树莓派相机模块v3评论：摄影的新角度

Raspberry Pi发布了更新的相机Camera Module 3（又名Camera v3或Camera Module v3），标准版的建议零售价为25美元，广角版的建议零售价为35美元。新模块带来了更多的像素，可与高品质相机的 12MP 相媲美，同时保持更小的板载传感器外形。这款微型相机的新功能是自动对焦。这是第一款具有自动对焦功能的官方Raspberry Pi相机，尽管Arducam的高分辨率相机去年提供了该功能。

Raspberry Pi相机是Raspberry Pi的第一个官方配件，早在2013年。最初的5MP型号于2016年更新为v2，为game带来了 8MP。然后，相机在 12MP Raspberry Pi 高品质相机中变得更加“严肃”，在 2020 年;这个版本为敏锐的摄影师带来了可互换的镜头和大量的选择，但它价格昂贵且没有镜头。

2023 年，我们有一个新的主流 Pi 相机，Raspberry Pi Camera v3，它更新了原始相机的板载传感器外形，以包含 12MP 索尼 IMX708 传感器和自动对焦。它还具有四种风格：标准，广角，黑色和黑色广角。

我们测试了相机v3的标准版和广角（非NOIR）版本，发现图像质量非常好，自动对焦功能是一个非常有用的升级。

乍一看，Camera v3和v2之间没有太大区别，但在银色包装下是索尼IMX708传感器的自动对焦系统。这个额外的包是我们遇到一个小问题的地方。相机的周长，从镜头末端到PCB后部，v3比以前的型号更厚。

标准型号的厚度为11.5mm，广角版本为12.4mm。对于大多数人来说，这不是一个大问题，但它可能会导致现有案例和装载出现问题。如果您发现一个看起来很酷的相机支架来使用最好的3D打印机之一进行3D打印，那么您将需要调整打印以获得额外的厚度。我们使用Creality Ender 2 Pro在一个多小时内打印了一个快速支架，尽管它需要稍微调整MacGyver以适应较厚的模块。

与传统摄像头模块的比较

我们查阅了Raspberry Pi的优秀文档，涵盖了其所有以前的相机型号，并使用其数据，我们包括了Raspberry Pi Camera v3进行比较。v3 正好位于 v2 和 HQ 摄像头之间，正如预期的那样。我们获得了更多的百万像素和整体更大的图像。我们没有某些列的精确数据，因此稍后会填写这些数据。

使用树莓派相机 v3

在撰写本文时，有两种主要方法可以控制相机。libcamera库（取代了raspistill和raspivid）和Picamera2（对长期运行的社区的内部更新创建了Picamera）。关闭树莓派 4 电源后，我们插入相机电缆并将其锁定到位。由于相机使用与以前型号相同的连接器，这意味着它可以与全系列的Raspberry Pi板一起使用，包括通过适配器电缆的Raspberry Pi Zero 2 W。

官方相机模块的最大缺点一直是外形尺寸。它缺乏将相机锁定到位的机制（在一个由 30 名教育工作者组成的班级中，他们都在运行他们的相机，我们找到了保护它们的创新方法）。此问题已通过HQ摄像机的螺钉安装得到纠正，但是对于摄像机模块v3，我们只能看到摄像机角落上的旧安装点。Arducam的自动对焦相机具有一个外壳，通过夹式外壳提供安装点。我们希望它作为相机模块 3 的标准配置。

我们打开了运行最新Raspberry Pi OS版本的Pi，我们的第一个想法是启用相机界面，但后来我们意识到我们不再需要这样做。我们更新了软件存储库列表，然后升级了软件。这拉出了最新的相机模块v3更新，包括Picamera2。

我们的第一个测试是通过libcamera进行的。我们拍摄了一系列JPEG图像。相机放置在距离测试对象9英寸的地方，每次拍摄之间的照明一致。我们在测试中发现，静止图像非常出色。无论是近处（4英寸/ 10厘米）还是远处，它们都具有一致的质量，并与高质量相机相媲美。静止图像的自动对焦时间很快;我们可以看到相机寻找焦点目标，但它从来都不是“抖动”。

