Das Raspberry Pi Camera Module 3 ist die neueste Ergänzung der offiziellen Raspberry Pi Kameramodule und bietet eine Reihe bedeutender Verbesserungen im Vergleich zu seinen Vorgängern. Dieses Modul wurde speziell entwickelt, um Hobbyisten, Entwicklern und Bildungseinrichtungen eine leistungsstarke und flexible Kameraoption für ihre Raspberry Pi Projekte zu bieten. Es basiert auf einem neuen, hochmodernen Bildsensor und bringt Features mit, die bisher in dieser Preisklasse für den Raspberry Pi nicht verfügbar waren, was es zu einem spannenden Werkzeug für eine Vielzahl von Anwendungen macht, von Überwachungssystemen über Zeitraffer bis hin zu computergestütztem Sehen.
Mit dem Camera Module 3 können Nutzer die Möglichkeiten ihres Raspberry Pi erweitern und Projekte realisieren, die eine hochwertige Bild- und Videoerfassung erfordern. Die Integration neuer Technologien macht es zu einer attraktiven Wahl für alle, die mehr als nur grundlegende Kamerafunktionen benötigen. Die verbesserte Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen und die Unterstützung von HDR eröffnen neue kreative und technische Möglichkeiten, die mit älteren Modellen schwieriger oder gar nicht umzusetzen waren.
Die beeindruckenden Features des Kamera Moduls 3
Das Herzstück des Raspberry Pi Camera Module 3 ist der neue 12 Megapixel Sony IMX708 Bildsensor. Dieser rückwärtig belichtete und gestapelte CMOS-Sensor ist bekannt für seine hohe Lichtempfindlichkeit und sein gutes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), was zu klareren Bildern, insbesondere bei weniger idealen Lichtverhältnissen, führt. Ein weiteres herausragendes Merkmal ist der integrierte Autofokus, der auf der Phase Detection Autofocus (PDAF)-Technologie basiert. Diese Technologie ermöglicht eine schnelle und präzise Fokussierung auf Objekte im Bild, was besonders nützlich für dynamische Szenen oder Anwendungen ist, bei denen der Fokus häufig wechselt.
Zusätzlich zum Autofokus bietet das Modul weitere fortschrittliche Bildverarbeitungsfunktionen direkt auf Sensorebene. Dazu gehören die 2D Dynamic Defect Pixel Correction (DPC), die fehlerhafte Pixel im Bild korrigiert, und die QBC Re-mosaic Funktion, die zur Verbesserung der Bildqualität beiträgt. Für Szenen mit hohem Kontrast unterstützt das Modul den High Dynamic Range (HDR)-Modus. Dieser Modus erfasst mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungen und kombiniert sie, um Details sowohl in den hellen als auch in den dunklen Bereichen eines Bildes sichtbar zu machen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der HDR-Modus die maximale Auflösung auf 3 Megapixel (2304x1296) begrenzt.
Auflösungen und Bildraten (FPS)
Die Frage nach der maximalen FPS ist zentral für viele Videoanwendungen. Das Raspberry Pi Camera Module 3 ist sehr flexibel, was die Kombination von Auflösung und Bildrate angeht. Es unterstützt verschiedene Modi, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Die maximale Auflösung für Standbilder beträgt 4608x2592 Pixel. Für Videoaufnahmen bietet das Modul mehrere Optionen:
- 4608x2592 Pixel: In dieser vollen Auflösung erreicht das Modul eine Bildrate von bis zu 14 FPS (Frames Per Second).
- 2304x1296 Pixel: Bei dieser reduzierten Auflösung, die etwa der Hälfte der vollen Auflösung entspricht, kann das Modul bis zu 56 FPS erreichen.
- 1536x864 Pixel: Für Anwendungen, die eine sehr hohe Bildrate erfordern, kann das Modul in dieser niedrigeren Auflösung bis zu 120 FPS liefern. Dies ist die höchste Bildrate, die das Modul standardmäßig unterstützt.
Es gibt auch gängige Video-Modi, die oft verwendet werden und spezifische Bildraten bieten:
- 1080p (1920x1080) mit 50 FPS
- 720p (1280x720) mit 100 FPS
- 480p (640x480) mit 120 FPS
Wie bereits erwähnt, hat der HDR-Modus Auswirkungen auf die verfügbaren Auflösungen und Bildraten. Wenn HDR aktiviert ist, ist die Auflösung auf 2304x1296 Pixel beschränkt, und die maximale Bildrate in diesem Modus beträgt 30 FPS.
