 A und 2 x Stecker Typ 2 für 22 kW steht am Bahnhof Radbeul Ost. Die Säule ist sehr gut zugängig.
…………
Ich gehe seit Jahren fast jeden Tag an den Bahnhof, Abfahrt der Kleinbahn…
Ich habe mich schon gewundert, ich habe noch nie Jemand Tanken gesehen.
Jetzt wundere ich mich nicht mehr.

Einen guten Überblick über das Tankstellennetz hier im Raum Radebeul bietet die Seite der städtischen Energieversorgung.
Die Seite ist gut gepflegt, z. B. gibt es auch eine Logdatei zu den Bewegungen an dieser Tankstelle.
Die Tankstelle wurde 2015 installiert, die Frequentierung hält sich sehr in Grenzen, 2017 z. B. gab es eine Tankung.


Neu für mich war der Begriff Ladeweile, darunter werden Ziele genannt, die man während der Ladezeit ansteuern kann.


Da der Elektroantrieb für Kraftfahrzeuge aber eine wunderbare Sache ist, nicht zuletzt ist er umweltfreundlich, erhebt sich die Frage, was wird getan, um die Probleme zu lösen, um den Einsatz von Elektrofahrzeugen voranzutreiben.

Die ausländischen Fahrzeuganbieter setzen dafür auf Hybridlösungen in sehr unterschiedlichen Varianten. Bei deutschen Fahrzeuganbietern klemmt es diesbezüglich momentan, ich kenne keinen deutschen Anbieter, der Hybridfahrzeuge zur Zeit liefern kann oder darf,
obwohl er welche hat, warum ?

Beispielhaft möchte ich hier Mitsubishi Motors nennen.
Der SUV Outlander Plug-in Hybrid ist ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und Elektroantrieb, wobei der Antrieb von rein elektrisch, über gemischt, bis rein über Verbrennungsmotor möglich ist.
Für den Verbrennungsmotor wird das Atkinson-Prinzip erwähnt, hier wahrscheinlich als Synonym für Optimierung des Verbrennungsmotors hinsichtlich Abgase und Verbrauch.
Die Batterie hat nur etwa 14 kWh Nennkapazität, ist entsprechend leichter, für Hybrid völlig ausreichend, damit könnte in Innenstädten rein elektrisch gefahren werden.
Zusätzlich kann die Batterie auch aus dem Stromnetz geladen werden.

Auch Toyota, Hyundai bieten Hybridfahrzeuge an.

Weitere gibt es, ich habe aber nicht weiter recherchiert.


Mit Hybridlösungen umgeht man das Problem des Nachladens an Elektrotankstellen, die Fahrzeuge werden langstreckentauglich, und  man ermöglicht umweltfreundliche Lösungen für kritische Bereiche wie besonders belastete Innenstädte, indem man potentiell die Möglichkeit hat, in diesen Bereichen elektrisch zu fahren.


Nicht jeder kann sich ein Elektrofahrzeug für den Kurzstreckenbetrieb und ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor für den Langstreckenbetrieb leisten.

Natürlich wird man einwenden, aber wenn das Hybridfahrzeug nicht elektrisch fährt, erzeugt es ja Abgase.

Das stimmt natürlich, aber man muß unterscheiden, wo die Abgase in die Umgebung austreten,

⇒ sind es dicht bewohnte Innenstädte, wo die festgelegten
…..Grenzwerte erreicht bzw. überschritten werden,
⇒ oder sind es Landstraßen, Autobahnen, wo die festgelegten
…..Grenzwerte teils sehr weit unterschritten werden.

Und man muß auch unterscheiden, um welche Abgase es sich handelt,

⇒ ist es das langlebige Kohlendioxid oder

⇒ sind es die eher kurzlebigen Stickoxide.

Hier höre ich aber auf, denn hier beginnt Politik…