Wissenswertes zu Kameramodulen

Um Einplatinencomputer in leistungsstarke Kameras zu verwandeln und eigene Foto- und Videoprojekte zu verwirklichen, sind Kameramodule das Mittel der Wahl. Insbesondere für den Raspberry Pi sind seit dem Jahr 2013 Module mit immer hochwertigerer Ausstattung erschienen. Welche das sind und was es beim Kauf zu beachten gilt, erfahren Sie in unserem Ratgeber.

Einplatinencomputer und Kameramodule

Einplatinencomputer wie Raspberry Pi, Arduino oder das BeagleBoard erfreuen sich bei experimentierfreudigen Technikfans und Hobbybastlern großer Beliebtheit. Sie bieten die Möglichkeit, ein Verständnis für den Aufbau eines Computers zu entwickeln sowie Hardware-Kenntnisse zu vertiefen, und erleichtern den Einstieg ins Programmieren. Einplatinencomputer sind in der Regel einfach aufgebaut. Der Raspberry Pi beispielsweise besteht aus einer kreditkartengroßen Leiterplatte, auf der sich ein ARM-Prozessor, ein Grafikprozessor und verschieden große Arbeitsspeicher befinden. Es handelt sich also gewissermaßen um einen Computer im Mini-Format. Die Ausstattung des Boards kann variieren. So unterscheiden sich die Größe des Arbeitsspeichers, die Art der Ausgänge und andere Faktoren abhängig davon, ob es sich beispielsweise um einen Raspberry Pi der ersten oder zweiten Generation oder einen Raspberry Pi Zero handelt.

Ob man sich für einen Arduino, einen Raspberry Pi oder einen anderen Einplatinencomputer entscheidet, hängt nicht zuletzt von den subjektiven Vorlieben ab. Sie unterscheiden sich zwar in gewissen Punkten, einen Vorteil bieten sie jedoch alle: Sie können vielfältig erweitert werden und sind die ideale Grundlage, um kreative Projekte zu verwirklichen. Mithilfe von Kameramodulen beispielsweise lassen sich Einplatinencomputer – stark vereinfacht ausgedrückt – in einen Fotoapparat oder einen Camcorder verwandeln. Kameramodule (englisch: camera modules) erzeugen hochauflösende Bilder und hochwertige HD-Videos in verschiedenen Konfigurationen und stellen je nach Ausführung eine Vielzahl von zusätzlichen Effekten bereit. Für den Raspberry Pi sind in den vergangenen Jahren neue Kameramodule mit besseren Sensoren und höheren Auflösungen auf den Markt gekommen. Grundsätzlich verfügt jeder Raspberry Pi über eine Anschlussmöglichkeit für ein Kameramodul. Dabei handelt es sich meist um eine CSI-Schnittstelle (CSI = Camera Serial Interface), an die das Modul mithilfe eines Flachbandkabels angeschlossen werden kann.

Kameramodule für den Raspberry Pi

Kameramodule für den Raspberry Pi können beispielsweise zu Überwachungszwecken, für anspruchsvolle Pflanzen- und Tieraufnahmen sowie für die Hobby- oder experimentelle Fotografie zum Einsatz kommen. Ältere Ausführungen wie die Pi Camera v1 und die Pi NoIR Camera v1 (v = Version) nehmen Bilder mit einer Auflösung von 5 Megapixeln und Videos in HD-Qualität auf. Sie verfügen über einen unveränderlichen Fokus und sind ohne Mikrofon konzipiert. Noch leistungsstärker sind die Pi Cameras v2 und die Pi NoIR Cameras v2, bei denen es sich um weiterentwickelte Versionen der v1-Modelle handelt. Sie punkten mit einer Auflösung von 8 Megapixeln und beruhen auf der sogenannten BSI-Technologie. BSI steht für back side illumination ("rückwärtige Belichtung"), die der FSI (front side Illumination = "frontseitige Belichtung") gegenübersteht. Bei Kamera-Modulen mit FSI-Technologie werden Signale über Aluminiumbahnen durch den Sensor geleitet. Problematisch hieran ist, dass das Licht entlang der Leiterbahnen reflektiert oder gebeugt wird, was sich negativ auf die Bildqualität auswirken kann. Außerdem wird der lichtsammelnde Bereich durch die integrierten Bahnen und Schaltungen begrenzt. Bei Kameramodulen, die auf BSI-Technik beruhen, trifft das Licht von hinten auf die Diode. Der Bildsensor wird also von der Rückseite beleuchtet und die lichtempfindliche Pixelfläche kann vollständig genutzt werden, was wiederum höhere Auflösungen ermöglicht.

Die Pi Camera v2 ist für das Fotografieren bei Tageslicht beziehungsweise guten Lichtverhältnissen konzipiert. Sie ist mit einem Infrarotfilter ausgestattet, der vor dem Bildsensor angebracht ist und Infrarotlicht ausblendet, da dieses die Darstellung natürlicher Farben beeinträchtigen kann. Die Pi Camera NoIR (NoIR = no infrared) kommt ohne Infrarotfilter aus, ist also in der Lage, Infrarotstrahlen zu erfassen. Aus diesem Grund ist sie hervorragend für die Nachtfotografie und für Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen geeignet. Um sie als Nachtsichtkamera einsetzen und einen Bereich mit Infrarotlicht ausleuchten zu können, sind zusätzliche Infrarot-LEDs erforderlich.
Weitere Ausstattungsmerkmale wie ein automatischer Weißabgleich, Rauschunterdrückung, Zeitraffer, Zeitlupe und so fort machen die Pi Kameramodule für Anfänger und Fortgeschrittene gleichermaßen interessant. Ihr Funktionsumfang lässt sich bei Bedarf erweitern, indem man beispielsweise nachträglich ein Mini-Objektiv ergänzt. Mithilfe entsprechender Halterungen können die Kameramodule auch an Wetterballons, Drohnen, Wetterstationen und dergleichen montiert werden.

