In Zeiten von Home Office, Fernunterricht und Besuchseinschränkungen haben USB Kameras einen wahren Boom erfahren. Diese hohe Nachfrage, sorgt leider für eine extreme Knappheit bzw. daraus resultierenden hohen Preisen bei Qualitativ, hochwertigen Webcams. Preise um die 150€ für eine Full HD Webcam sind hier keine Seltenheit.
Was liegt also näher, mit der Raspberry Pi HQ Kamera eine hochwertige USB Webcam mit HD Auflösung zu bauen und das zu einem Preis unter 100€!?
Wir zeigen dir in diesem Artikel wie dies extrem einfach und auch für Einsteiger ohne Raspberry Pi Kenntnisse umzusetzen ist!
Für Freunde der audiovisuellen Medien, haben wir auch dieses Projekt auch in Videoform:
Was ist die Raspberry Pi HQ Kamera?
Die Raspberry Pi HQ Kamera ist seit dem 30.04.2020 erhältlich und erweitert das bestehende Line-up der 8MP Standard Raspberry Pi Kameras. Der große Vorteil dieser Kamera, ist die flexible Wahl des Objektives durch den CS/C-Mount. So kannst du die Kamera ideal auf deinen Einsatzzweck abstimmen.
Technische Daten
- 12,3 Megapixel Sony IMX477 CCD-Sensor – Datenblatt
- 7,9 mm Sensor Diagonale
- 1,55μm × 1,55μm Pixelgröße
- Back-Illuminated Sensorarchitektur für verbesserte Empfindlichkeit und geringeres Bildrauschen
- Unterstützung für handelsübliche C- und CS-Mount-Objektive – Die Kamera verfügt über einen CS-Mount mit 12,5 mm Auflagemass. Um C-Mount Objektive mit 17,5 mm Auflagemass zu verwenden wird ein CS-C Adapter mitgeliefert.
- Integrierter Einstellring für das Auflagemaß
- Standard 1/4″ Stativaufnahme
Maximale Auflösung der Kamera
Technisch wäre der CCD Sensor der Raspberry Pi HQ Kamera, gemäß Datenblatt, in der Lage, Fotos und Videos mit einer Auflösung von 4K / 60Hz aufzunehmen.
Dies wäre aber nur mit einem 4-Lane CSI-2 Interface möglich.
Der Raspberry Pi nutzt jedoch ein 2-Lane CSI-2 Interface und hat darüber hinaus auch eine Limitierung durch den H.264 Hardware Encoder.
Somit ist die Auflösung der HQ Kamera in Verbindung mit dem Raspberry Pi auf 1920×1080 für Videoaufnahmen und 2592×1944 für Fotos begrenzt.
Brennweite, Weitwinkel, Tele, Zoom – Kleiner Objektiv-Guide
Bei der Auswahl eines passenden Objektivs für die HQ Kamera, kommt man unweigerlich mit Fachbegriffen wie Brennweite, Tele- oder Weitwinkelobjektiv in Berührung.
Hier eine kurze Erklärung:
Grundsätzlich gilt: Die Brennweite eines Objektivs bestimmt das Sichtfeld deiner Kamera und wird standardmäßig in Millimetern (mm) gemessen.
Als Faustregel kann man folgendes sagen: Je höher die Nummer / Zahl der Brennweite, desto enger das Sichtfeld und desto dichter / größer erscheint das zu fotografierende Objekt.
Das bedeutet bei einem Objektiv mit 6 mm Brennweite, dass du einen großen Bereich mit der Kamera “sehen” kannst, das Objekt was du fotografieren möchtest jedoch relativ klein erscheint.
Weitwinkelobjektive eignen sich daher ideal für Landschaftsaufnahmen oder Aufnahmen einer Gruppe von Personen.
Wenn du nun den Kirchturm in der Landschaft oder die Schwiegermutter in der Hochzeitsgesellschaft fotografieren möchtest, eignet sich ein Teleobjektiv mit einer Brennweite ab 16 mm.
Die ideale Symbiose aus Weitwinkel und Tele ist ein Zoomobjektiv. Hier lässt sich die Brennweite über einen Zoomring flexibel ändern und das zu fotografierende Objekt erscheint somit größer oder kleiner.
Die Firma Nikon hat auf dieser Seite einen super Objektivsimulatior, wo das Thema Brennweite nochmal in Verwendung mit einer Nikon Kamera verständlich gezeigt wird.