通过VLC在我们的Windows PC上播放以H264编码的视频

录制视频是另一回事。焦点会试图确保一个目标，它很快就做到了，但我们可以看到焦点努力跟上的“步骤”。也就是说，在我们的视频中，特写对焦非常出色，采用了原始Raspberry Pi的表面贴装组件。

相机模块 3 附带的一项新功能是 HDR（高动态范围），可增加图像的动态亮度范围。使用HDR，我们可以获得更深的黑暗和更明亮的图像。这是通过捕获同一场景的多个图像来工作的，每个图像具有不同的曝光。然后将这些图像组合成包含整个范围的单个图像。

相机模块 3 的 HDR 图像仅限于 3MP，libcamera 使用该图像生成分辨率为 2304 x 1296 的图像。我们拍了两张同一场景的照片，一张树莓派的特写。一张图像是带有 HDR 的;另一个没有。HDR图像无疑更明亮，更有活力，但它确实有一点噪点。非HDR图像缺乏亮度，但也几乎没有噪点。HDR将是Raspberry Pi跟踪摄像头和记录风景场景的一个有趣的补充。

使用自由相机拍摄的HDR图像

将我们的测试转移到Picamera2，我们重新创建了最近的操作方法中的步骤，但我们注意到自动对焦不是很“自动”。事实证明，在打开预览窗口并记录之前，我们需要包含一个额外的类导入和一行代码。这个额外的行是picam2.set_controls（{“AfMode”：控件。AfModeEnum.Continu}），它来自libcamera Controls类。

通过这条线，我们指示相机寻找焦点。工艺和质量与 libcamera 相同。静止图像质量很好，相机对焦搜索还可以接受。当焦点搜索目标时，视频录制有点卡顿，但同样是可以接受的。

Picamera2也有HDR，但不直接在模块中。问题出在V4L2上，这是相机和Linux视频系统之间的内核接口。目前，它不提供使用此相机的HDR的现成支持。为了激活Picamera2的HDR，我们需要打开一个终端并手动设置相机以使用它。

v4l2-ctl --set-ctrl wide_dynamic_range=1 -d /dev/v4l-subdev0

要关闭它，我们使用

v4l2-ctl --set-ctrl wide_dynamic_range=0 -d /dev/v4l-subdev0

开启HDR的Pi Camera2

树莓派相机v3的广角版本

广角120度镜头

摄像头模块 3 的广角版本带来了 120 度的视角。换句话说，我们获得了包含更大区域的更宽镜头。额外的视野带来了垂直平面上的一点失真——想想《星球大战》的开场爬行。但是额外的水平空间是显着的，并显示了（无论好坏）我们工作台的状态。

除了镜头，一切都与标准的75度版本相同。我们用广角镜头拍摄了一些特写图像，以显示失真。我们还创建了一个快速场景来显示颜色，并为HDR图像创建了一个场景比较。

我们会将此镜头用于户外项目，例如步道摄像头、观鸟、风景和运动。

使用Pi Camera2和无HDR的广角镜头拍摄的图像

树莓派相机 v3 适合哪些项目？

以前的相机模块的固定焦点（是的，你可以用镜头环上的一点手术刀来破解它们）意味着机器学习和人工智能项目可能很困难。面部/物体需要与相机保持一定距离才能“看到”它们。

借助相机模块 3，我们有机会扩展 ML/AI 项目的视野，并使用它们从远处监控物体。想象一下，它从人群中挑选一张脸，专注于高速公路上的红色汽车，或者发现一只蓝鸟在树上飞翔。在国内，业余爱好者将使用自动对焦在跟踪摄像头、警报系统和机器人视觉项目上，为移动物体提供动态响应。

广角镜头适合户外项目，虽然它仍然可以在ML / AI中使用，但失真可能不利于您的预期用途。在部署到任务关键型项目之前进行研究和测试是必须的。

底线

对于 25 到 35 美元，这里有很多值得喜欢的地方。如果您需要用于 Pi 项目的相机，您将看到使用 Camera v3 优于价格相似的相机 v2 的好处。如果您运行的是最新的Raspberry Pi OS，那么这确实是即插即用的，结果很棒。当然，我们缺少Arducam版本上的标准相机安装螺钉，但我们获得了简单性。