Raspberry Pi High Quality Camera

High Quality Camera è il nome del nuovo accessorio ufficiale per i Raspberry Pi. Si tratta di un modulo camera, con sensore Sony IMX477 retroilluminato da 12.3 Mpx e, soluzione inedita per questo tipo di videocamere, obiettivi intercambiabili, con capacità di montare gruppi ottici con attacco C o CS. Grazie al nostro partner Kubii Italia, abbiamo potuto metterci su le mani, e provare a giocarci.

Unboxing

Ancora una volta, le scatoline dei prodotti ufficiali mi sembrano sempre piccolissime. Ma è solo una impressione, sono naturalmente adeguate al contenuto, che seppur piccolo, raccoglie un concentrato di tecnologia, che puoi tenere in palmo di mano. Nella scatola troviamo il corpo della Camera: Una scheda elettronica che monta: il sensore (di 7,9 mm di diagonale); l’elettronica di controllo; il connettore per il cavo a nastro per collegarla al Raspberry Pi; e un foro filettato di montaggio per supporti e treppiedi standard da 1,4″. Completano il corredo il cavo da 20 cm già menzionato e un micro cacciavite a taglio che può essere utile per fermare gli anelli di regolazione della messa a fuoco e diaframma.

A parte, dovrete scegliere uno o più obiettivi, a seconda dell’uso che intendete farne. A differenza dai modelli precedenti a fuoco fisso, infatti, questa High Quality Camera non dispone di un obiettivo di serie, occorre sceglierne almeno uno, per poterla usare. La Fondazione Raspberry Pi ne propone un paio, un 6 mm wide e un  16 mm Tele. Nulla vi vieta però di utilizzarne altri, per altre esigenze, purché abbiano un montaggio di tipo C o CS (è fornito un anello adattatore), come teleobiettivi, telescopi, microscopi.

Colleghiamola

Si collega al Raspberry Pi tramite il connettore a pettine CSI, come gli altri moduli camera ufficiali. Questo consente di poterla usare con ottime prestazioni su quasi la totalità del parco di modelli esistenti (i primi modelli di Pi Zero, erano privi di connettore CSI). 

Le istruzioni per installarla, quindi, non sono una novità. Mi raccomando comunque una grande delicatezza quando andate a spostare la slitta dei connettori per il cavo a nastro, perché sono molto delicati e rischiano di rompersi o sganciarsi.

Basta quindi inserire il flat cable , a Raspberry Pi spento, nell’apposito pettine, e poi avviare il Raspberry. 

Abilitiamola

Se non avete mai usato prima un modulo fotocamera, dovete abilitarlo: da terminale con

si entra nel tool di configurazione, e nelle interfacce, si abilita la camera. Raspbian dispone dell’ equivalente tool grafico, per chi si trova a disagio nel Terminale: Menù preferenze, Raspberry Pi Configuraton.

Guardare attentamente l’animazione per un collegamento corretto.

Come si usa

Il modulo High Quality Camera si comanda esattamente come i moduli camera (V1 e V2) già presenti sul mercato: da linea di comando con raspistill e raspivid o da Python utilizzando l’apposita libreria. Quindi dove è la differenza? Beh, la differenza è nella qualità del sensore, che permette risoluzione e caratteristiche superiori, e ovviamente, nella possibilità di usare ottiche intercambiabili non a fuoco fisso. Si presti particola attenzione a questo aspetto: la High Quality Camera non va a sostituire il Raspberry Pi Camera Module V2, ma offre una alternativa di alto livello per utenti con esigenze e/o utilizzi particolari.

Non per tutti

Esattamente come il raspberry Pi 4 8Gb, che non serve alla maggioranza degli utenti “comuni”, la High Quality Camera non servirà (o meglio.. le sue caratteristiche non verranno sfruttate al massimo) se viene usata per scopi non specifici per un dispositivo di questo tipo, ad esempio se viene montata su un robot semovente. In questi utilizzi, una camera a fuoco fisso è assai più pratica, e gli 8Mpx del Module V2 sono più che sufficienti per la maggior parte delle applicazioni. Ma in molti altri ambiti, ci può essere l’esigenza di avere fotografie o filmati a risoluzioni più alte, di ottenere particolari effetti ottici o di aver la libertà di gestire ogni aspetto ottico della fotografia. Con gli obiettivi aggiuntivi, infatti, si ha il controllo manuale dell’apertura del diaframma e della messa a fuoco.

Questi aspetti sono da tenere in considerazione: scegliere manualmente l’apertura del diaframma, la messa a fuoco, e magari anche i tempi di scatto, non è una cosa banale e richiede delle buone conoscenze (o una buona esperienza) di fotografia. In un epoca in cui le fotocamere fanno ottimamente tutte le impostazioni in automatico, dover fare tutto a mano, può risultare frustrante, a volte, sopratutto se si considera che non si ha un mirino ottico per verificare il risultato delle nostre regolazioni in tempo reale, e che se non si ha un display collegato direttamente, vedere via connessione remota il feedback delle nostre regolazioni e poi agire di conseguenza per le correzioni, richiede molto, molto più tempo di quanto siamo oramai abituati a dedicare a una fotografia. Ma se si è appassionati di fotografia, non si vede l’ora di poter agire in manuale, e tutto questo non costituisce un problema.

