Poucas semanas depois de lançar o Módulo de câmera Raspberry Pi v3Raspberry Pi lançou outra câmera e se parece com o venerável Raspberry Pi câmera de alta qualidade que analisamos em 2020.
A Raspberry Pi Global Shutter Camera de $ 50 não é a sucessora da câmera de alta qualidade; essa câmera definitivamente ainda está em nosso Melhor lista de acessórios para Raspberry Pi. Em vez disso, a câmera Global Shutter é um acompanhamento que oferece compatibilidade com lentes e montagens de tripé, mas troca o obturador rolante usado em câmeras anteriores por um obturador global mais rápido. O novo obturador captura imagens e vídeos sem artefatos de obturador rolante, o que o torna ótimo para capturar objetos em movimento rápido, como atletas em jogos esportivos ou pás em um ventilador sem distorção. No entanto, você terá que aceitar uma resolução mais baixa do que em outras câmeras Pi.
Especificações da câmera de obturador global Raspberry Pi
Cabeçalho da Célula – Coluna 0 | Câmera de Obturador Global | Câmera de alta qualidade |
---|---|---|
Sensor | Sony IMX296LQR-C | Sony IMX477 |
Resolução do Sensor | 1,6 megapixels | 12 megapixels |
resolução máxima | 1440 x 1080 pixels | 4056 x 3040 |
Obturador | obturador global | Obturador de enrolar |
Compatibilidade de lentes | Montagem C ou CS | Montagem C ou CS |
Dimensões | 38 × 38 × 19,8 mm | 38 × 38 × 19,8 mm |
Em um olhar casual, a câmera Global Shutter parece quase idêntica à câmera original de alta qualidade. A única coisa que o denuncia é uma capa de plástico com o logotipo Raspberry Pi em relevo. A tampa existe para proteger os delicados componentes eletrônicos de montagem em superfície contra danos. A câmera Global Shutter usa as mesmas lentes C/CS da câmera de alta qualidade, o que significa que podemos misturar e combinar nossas lentes favoritas entre as duas.
Onde as semelhanças terminam é no sensor. O sensor Sony IMX296 de 1,6 megapixels do Global Shutter não é páreo para os 12 megapixels do Sony IMX477. Mas nem tudo é sobre os pixels com esta nova câmera.
Para todos os modelos anteriores da câmera Raspberry Pi, foi usado um obturador rolante. A matriz de pixels 2D sensíveis à luz cria um valor de acordo com a quantidade de luz que eles podem ver. Esses valores são então convertidos em algo que o Raspberry Pi pode entender. A matriz possui linhas de conversores analógico-digitais que enviarão seus dados para o Pi com um pequeno atraso por linha. Esse atraso é o que causa distorção em objetos em movimento rápido em um vídeo ou imagem. Você já tentou gravar um vídeo de uma hélice ou ventilador de mesa? Essas curvas que flutuam na imagem são o que o sensor está “vendo” conforme a lâmina se move pela janela do sensor. Para imagens estáticas ou vídeo de baixa velocidade, isso é bom. Mas quando queremos gravar em alta velocidade, digamos um evento esportivo, experimento científico ou aprendizado de máquina, precisamos da imagem mais nítida possível e é aí que um obturador global entra em ação.
Os obturadores globais funcionam atribuindo a cada pixel seu próprio elemento de armazenamento analógico. Acionar o obturador despejará o valor analógico no elemento de armazenamento de cada pixel, onde poderá ser lido. Você obtém apenas 1,6 megapixels, mas esta câmera não se trata tanto de resolução quanto de clareza em velocidade.
Design da câmera Raspberry Pi Global Shutter
Seguindo o design da câmera original de alta qualidade, a câmera Global Shutter apresenta o mesmo tripé de metal que desejamos que outros modelos de câmera Raspberry Pi apresentem. A tampa plástica preta protege os circuitos de curtos acidentais, algo que não estava presente com nossa câmera de alta qualidade em 2020. Os mesmos quatro orifícios de parafuso M2.5 estão presentes nos cantos do PCB, o que significa que podemos encaixar facilmente o câmera em casos projetados para a câmera de alta qualidade.
