Revisión del módulo de cámara Raspberry Pi v3: una nueva perspectiva de la fotografía

Funciona fuera de la caja y toma excelentes fotografías. La calidad del video es buena y más que suficiente para proyectos. HDR y gran angular son mejoras clave.

Bajo costo

Compatible con todos los modelos de Raspberry Pi

Gran calidad de imagen

HDR

Más grueso que las versiones anteriores.

Todavía no hay montaje de tornillo

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Raspberry Pi ha lanzado una cámara actualizada, Camera Module 3 (también conocida como Camera v3 o Camera Module v3), con un MSRP de $25 para la versión estándar o $35 para la versión gran angular. El nuevo módulo trae más píxeles, compitiendo con los 12MP de la cámara de alta calidad y manteniendo el factor de forma más pequeño del sensor integrado. Lo nuevo de esta diminuta cámara es el enfoque automático. Esta es la primera cámara oficial de Raspberry Pi con enfoque automático, aunque la cámara de alta resolución de Arducam entregó esa funcionalidad el año pasado.

La cámara Raspberry Pi fue el primer accesorio oficial de Raspberry Pi, allá por 2013. El modelo original de 5MP se actualizó a v2 en 2016, lo que trajo 8MP al juego. Luego, las cámaras se volvieron un poco más "serias" con la cámara de alta calidad Raspberry Pi de 12 MP en 2020; esta versión trajo lentes intercambiables y una plétora de opciones para el fotógrafo entusiasta, pero es costosa y no viene con una lente.

Avance rápido hasta 2023 y tenemos una nueva cámara Pi convencional, la Raspberry Pi Camera v3 que actualiza el factor de forma del sensor en placa de la cámara original para incluir un sensor Sony IMX708 de 12MP y enfoque automático. También viene en cuatro sabores: estándar, gran angular, NOIR y gran angular NOIR.

Probamos las versiones estándar y gran angular (no NOIR) de Camera v3 y encontramos que la calidad de imagen es excelente, con la función de enfoque automático como una actualización realmente útil.

A primera vista, no hay mucha diferencia entre Camera v3 y v2, pero debajo de un paquete plateado se encuentra el sistema de enfoque automático para el sensor Sony IMX708. Este paquete adicional es donde encontramos un pequeño problema. La circunferencia de la cámara, desde el extremo de la lente hasta la parte posterior de la PCB, v3 es más gruesa que los modelos anteriores.

El modelo estándar tiene un grosor de 11,5 mm y la versión de gran angular tiene un grosor de 12,4 mm. Este no es un problema masivo para la mayoría, pero podría causar problemas para los estuches y monturas existentes. Si ve un soporte de cámara atractivo para imprimir en 3D con una de las mejores impresoras 3D, entonces deberá ajustar la impresión para obtener un grosor adicional. Imprimimos un soporte rápido en poco más de una hora con nuestra Creality Ender 2 Pro, aunque requirió un pequeño ajuste de MacGyver para adaptarse al módulo más grueso.

Soporte para cámara Raspberry Pi de Atle Berg en Imprimibles

Consultamos la excelente documentación de Raspberry Pi que cubre todos sus modelos de cámara anteriores y, utilizando sus datos, incluimos la cámara Raspberry Pi v3 para comparar. La v3 se encuentra justo entre la v2 y la cámara HQ, exactamente como era de esperar. Ganamos más megapíxeles y una imagen global más grande. No teníamos datos precisos para algunas columnas, así que los completaremos más tarde.

Al momento de escribir, hay dos formas principales de controlar la cámara. La biblioteca libcamera (que reemplazó a raspistill y raspivid) y Picamera2 (una actualización interna de la comunidad de larga duración creada por Picamera). Con nuestra Raspberry Pi 4 apagada, insertamos el cable de la cámara y lo aseguramos en su lugar. Como la cámara usa el mismo conector que los modelos anteriores, significa que se puede usar con la gama completa de placas Raspberry Pi, incluida la Raspberry Pi Zero 2 W a través de un cable adaptador.

El mayor inconveniente de los módulos de cámara oficiales siempre ha sido el factor de forma. Carece de un mecanismo para bloquear la cámara en su lugar (en una clase de 30 educadores, todos usando sus cámaras, encontramos formas innovadoras de asegurarlas). Este problema se corrigió con el montaje de tornillo de la cámara HQ, pero con Camera Module v3, solo vemos los puntos de montaje heredados en las esquinas de la cámara. Nos hubiera encantado que viniera de serie con el módulo de cámara 3. Por desgracia, parece que no lo será, pero siempre podemos imprimir en 3D un soporte rápido.

Encendimos nuestra Pi con la última versión del sistema operativo Raspberry Pi, y nuestro primer pensamiento fue habilitar la interfaz de la cámara, pero luego nos dimos cuenta de que ya no teníamos que hacerlo. Actualizamos nuestra lista de repositorios de software y luego actualizamos el software. Esto sacó las últimas actualizaciones de Camera Module v3, incluida Picamera2.

Nuestra primera prueba fue a través de libcamera. Capturamos una serie de imágenes JPEG. La cámara se colocó a 9 pulgadas de distancia de los objetos de prueba y la iluminación fue constante entre cada disparo. Lo que encontramos en nuestras pruebas fue que las imágenes fijas eran excelentes. Ya sea que estuvieran cerca (4 pulgadas / 10 cm) o lejos, tenían una calidad constante y estaban a la par con la cámara de alta calidad. Los tiempos de enfoque automático para imágenes fijas fueron rápidos; pudimos ver a la cámara buscando un objetivo de enfoque, pero nunca fue "movimiento".