Certo è che la High Quality Camera richiede tempo per essere sfruttata a dovere, e questo tempo verrà sicuramente ripagato in soddisfazione per aver ottenuto delle immagini soddisfacenti.

L’obiettivo

Senza un obiettivo, la High Quality Camera non può essere utilizzata, ed è come una Ferrari, ma senza ruote. E come la Ferrari, occorre dargli delle ruote adatte, per sfruttare le sue qualità. Gli obiettivi proposti, sono dignitosi, ma di prezzo relativamente molto contenuto (da circa 27 euro per quello da 6 mm di focale a quasi 60 per il piccolo teleobiettivo da 16 mm), e sono appena sufficienti a sfruttare le capacità della fotocamera. Con obiettivi più professionali, sicuramente il potenziale di questo prodotto e del suo sensore, possono esplodere e stupirvi. Una piccola nota sui prezzi: sono alti rispetto ai prodotti Raspberry Pi e agli altri moduli camera a fuoco fisso, ma se si considera quanto costa un corpo macchina digitale o un obiettivo standard, seppure con lenti di dimensioni più generose, direi che il prezzo ha sicuramente senso. 

Insieme alla High Quality Camera mi è stato fornito l’obiettivo standard da 6 mm. Devo dire che la scatola che lo contiene è fatta con la cura che si riserva a prodotti di costo e qualità maggiori: con una abbondante e ben compatta schiuma sagomata che lo accoglie e protegge. L’obiettivo è in metallo e con coperchio atto a proteggere l’ottica (importante usarlo ogni qual volta non dovete scattare fotografie o riprendere un video). La regolazione del diaframma e del fuoco si fa girando delle ghiere (o l’intero corpo dell’obiettivo, nel caso della messa a fuoco) e fissandoli in posizione tramite delle manopoline a vite. Molto old style, ma funzionale. O meglio.. dovrebbe esserlo. Nel mio esemplare, probabilmente difettoso, la manopolina a vite della messa a fuoco non blocca la rotazione, anche se completamente avvitata. Questo, unito al movimento, non frizionato e con un discreto gioco, non aiuta a mettere a fuoco con precisione, sopratutto se si somma alla procedura di messa a fuoco indiretta con visione da remoto citata poco sopra: una volta trovata la posizione corretta, non potendola fissare, si corre il rischio di spostarla inavvertitamente, o che si sposti da sola (ed esempio la manopolina, per gravità, tende a ruotare verso il basso, facendo ruotare l’obiettivo. Questo piccolo difetto (che credo sia comunque limitato al mio esemplare in prova) limita moltissimo la praticità d’uso dell’obiettivo, e ne mina l’esperienza di utilizzo.

Perché usare un modulo camera su Raspberry Pi?

Oggi che tutti abbiamo in tasca uno smartphone dotato di fotocamera digitale a svariati megapixel e magari anche con algoritmi di IA o che possono combinare più fotocamere tra loro, è spontaneo chiedersi a cosa possa servire un modulo fotocamera da collegare a Raspberry Pi. La risposta fondamentale credo sia perché è una fotocamera funzionale a Raspberry Pi, non funzionale a noi. mi spiego meglio: comprare un modulo fotocamera, collegarlo a Raspberry Pi insieme a batterie e display per ricreare una fotocamera portatile, non ha nessun utilizzo pratico se non quello puramente didattico. Il vostro telefonino, forte di maggior portabilità, connettività e integrazione, sarà molto più comodo per scattare le vostre fotografie o i vostri video. Mentre se Raspberry Pi ha necessità di vedere il mondo esterno per applicare algoritmi di computer vision, o scattare foto in base a un evento ecc, allora ovviamente ha senso collegare una fotocamera a Raspberry. E usare un modulo camera CSI offre prestazioni enormemente migliori rispetto a comandare via USB una fotocamera portatile (vedi la guida), sopratutto se l’utilizzo è riprendere dei video. Il connettore CSI è infatti collegato direttamente alla GPU del SoC di Raspberry Pi, e può quindi sfruttare la sua accelerazione hardware in fase di codifica (al volo) del video in h264, massimo 1080p,

In questo scenario, non tutte le applicazioni pratiche sono adatte ad avere un giovamento con l’utilizzo di una High Quality Camera. Necessitando di messa a fuoco manuale, infatti, non risulta adatta in quegli usi in cui il soggetto o la camera modificano di continuo la distanza tra loro, come sui mezzi semoventi (robot, rover ecc) o negli indossabili. Mentre in postazione fissa, e sfruttando la facilità di utilizzo di ottiche differenti, può trovare un buon impiego là dove serve quel guizzo in più che il normale modulo fotocamera non può dare. Ad esempio riprese ultra wide di tutto il cielo stellato, per time-lapse, riprese al rallenty o anche in videosorveglianza in cui il FOV (Fild Of Viev, cioè il campo visivo ottico) è un fattore importantissimo e sempre troppo poco considerato, e la possibilità di usare l’obiettivo adatto al campo visivo voluto, è un’ottima cosa.