As lentes são intercambiáveis entre os dois modelos, o que significa que podemos reutilizar as diversas opções que adquirimos para a câmera de alta qualidade (incluindo uma que permite o uso de lentes Canon). As lentes de montagem C precisarão de um adaptador prontamente disponível, mas isso é barato e trivial de usar.
Usando Raspberry Pi Global Shutter Camera
O software para a câmera Global Shutter é exatamente o mesmo que o recente Módulo de câmera 3. Temos libcamera e Picamera2. O primeiro é um aplicativo de terminal com recursos notáveis para controlar todos os aspectos de todo o alcance da câmera (incluindo a configuração do sistema de foco do Módulo 3 da câmera). O último, Picamera2, é um módulo Python que replica muitos dos mesmos recursos e é facilmente integrado a projetos Python.
Em nossos testes, a câmera Global Shutter tem uma taxa de quadros máxima de 60fps. Usando o aplicativo libcamera, tentamos forçar a câmera a gravar em alta, mas toda vez ela ignorou nosso parâmetro. A única vez que mudou a taxa de quadros foi quando definimos a taxa para menos de 60. A câmera Global Shutter ficou feliz em rodar a 30 fps. Entramos em contato com o Raspberry Pi para confirmar as especificações e, caso haja algum erro, faremos um novo teste.
Como as câmeras Global Shutter e High Quality usam as mesmas lentes e software, a principal área a ser testada é a alegação de que não há artefatos de obturador rolante. Para avaliar isso, usamos a mesma lente de 16 mm, a uma altura fixa acima do objeto de teste.
Artefatos de persianas são gerados por objetos em movimento rápido, por exemplo, a hélice de um avião. Nosso orçamento não daria para alugar um avião, então um ventilador de mesa era nossa única opção. Removemos a tampa de segurança do ventilador (não tente fazer isso em casa), dando às câmeras a melhor chance possível de capturar as pás em movimento. Definimos a resolução das câmeras para 1440 x 1080, o máximo suportado pelo sensor Sony IMX296 da câmera Global Shutter.
Primeiro, capturamos um vídeo usando libcamera e a câmera de alta qualidade. Os artefatos da persiana estavam claramente presentes. O que pareciam ondas escuras varreu as lâminas rotativas enquanto elas se espalhavam a toda velocidade. Mover o ventilador (com cuidado) fez pouca diferença, os artefatos estavam lá para serem vistos. O mesmo teste usando a câmera Global Shutter revelou poucos ou nenhum artefato de obturador rolante. As lâminas giratórias ainda eram um borrão, mas não havia ondas escuras varrendo as lâminas.
Em seguida, transferimos o teste para o Picamera2 e, após configurar o teste para usar a mesma resolução, gravamos o vídeo usando as duas câmeras. Mais uma vez, vimos artefatos horríveis de obturador rolante com a câmera de alta qualidade e nenhum com a câmera Global Shutter.
Para quais projetos a câmera Raspberry Pi Global Shutter é boa?
Se você precisa capturar imagens e vídeos em movimento rápido, então a câmera Global Shutter é a escolha certa. Esportes, aprendizado de máquina e experimentos científicos se beneficiarão da velocidade e as opções de lentes intercambiáveis significam que podemos selecionar a lente certa para capturar o assunto. Os projetos de aprendizado de máquina, nos quais é necessária a aquisição rápida de um assunto, se beneficiarão da velocidade do Global Shutter.
A câmera Global Shutter não é útil para projetos de fotografia em geral. Se você estiver capturando um objeto estático ou em movimento lento, escolha a câmera de alta qualidade. Você obterá uma imagem de melhor qualidade.
Conclusão
O apelo da câmera Global Shutter é limitado, mas para aqueles que precisam de seu conjunto de recursos, sua chegada certamente será bem-vinda. Se você precisa da melhor qualidade de imagem possível, a câmera de alta qualidade ainda é difícil de superar. Adoramos que ela segue os padrões mecânicos usados pela câmera de alta qualidade. Ser capaz de reutilizar nossas lentes e tripés e armaduras existentes significa que não precisamos desembolsar mais dinheiro.