Grabar videos era otra cosa. El foco intentaría asegurar un objetivo, lo que hizo rápidamente, pero pudimos ver los "pasos" a medida que el foco trabajaba para mantenerse al día. Dicho esto, el enfoque de cerca fue excelente en nuestros videos, recogiendo los componentes de montaje en superficie del Raspberry Pi original.

Una nueva característica incluida con Camera Module 3 es HDR (High Dynamic Range) que aumenta el rango dinámico de luminosidad de las imágenes. Con HDR obtenemos una oscuridad más profunda e imágenes más brillantes. Esto funciona capturando múltiples imágenes de la misma escena, cada una con diferentes exposiciones. Estas imágenes se combinan luego en una sola imagen que abarca toda la gama.

Las imágenes HDR del Módulo de cámara 3 están restringidas a 3MP que libcamera usa para generar una imagen con una resolución de 2304 x 1296. Tomamos dos fotos de la misma escena, un primer plano de una Raspberry Pi. Una imagen fue con HDR; el otro sin. La imagen HDR era inconfundiblemente más brillante y vibrante, pero tenía un poco de ruido. La imagen no HDR carecía de brillo, pero también tenía poco o ningún ruido. HDR sería una adición interesante a las cámaras de seguimiento de Raspberry Pi y para grabar escenas de paisajes.

Pasando nuestras pruebas a Picamera2, recreamos los pasos en un tutorial reciente, pero notamos que el enfoque automático no era muy "automático". Resulta que necesitamos incluir una importación de clase adicional y una línea de código antes de abrir una ventana de vista previa y grabar. Esta línea adicional es picam2.set_controls({"AfMode": controls.AfModeEnum.Continuous}) y proviene de la clase libcamera Controls.

Con esta línea le indicamos a la cámara que busque el enfoque. El proceso y la calidad son idénticos a libcamera. Las imágenes fijas eran de buena calidad y la búsqueda de enfoque de la cámara era aceptable. La grabación de video fue un poco entrecortada mientras el foco buscaba un objetivo, pero nuevamente fue aceptable.

Picamera2 también tiene HDR, pero no directamente en el módulo. El problema es con V4L2, la interfaz del kernel entre la cámara y el sistema de video Linux. En este momento no ofrece soporte listo para HDR con esta cámara. Para poder activar HDR para Picamera2 necesitamos abrir un terminal y configurar manualmente la cámara para usarlo.

y para apagarlo usamos

Tomamos dos imágenes con Picamera2, una usando HDR y la otra sin. Los resultados son casi idénticos a los de libcamera, pero ¿nos atrevemos a decir que la imagen HDR Picamera se ve un poco mejor?

La versión gran angular del Módulo de cámara 3 ofrece un ángulo de visión de 120 grados. En otras palabras, obtenemos tomas más amplias que abarcan un área mayor. El campo de visión adicional trae consigo una pequeña distorsión en el plano vertical: piense en el rastreo inicial de Star Wars. Pero el espacio extra horizontal es notable y muestra (para bien o para mal) el estado de nuestro banco de trabajo.

Aparte de la lente, todo es igual que la versión estándar de 75 grados. Tomamos algunas imágenes de primer plano con la lente ancha para mostrar la distorsión. También creamos una escena rápida para mostrar colores y una comparación de escenas para imágenes HDR.

Usaríamos esta lente para proyectos al aire libre, como cámaras de senderos, observación de aves, paisajes y deportes.

El enfoque fijo de los módulos de cámara anteriores (sí, podía modificarlos con un poco de trabajo de bisturí en el anillo de la lente) significaba que los proyectos de aprendizaje automático e inteligencia artificial podían ser difíciles. Las caras/los objetos tendrían que estar a una distancia determinada de la cámara para poder "verlos".

Con Camera Module 3 tenemos la oportunidad de ampliar la visión de nuestros proyectos ML/AI y usarlos para monitorear objetos desde lejos. Imagínelo seleccionando una cara de una multitud, centrándose en el automóvil rojo en una autopista o detectando un bluejay volando en los árboles. A un nivel más doméstico, los aficionados utilizarán el enfoque automático en las cámaras de seguimiento, los sistemas de alarma y los proyectos de visión robótica para proporcionar respuestas dinámicas a los objetos en movimiento.

La lente de gran angular se presta a proyectos al aire libre y, si bien todavía se puede usar en ML/AI, es posible que la distorsión no beneficie el uso previsto. La investigación y las pruebas antes de la implementación en proyectos de misión crítica son imprescindibles.

Por $ 25 a $ 35, hay mucho que me gusta aquí. Si necesita una cámara para un proyecto Pi, verá los beneficios de usar Camera v3 sobre Camera v2 de precio similar. Si está ejecutando el último sistema operativo Raspberry Pi, esto es realmente plug and play y los resultados son excelentes. Claro que nos falta el tornillo de montaje de la cámara estándar que se encuentra en la versión de Arducam, pero ganamos en simplicidad.

La calidad de imagen es excelente, el video es bueno y HDR es una adición bienvenida al repertorio. No filmaremos el próximo éxito de taquilla con esta cámara, pero nos divertiremos mucho tomando excelentes imágenes.

Les Pounder es editor asociado en Tom's Hardware. Es un tecnólogo creativo y durante siete años ha creado proyectos para educar e inspirar mentes tanto jóvenes como mayores. Ha trabajado con la Fundación Raspberry Pi para escribir e impartir su programa de formación de profesores "Picademy".

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