Übersicht der Video-Modi
| Auflösung | Maximale FPS | Anmerkungen |
|---|---|---|
| 4608x2592 | 14 FPS | Volle Sensorauflösung |
| 2304x1296 | 56 FPS | Halbe Auflösung |
| 1536x864 | 120 FPS | Niedrigere Auflösung, höchste FPS |
| 2304x1296 | 30 FPS | Im HDR-Modus |
| 1920x1080 (1080p) | 50 FPS | Gängiger Video-Modus |
| 1280x720 (720p) | 100 FPS | Gängiger Video-Modus |
| 640x480 (480p) | 120 FPS | Gängiger Video-Modus |
Die Wahl der richtigen Auflösung und Bildrate hängt stark von der spezifischen Anwendung ab. Für detaillierte Standbilder oder hochauflösende Videos bei geringer Bewegung kann die volle Auflösung mit 14 FPS ausreichend sein. Für flüssigere Bewegungen, zum Beispiel bei Überwachung oder Robotik, sind höhere Bildraten wie 56 FPS oder sogar 120 FPS bei geringeren Auflösungen von Vorteil.
Versionen und Objektivoptionen
Das Camera Module 3 ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, um unterschiedlichen Anforderungen an das Sichtfeld (Field of View, FoV) gerecht zu werden. Die Standardversion verfügt über ein Objektiv mit einem diagonalen Sichtfeld von 75°, was einem 35mm-Äquivalent von etwa 28mm (bei 16:9) entspricht. Diese Version eignet sich gut für allgemeine Zwecke, bei denen ein moderates Sichtfeld benötigt wird.
Für Anwendungen, die einen breiteren Blickwinkel erfordern, gibt es eine Weitwinkelversion mit einem diagonalen Sichtfeld von 120°. Dies entspricht einem 35mm-Äquivalent von etwa 16mm (bei 16:9) und ist ideal für die Erfassung größerer Bereiche, wie z. B. in Überwachungs- oder Panoramaanwendungen. Die Weitwinkelversion hat eine leicht größere Höhe (12,4 mm) im Vergleich zur Standardversion (11,5 mm) aufgrund des anderen Objektivs.
Darüber hinaus ist, wie bei früheren Generationen, eine NoIR-Version erhältlich. Diese Version verfügt über keinen Infrarot-Sperrfilter, was sie empfindlich für Infrarotlicht macht. Dies ist besonders nützlich für Nachtsichtanwendungen in Kombination mit einem externen IR-Strahler.
Objektivspezifikationen im Vergleich
| Merkmal | Standard Version | Weitwinkel Version |
|---|---|---|
| Effektive Brennweite | 4.74mm | 2.75mm |
| Blende (f-Wert) | f/1.8 | f/2.2 |
| Diagonales Sichtfeld (16:9) | 75 Grad | 120 Grad |
| 35mm Äquivalent (ca., 16:9) | 28mm | 16mm |
| Fokusbereich | 10cm - unendlich | 5cm - unendlich |
| Höhe | 11.5mm | 12.4mm |
Beide Versionen verfügen über den neuen Autofokus-Mechanismus, wobei die Weitwinkelversion einen etwas näheren minimalen Fokusabstand von 5 cm bietet, verglichen mit 10 cm bei der Standardversion.
Kompatibilität und Software-Anforderungen
Ein wichtiger Punkt bei der Verwendung des Camera Module 3 ist die Kompatibilität. Mechanisch ist das Modul, abgesehen vom vorderen Sensorbereich, identisch mit dem vorherigen Camera Module V2. Allerdings ist der neue Sensor größer, was dazu führen kann, dass einige ältere Kamerazubehörteile möglicherweise nicht passen. Es ist ratsam, die Kompatibilitätsinformationen für spezifisches Zubehör zu überprüfen.
In Bezug auf die Software gibt es eine wesentliche Änderung: Das Camera Module 3 kann ausschließlich mit der neuen libcamera-Softwarebibliothek verwendet werden. Die älteren `raspistill` und `raspivid` Befehlszeilenprogramme funktionieren mit diesem Modul nicht mehr. Dies erfordert eine Aktualisierung des Raspberry Pi OS, da das Camera Module 3 einen neuen Treiber und eine spezifische Version von libcamera benötigt. Stellen Sie sicher, dass Ihr Betriebssystem auf dem neuesten Stand ist, bevor Sie versuchen, das Modul zu verwenden.
Was die Kabel betrifft, so wird die Standardversion des Camera Module 3 mit zwei Kabeln geliefert: einem 150mm 15-Pin-zu-15-Pin Kabel (für Raspberry Pi 4 und frühere Modelle) und einem 200mm 22-Pin-zu-15-Pin Kabel (speziell für den Raspberry Pi 5). Die Weitwinkelversion enthält standardmäßig nur das 150mm 15-Pin-Kabel; das Kabel für den Pi 5 muss separat erworben werden, falls benötigt. Für die Verwendung mit einem Raspberry Pi Zero ist ein spezielles Adapterkabel erforderlich.
