Testbericht zum Raspberry Pi-Kameramodul v3: Ein neuer Blickwinkel auf die Fotografie

Es funktioniert sofort und macht tolle Bilder. Die Videoqualität ist gut und für Projekte mehr als ausreichend. HDR und Weitwinkel sind wichtige Verbesserungen.

Niedrige Kosten

Kompatibel mit allen Raspberry Pi-Modellen

Tolle Bildqualität

HDR

Dicker als frühere Versionen

Immer noch keine Schraubbefestigung

Warum Sie Tom's Hardware vertrauen können Unsere Experten verbringen Stunden damit, Produkte und Dienstleistungen zu testen und zu vergleichen, damit Sie das Beste für sich auswählen können. Erfahren Sie mehr darüber, wie wir testen.

Raspberry Pi hat eine aktualisierte Kamera herausgebracht, Camera Module 3 (auch bekannt als Camera v3 oder Camera Module v3), mit einem UVP von 25 $ für die Standardversion oder 35 $ für die Weitwinkelversion. Das neue Modul bietet mehr Pixel und kann damit mit den 12 MP der High-Quality-Kamera mithalten, behält aber den kleineren Sensor-on-a-Board-Formfaktor bei. Das Neue an dieser winzigen Kamera ist der Autofokus. Dies ist die erste offizielle Raspberry Pi-Kamera mit Autofokus, obwohl die hochauflösende Kamera von Arducam letztes Jahr diese Funktionalität lieferte.

Die Raspberry Pi-Kamera war bereits 2013 das erste offizielle Zubehör von Raspberry Pi. Das ursprüngliche 5-MP-Modell wurde 2016 auf Version 2 aktualisiert, wodurch 8 MP ins Spiel kamen. Dann wurden die Kameras mit der 12MP Raspberry Pi High Quality Camera im Jahr 2020 etwas „ernsthafter“; Diese Version bietet Wechselobjektive und eine Fülle von Auswahlmöglichkeiten für den begeisterten Fotografen, ist aber teuer und wird ohne Objektiv geliefert.

Spulen wir vor ins Jahr 2023 und wir haben eine neue Mainstream-Pi-Kamera, die Raspberry Pi Camera v3, die den Sensor-on-a-Board-Formfaktor der ursprünglichen Kamera aktualisiert und nun einen 12-MP-Sony-IMX708-Sensor und Autofokus enthält. Es ist außerdem in vier Ausführungen erhältlich: Standard, Weitwinkel, NOIR und NOIR-Weitwinkel.

Wir haben sowohl die Standard- als auch die Weitwinkelversion (nicht NOIR) der Kamera v3 getestet und fanden die Bildqualität ausgezeichnet, wobei die Autofokus-Funktion ein wirklich hilfreiches Upgrade darstellte.

Auf den ersten Blick gibt es keinen großen Unterschied zwischen Kamera v3 und v2, aber unter einer silbernen Verpackung verbirgt sich das Autofokussystem für den Sony IMX708-Sensor. Bei diesem Zusatzpaket sind wir auf ein kleines Problem gestoßen. Der Umfang der Kamera, vom Ende des Objektivs bis zur Rückseite der Platine, ist bei v3 dicker als bei den Vorgängermodellen.

Das Standardmodell ist 11,5 mm dick und die Weitwinkelversion kommt auf 12,4 mm. Für die meisten stellt dies kein großes Problem dar, könnte aber bei vorhandenen Gehäusen und Halterungen zu Problemen führen. Wenn Sie einen cool aussehenden Kamerahalter für den 3D-Druck mit einem der besten 3D-Drucker entdecken, müssen Sie den Druck für die zusätzliche Dicke optimieren. Mit unserem Creality Ender 2 Pro haben wir in etwas mehr als einer Stunde einen Schnellständer gedruckt, obwohl MacGyver ein wenig nachbessern musste, um das dickere Modul unterzubringen.

Raspberry Pi Kameraständer von Atle Berg bei Printables

Wir haben die hervorragende Dokumentation des Raspberry Pi zu allen früheren Kameramodellen konsultiert und anhand der Daten die Raspberry Pi Camera v3 zum Vergleich einbezogen. Die v3 liegt genau wie erwartet genau zwischen der v2 und der HQ-Kamera. Wir gewinnen mehr Megapixel und ein insgesamt größeres Bild. Für einige Spalten lagen uns keine genauen Daten vor, daher werden wir diese später ergänzen.

Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels gibt es hauptsächlich zwei Möglichkeiten, die Kamera zu steuern. Die libcamera-Bibliothek (die Raspistill und Raspivid ersetzte) und Picamera2 (ein internes Update der langjährigen Community, die Picamera erstellt hat). Bei ausgeschaltetem Raspberry Pi 4 steckten wir das Kamerakabel ein und verriegelten es. Da die Kamera denselben Anschluss wie die Vorgängermodelle verwendet, kann sie über ein Adapterkabel mit allen Raspberry-Pi-Boards verwendet werden, einschließlich dem Raspberry Pi Zero 2 W.

Der größte Nachteil der offiziellen Kameramodule war schon immer der Formfaktor. Es fehlt ein Mechanismus zum Feststellen der Kamera (in einer Klasse mit 30 Lehrern, die alle ihre Kameras im Einsatz hatten, haben wir innovative Wege gefunden, sie zu sichern). Dieses Problem wurde mit der Schraubbefestigung der HQ-Kamera behoben, aber mit dem Kameramodul v3 sehen wir nur die alten Befestigungspunkte an den Ecken der Kamera. Die Autofokus-Kamera von Arducam verfügt über ein Gehäuse, das über ein aufsteckbares Gehäuse einen Befestigungspunkt bietet. Wir hätten uns gewünscht, dass dies standardmäßig im Kameramodul 3 enthalten wäre. Leider sieht es so aus, als ob dies nicht der Fall sein wird, aber wir können immer einen Schnellhalter in 3D drucken.

Wir haben unseren Pi mit der neuesten Raspberry Pi OS-Version eingeschaltet und unser erster Gedanke war, die Kameraschnittstelle zu aktivieren, aber dann wurde uns klar, dass wir das nicht mehr tun mussten. Wir haben unsere Liste der Software-Repositories aktualisiert und dann die Software aktualisiert. Dadurch wurden die neuesten Updates für das Kameramodul v3, einschließlich Picamera2, übernommen.

Unser erster Test erfolgte über libcamera. Wir haben eine Reihe von JPEG-Bildern aufgenommen. Die Kamera wurde 9 Zoll von den Testobjekten entfernt platziert und die Beleuchtung war bei jeder Aufnahme gleichmäßig. Bei unseren Tests haben wir festgestellt, dass die Standbilder hervorragend waren. Ob in der Nähe (4 Zoll / 10 cm) oder in der Ferne, sie waren von gleichbleibender Qualität und auf Augenhöhe mit der High-Quality-Kamera. Die Autofokuszeiten für Standbilder waren kurz; Wir konnten sehen, wie die Kamera nach einem Fokusziel suchte, aber es kam nie zu „Rucklern“.

Das Aufnehmen von Videos war eine andere Sache. Der Fokus versuchte, ein Ziel zu sichern, was ihm schnell gelang, aber wir konnten die „Schritte“ erkennen, während der Fokus daran arbeitete, Schritt zu halten. Allerdings war die Nahaufnahme in unseren Videos hervorragend, da sie die oberflächenmontierten Komponenten des ursprünglichen Raspberry Pi zeigten.

Eine neue Funktion des Kameramoduls 3 ist HDR (High Dynamic Range), die den dynamischen Helligkeitsbereich von Bildern erhöht. Mit HDR erhalten wir tiefere Dunkelheit und hellere Bilder. Dies funktioniert durch die Aufnahme mehrerer Bilder derselben Szene mit jeweils unterschiedlichen Belichtungen. Diese Bilder werden dann zu einem einzigen Bild zusammengefasst, das den gesamten Bereich umfasst.

Die HDR-Bilder des Kameramoduls 3 sind auf 3 MP beschränkt, die libcamera verwendet, um ein Bild mit einer Auflösung von 2304 x 1296 zu erzeugen. Wir haben zwei Bilder derselben Szene gemacht, eine Nahaufnahme eines Raspberry Pi. Ein Bild war mit HDR; der andere ohne. Das HDR-Bild war deutlich heller und lebendiger, hatte aber ein wenig Rauschen. Dem Nicht-HDR-Bild mangelte es an Helligkeit, es gab aber auch wenig bis gar kein Rauschen. HDR wäre eine interessante Ergänzung für Raspberry Pi-Trail-Cams und zur Aufnahme von Landschaftsszenen.

Als wir unsere Tests auf Picamera2 umstellten, haben wir die Schritte in einer aktuellen Anleitung nachgebildet, aber wir haben festgestellt, dass der Autofokus nicht sehr „automatisch“ war. Es stellt sich heraus, dass wir einen zusätzlichen Klassenimport und eine Codezeile einbinden müssen, bevor wir ein Vorschaufenster öffnen und aufzeichnen. Diese zusätzliche Zeile heißt picam2.set_controls({"AfMode": Controls.AfModeEnum.Continuous}) und stammt aus der libcamera Controls-Klasse.