How-To: USB Webcam mit der Raspberry Pi HQ Kamera bauen
Diese Hardware benötigst du für dieses Projekt
- Raspberry Pi HQ Kamera
- Objektiv (siehe vorheriger Absatz)
- Raspberry Pi Zero oder Raspberry Pi Zero W / WH
- microSD Karte (64 MB wäre theoretisch ausreichend, wird jedoch nicht mehr produziert 😉)
- Flexkabel für Raspberry Pi Zero und Kameramodul
- Micro USB 2.0 Kabel
Wenn du dir die Hardware nicht selbst zusammenstellen möchtest, haben wir auch ein praktisches Bundle im Angebot, welches ein Zoom Objektiv beinhaltet. Das Zoom Objektiv ist aus unserer Sicht für die meisten User die ideale Wahl.
Außerdem wird zum Einrichten der SD Karte noch ein Cardreader, sowie ein Computer mit Windows, MacOS oder Linux benötigt.
Hinweis: Es würde technisch auch die Standard Raspberry Pi Kamera mit diesem Projekt funktionieren. Jedoch empfehlen wir aufgrund der besseren Performance eindeutig die HQ Kamera
Softwareinstallation
Der große Vorteil an diesem Projekt ist, dass sich die Softwareinstallation auf ein absolutes Minimum beschränkt. Du brauchst hier keinerlei Linux Kenntnisse und auch nichts in die Kommandozeile eingeben. Es muss lediglich ein fertiges Image auf die microSD Karte gespielt werden.
Das Image findest du auf Github unter:
https://github.com/showmewebcam/showmewebcam/releases
Lade nun unter dem Link, unter dem Punk Assets das passende Image für deinen Raspberry Pi Zero herunter.
Wenn du einen Raspberry Pi Zero v1.3 (Version ohne WLAN) verwendest, muss du die Datei sdcard-raspberrypi0-versionsnr.img herunterladen. Bei einem Raspberry Pi Zero W / WH, die Datei sdcard-raspberrypi0w-versionsnr.img.gz
Hinweis: Diese Anleitung und unser Youtube Video wurde mit der Version v1.60 erstellt.
Stecke nun die microSD Karte in den Cardreader und verbinde diesen mit einem Computer.
Für die Installation des heruntergeladenen Images auf die SD Karte, benötigst du noch das kostenfreie Tool Balena Etcher.
Das heruntergeladene Image, kannst du nun direkt in Etcher über den Punkt “Flash from File” selektieren. Anschließend wählst du unter “Select target” noch das Ziel – deine Micro SD Karte – aus. Mit einem Klick auf Flash wird nun deine SD Karte bespielt.
Achtung: Alle Inhalte auf der Karte werden gelöscht / überschrieben.
Das Bespielen der Karte sollte nach wenigen Sekunden erledigt sein. Weiter geht es mit der Verkabelung.
Verbindung / Anschluss der Komponenten
Da der Raspberry Pi Zero einen kleineren Kameraanschluss hat, musst du zunächst das bei der HQ-Kamera mitgelieferte Kabel austauschen.
Dazu musst du vorsichtig den schwarzen Bügel des ZIF Connectors nach hinten ziehen.
Achtung: Wende hier nicht zu viel Kraft an, da der Anschluss sehr empfindlich ist!
Ziehe nun das weiße Kabel aus dem Anschluss und verbinde das Raspberry Pi Zero Adapterkabel, in dem du das Kabel mit den goldenen Kontaktflächen der breiten Seite nach unten in den Connector schiebst. Anschließend schiebst du den schwarzen Bügel wieder vorsichtig nach vorne.
Die schmale Seite des Adapterkabels kommt anschließend ebenfalls mit den goldenen Kontakten nach unten zeigend in den Connector des Raspberry Pi Zero.
Schiebe nun noch die bespielte microSD Karte in den Pi Zero und verbinde das Micro USB Kabel mit der Buchse USB / J10.
Deine Raspberry Pi Webcam ist nun einsatzbereit!
Verbindung mit dem Computer und erster Test
Du kannst nun den USB A Stecker des micro USB Kabels mit deinem Computer verbinden. Die Webcam wird nach ca. 10 Sekunden ohne Treiberinstallation als “Piwebcam” erkannt und steht dir in allen Programmen mit Webcam-Unterstützung als Kamera zur Auswahl.
Einziger Nachteil – kein Mikrofon
Der einzige Nachteil ist, dass sowohl an der HQ Kamera als auch auf dem Raspberry Pi Zero kein Mikrofon für die Tonaufnahme zur Verfügung steht.
Dies ist in der Praxis jedoch meist unnötig, da zum Beispiel bei Videokonferenzen eh ein Headset zum Einsatz kommt.