Infrarosso

La High Quality Camera può lavorare con gli infrarossi per riprendere al buio? Nì… Le fotocamere a infrarosso sono prive del filtro per i raggi infrarossi. Questo filtro esiste perché le riprese diurne avrebbero dei colori innaturali, se si cattura anche la componente infrarossa, che il nostro occhio non vede (poi agendo sulle regolazioni, si può attenuare molto questa differenza). Alcune videocamere hanno possibilità di lavorare in entrambi gli ambiti, mettendo o togliendo il filtro meccanicamente, a seconda della luminosità dell’ambiente. I moduli camera Raspberry, invece, per contenere il prezzo, non avevano questa possibilità, ed erano presentati in due versioni: normale (per utilizzo diurno) e NoIR (per utilizzo notturno con illuminazione a infrarossi, prive di filtro). Mentre la High Quality Camera è presentata in unica versione. Il filtro infrarosso è realizzato con una pellicola adesiva posta sopra il sensore stesso. Si può rimuovere molto delicatamente tale pellicola per trasformare la High Quality Camera in una camera adatta alle riprese a infrarossi, ma attenzione: una tale pratica è irreversibile e invalida la garanzia del prodotto.

Le prime prove

Ho voluto testare la High Quality Camera mettendola alla prova nel peggior contesto possibile. Ho voluto collegarla al Raspberry Pi Zero, il più piccolo e economico modello Raspberry (che può costare anche 10 volte meno della camera stessa) e la ho testata un po’ in condizioni di luminosità scarsissima, per valutare il “rumore” digitale del sensore e valutare se la maggior luminosità di obiettivi un po’ più ampi del solito avrebbe portato giovamento. Oltre a valutare l’importanza di avere un diaframma regolabile. E’ servito inoltre un treppiede o supporto o impugnatura: non avendo il modulo High Quality Camera un suo case, non è che si può stare lì a tenere in mano la scheda elettronica.. bisogna sfruttare l’apposito foro filettato e usare un supporto adeguato. Mi sono così inventato un orribile accrocchio, utilizzando il cortissimo flat cable contenuto nel case ufficiale del Raspberry Pi Zero, e attaccando con il biadesivo il corpo macchina al case dello Zero. Non una grande scelta, vi avviso: mi sono accorto che in tale configurazione, il Wifi integrato nel mio Raspberry Pi Zero W, veniva molto “tappato” dal modulo fotocamera stesso. Per poter mettere il Raspberry Pi sul treppiede sul balcone e continuare a collegarmici, ho dovuto staccarlo dall’High Quality Camera (mantenendo comunque il flat cable collegato, ovviamente) per distanziarlo e far funzionare nuovamente la ricezione del Wifi. Purtroppo non sono certamente un gran fotografo, e l’enorme quantità di opzioni e regolazioni offerte dai comandi raspistill (per le foto) e raspivid (per i video), unite alle regolazioni manuali e alla mia cronica mancanza di tempo, non hanno dato dei risultati che mi faranno vincere qualche concorso fotografico. Ma il potenziale di questa High Quality Camera è enorme, sopratutto se usata per come è stata pensata, invece che riprendere il panorama (?) dal balcone, come posso fare io: fotografia di precisione di dettagli meccanici o elettronici per controllo di montaggio, applicazioni di computer vision, effetti time lapse, fotocamera di precisione in base a un evento (controllo false partenze e fotofinish nelle competizioni), interfacciamento con ottiche non comuni come microscopi o telescopi, fotografia automatica di eventi molto rapidi come le gocce d’acqua o gli animali selvatici. Questi sono solo alcuni dei casi d’uso in cui vedo ben impiegata questa camera, e in generale dove i moduli “normali” hanno mostrato dei limiti, sopratutto dal punto di vista ottico, ma non solo (l’elettronica della High Quality è più veloce e più performante).

Tutto qui?

No, sicuramente seguiranno delle guide specifiche che vi accompagneranno all’implementazione della High Quality Camera in qualcuno degli utilizzi più adatti a lei. Restate sintonizzati!

Links!

Ecco i link di acquisto della Raspberry Pi High Quality Camera, dell’obiettivi grandangolare 6mm, del teleobiettivo 16mm.

Segnalo la guida ufficiale della High Quality Camera, venduta sempre da Kubii e dai rivenditori ufficiali, per ottenere il massimo dal vostro nuovo accessorio!

Ecco qui il link della discussione sul forum.

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