Mit dieser Zeile weisen wir die Kamera an, nach Fokus zu suchen. Der Prozess und die Qualität sind identisch mit libcamera. Die Standbilder waren von guter Qualität und die Fokussuche der Kamera war akzeptabel. Die Videoaufzeichnung ruckelte etwas, während der Fokus nach einem Ziel suchte, aber auch hier war sie akzeptabel.

Auch Picamera2 verfügt über HDR, allerdings nicht direkt im Modul. Das Problem liegt bei V4L2, der Kernel-Schnittstelle zwischen der Kamera und dem Linux-Videosystem. Derzeit bietet diese Kamera keine vollständige Unterstützung für HDR. Um HDR für Picamera2 zu aktivieren, müssen wir ein Terminal öffnen und die Kamera manuell für die Verwendung einstellen.

und um es auszuschalten, verwenden wir

Wir haben zwei Bilder mit Picamera2 aufgenommen, eines mit HDR und das andere ohne. Die Ergebnisse sind fast identisch mit denen von libcamera, aber können wir sagen, dass das HDR-Bild von Picamera etwas besser aussieht?

Die Weitwinkelversion des Kameramoduls 3 bietet einen Blickwinkel von 120 Grad. Mit anderen Worten: Wir erhalten breitere Aufnahmen, die einen größeren Bereich abdecken. Das zusätzliche Sichtfeld bringt eine leichte Verzerrung in der vertikalen Ebene mit sich – man denke an den Eröffnungsfilm zu „Star Wars“. Aber der zusätzliche horizontale Platz ist bemerkenswert und zeigt (im Guten wie im Schlechten) den Zustand unserer Werkbank.

Bis auf das Objektiv ist alles gleich wie bei der Standard-75-Grad-Version. Wir haben einige Nahaufnahmen mit dem Weitwinkelobjektiv gemacht, um die Verzerrung zu zeigen. Wir haben außerdem eine schnelle Szene zur Darstellung der Farben und einen Szenenvergleich für HDR-Bilder erstellt.

Wir würden dieses Objektiv für Outdoor-Projekte wie Wildkameras, Vogelbeobachtung, Landschaftsaufnahmen und Sport verwenden.

Der feste Fokus der vorherigen Kameramodule (ja, man konnte sie mit ein wenig Skalpellarbeit am Objektivring hacken) bedeutete, dass maschinelles Lernen und KI-Projekte schwierig sein konnten. Gesichter/Objekte müssten einen bestimmten Abstand von der Kamera haben, um sie „sehen“ zu können.

Mit dem Kameramodul 3 haben wir die Möglichkeit, die Vision unserer ML/KI-Projekte zu erweitern und sie zur Überwachung von Objekten aus der Ferne zu nutzen. Stellen Sie sich vor, es würde ein Gesicht aus der Menschenmenge heraussuchen, sich auf das rote Auto auf einer Autobahn konzentrieren oder einen Eichelhäher in den Bäumen fliegen sehen. Auf einer eher häuslichen Ebene werden Bastler den Autofokus bei Wildkameras, Alarmsystemen und Robot-Vision-Projekten nutzen, um dynamische Reaktionen auf sich bewegende Objekte zu ermöglichen.

Das Weitwinkelobjektiv eignet sich für Outdoor-Projekte und kann zwar weiterhin in ML/KI verwendet werden, die Verzerrung kommt Ihrem beabsichtigten Einsatz jedoch möglicherweise nicht zugute. Recherche und Tests vor dem Einsatz in geschäftskritischen Projekten sind ein Muss.

Für 25 bis 35 US-Dollar gibt es hier viel zu mögen. Wenn Sie eine Kamera für ein Pi-Projekt benötigen, werden Sie die Vorteile der Kamera v3 gegenüber der ähnlich teuren Kamera v2 sehen. Wenn Sie das neueste Raspberry Pi-Betriebssystem verwenden, ist dies wirklich Plug-and-Play und die Ergebnisse sind großartig. Sicherlich fehlt uns die standardmäßige Kamerabefestigungsschraube wie bei der Arducam-Version, aber wir gewinnen an Einfachheit.

Die Bildqualität ist großartig, das Video ist gut und HDR ist eine willkommene Ergänzung des Repertoires. Den nächsten Blockbuster werden wir zwar nicht mit dieser Kamera drehen, aber wir werden viel Spaß beim Fotografieren haben.

Les Pounder ist Associate Editor bei Tom's Hardware. Er ist ein kreativer Technologe und hat sieben Jahre lang Projekte entwickelt, um Jung und Alt zu bilden und zu inspirieren. Er hat mit der Raspberry Pi Foundation zusammengearbeitet, um deren Lehrerausbildungsprogramm „Picademy“ zu schreiben und durchzuführen.

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