Technische Spezifikationen im Überblick
Das Camera Module 3 verfügt über beeindruckende technische Daten, die seine Leistungsfähigkeit untermauern:
- Sensor: Sony IMX708
- Auflösung: 11.9 Megapixel (4608 × 2592 Pixel)
- Sensorgröße: 7.4mm Diagonale
- Pixelgröße: 1.4μm × 1.4μm
- Output: RAW10
- IR-Sperrfilter: Integriert (außer bei der NoIR-Version)
- Autofokussystem: Phase Detection Autofocus (PDAF)
- Abmessungen: 25 × 24 × 11.5mm (Standard), 25 × 24 × 12.4mm (Weitwinkel)
- Flachbandkabel: 150mm Länge, 15-Pin × 1mm FPC Anschluss (zusätzliche Kabel für Pi 5 und Zero nötig/enthalten je nach Version)
Diese Spezifikationen zeigen, dass es sich um einen modernen, leistungsfähigen Sensor handelt, der in einem kompakten Formfaktor untergebracht ist. Die Verwendung von RAW10-Output ermöglicht eine maximale Flexibilität bei der Nachbearbeitung von Bildern, falls gewünscht.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die angekündigte Produktionslebensdauer. Das Raspberry Pi Camera Module 3 wird voraussichtlich mindestens bis Januar 2030 in Produktion bleiben, was eine langfristige Verfügbarkeit für Projekte sicherstellt.
Erste Schritte und Software-Nutzung
Um das Camera Module 3 in Betrieb zu nehmen, muss wie erwähnt das Raspberry Pi OS auf dem neuesten Stand sein und libcamera installiert sein. Ein einfacher Test, um zu überprüfen, ob das Modul korrekt erkannt wird und funktioniert, ist die Ausführung des Befehls libcamera-hello -t 0 --autofocus-mode continuous im Terminal. Die Option -t 0 lässt die Vorschau unbegrenzt laufen, und --autofocus-mode continuous aktiviert den kontinuierlichen Autofokus.
Die neue Autofokus-Funktion kann über libcamera-Befehle gesteuert werden. Zum Beispiel können Sie den Fokus manuell auf eine bestimmte Position setzen:
--lens-position 0.0: Fixer Fokus auf Unendlich--lens-position 1.0: Fixer Fokus auf ca. 1m (nicht kalibriert)--lens-position 10.0: Fixer Fokus auf ca. 10cm (nicht kalibriert)
Für Standbilder kann der Autofokus auch so eingestellt werden, dass er nur kurz vor der Aufnahme fokussiert, indem die Option --autofocus-on-capture (nur mit libcamera-still) verwendet wird. Die libcamera-Suite bietet eine Vielzahl von Optionen zur Steuerung der Kameraeinstellungen, die über die Befehlszeile erkundet werden können.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist die maximale FPS des Raspberry Pi Camera Module 3?
Die maximale Bildrate beträgt 120 FPS. Diese wird bei einer Auflösung von 1536x864 Pixel erreicht. Bei voller Auflösung (4608x2592) beträgt die maximale FPS 14. Es gibt auch Zwischenstufen wie 56 FPS bei 2304x1296 Pixel.
Verfügt das Camera Module 3 über Autofokus?
Ja, das Raspberry Pi Camera Module 3 verfügt über einen integrierten Phase Detection Autofocus (PDAF) Mechanismus.
Ist das Camera Module 3 mit älteren Raspberry Pi Modellen kompatibel?
Ja, es ist mit älteren Modellen wie dem Raspberry Pi 4 und früheren kompatibel. Für den Raspberry Pi 5 und den Raspberry Pi Zero werden spezielle Kabel benötigt, die je nach gekaufter Version teilweise enthalten sind oder separat erworben werden müssen.
Welche Software wird für die Verwendung des Camera Module 3 benötigt?
Sie müssen das Raspberry Pi OS aktualisieren und die libcamera-Softwarebibliothek verwenden. Die älteren `raspistill` und `raspivid` Tools funktionieren mit diesem Modul nicht.
Gibt es eine Version für schlechte Lichtverhältnisse oder Nachtaufnahmen?
Ja, es gibt eine NoIR-Version, die keinen Infrarot-Sperrfilter hat und somit infrarotempfindlich ist. Diese eignet sich gut für Nachtaufnahmen in Kombination mit IR-Beleuchtung.
Fazit
Das Raspberry Pi Camera Module 3 ist ein bedeutendes Upgrade und eine leistungsstarke Kameraoption für die Raspberry Pi Plattform. Mit seinem hochauflösenden 12MP Sensor, dem schnellen Autofokus, der verbesserten Low-Light-Performance und HDR-Unterstützung ist es für eine breite Palette von Anwendungen geeignet. Die Verfügbarkeit von Standard- und Weitwinkelversionen sowie einer NoIR-Option bietet zusätzliche Flexibilität. Obwohl die Umstellung auf libcamera und die Kompatibilität mit älterem Zubehör beachtet werden müssen, machen die fortschrittlichen Features und die hohe Leistung das Camera Module 3 zu einer ausgezeichneten Wahl für anspruchsvolle Raspberry Pi Projekte im Bereich der Bild- und Videoerfassung.
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