Unser Praxistipp: Pi-Kameramodule der zweiten Version eigenhändig scharfstellen

Es ist möglich, die Fokussierung einer Pi Camera v2 oder Pi Camera NoIR v2 zu ändern, ohne das komplette System auseinander nehmen zu müssen. Zu diesem Zweck löst man die festgeklebte Linse. Behelfen können Sie sich dabei mit einer alten Kreditkarte, in deren Ecke Sie ein ca. 5 mm großes Loch mit kleineren Aussparungen stanzen. Die Karte funktioniert wie eine Art Schraubendreher. Das Loch wird über die Linse gestülpt und letztere mithilfe einer kräftigen Drehbewegung gelockert. Um sie anschließend neu zu justieren, verwenden Sie am besten eine kleine Zange. Fingerabdrücke oder andere Rückstände auf der Linse können Sie vorsichtig mit etwas Glasreiniger entfernen. Für Feinfokussierungen ist diese Methode nicht geeignet.

Kaufkriterien für Kameramodule – worauf kommt es an?

Vor dem Kauf eines Kamera-Moduls gilt es darauf zu achten, dass es zum Einplatinencomputer, auf den es installiert werden soll, passt. Neben Modulen, die speziell für den Raspberry Pi vorgesehen sind, gibt es Ausführungen, die beispielsweise auch mit dem Arduino oder dem BeagleBoard genutzt werden und als Ersatzteile für ausgediente Module zum Einsatz kommen können. Die Pi-Kameramodule sind grundsätzlich mit allen Raspberry-Pi-Modellen kompatibel, die über eine CSI-Schnittstelle verfügen, und werden mithilfe eines 15-cm-Flachbandkabels verbunden. Wenn Sie in Besitz eines Raspberry Pi Zeros sind, benötigen Sie ein spezielles Zero-Flachbandkabel

Ob Sie sich für eine Nachtsichtkamera oder ein Tageslicht-Kameramodul entscheiden, hängt vom jeweiligen Einsatzzweck ab. Wenn Sie vorrangig im Dunkeln fotografieren oder filmen möchten, liegen Sie mit einer NoIR-Kamera richtig. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass sie Farben bei Tageslicht leicht verfälscht darstellt, weswegen ein Kamera-Modul mit Infrarotfilter die bessere Wahl ist, wenn zu erwarten steht, dass Sie überwiegend bei guten Lichtverhältnissen fotografieren werden.

Die Foto- beziehungsweise Video-Auflösung stellt ebenfalls ein wichtiges Kaufkriterium dar. Für anspruchsvolle Aufgaben empfehlen sich hochauflösende Bildsensoren. Pi-Kameras mit 8-Megapixel-Sensoren nehmen Fotos mit einer Qualität von bis zu 3280 x 2464 Pixeln auf und erzeugen Videos mit einer Auflösung von 1080 Pixeln und einer Bildfrequenz von 30 fps (fps = frames per second) oder 720 Pixeln und 60 fps. Je geringer die Auflösung, desto höher die Bildfrequenz. So ist es beispielsweise auch möglich, Videos mit 640 Pixeln Auflösung und einer maximalen Bildrate von 90 fps aufzunehmen.

Die Größe des Kamera-Moduls kann ebenfalls relevant sein. Kleine Module eignen sich beispielsweise sehr gut als Überwachungs- oder Körperkameras, da sie weniger wenig Platz in Anspruch nehmen und dank ihrer überschaubaren Abmessungen leicht versteckt werden können. Zu beachten ist allerdings, dass Kamera-Module geringerer Größe meist etwas mehr Fingerfertigkeit beim Montieren und Bedienen erfordern.

FAQ – häufig gestellte Fragen zu Kameramodulen

Was benötige ich für den Anschluss einer Pi-Kamera?

Für die Installation einer Pi-Kamera benötigen Sie ein passendes Anschlusskabel, um das Modul mit dem Entwickler-Board zu verbinden, und eine Micro-SD-Karte mit mehreren GB Speicherkapazität sowie mit bootfähigem Betriebssystem (beispielsweise Raspbian). Sollen mehrere Systeme parallel auf der Karte installiert werden, sollte die Anzahl an GB entsprechend hoch ausfallen. Erforderlich ist darüber hinaus ein Netzteil mit Micro-USB-Port. Ein hochwertiges Netzteil ist die Grundlage für den einwandfreien Betrieb eines Raspberry Pis. Da das Board sehr empfindlich auf Spannungsschwankungen reagiert, gilt es solche zu vermeiden. Ein separates Display zur Anzeige der Bilder und eine Tastatur oder Maus zur Ansteuerung des Moduls erweisen sich je nach Einsatzzweck ebenfalls als nützlich.

Wo befindet sich die CSI-Schnittstelle?

Die CSI-Schnittstelle befindet sich bei allen Raspberry-Pi-Modellen hinter der Ethernet-Buchse beziehungsweise zwischen HDMI- und Ethernet-Anschluss. Die Verschlussklemme wird zunächst leicht angehoben und nach dem Einstecken des Kabels wieder angedrückt. Die blanken Pins müssen von der Klemme weg zeigen. Achten Sie darauf, das Board während der Montage von der Stromversorgung zu trennen.

Sind Sie Privatkunde?
Durch Ihre Auswahl werden zusätzlich passende Inhalte für Sie angezeigt.
Ja
Nein