Raspberry Pi caméra à obturateur global

Arrivant seulement deux mois après l'annonce de la série de modules Camera 3, le nouveau module caméra de Raspberry Pi, la Raspberry Pi Global Shutter Camera, est disponible aujourd'hui. Montée sur une carte de 38 mm x 38 mm, elle s'intègre clairement dans l'arène des caméras HQ, et non dans la série générale des modules caméras, avec son empreinte de 25 mm x 23,862 mm. Jetons un coup d'œil.

Toutes les caméras précédentes de la gamme Raspberry Pi, à partir du module de caméra d'origine (2013), étaient de type à obturateur roulant et capables de produire des photographies haute résolution phénoménales dans des conditions fixes. Cependant, il y a un inconvénient qui les rend légèrement inadaptées lorsque les choses commencent à bouger trop rapidement.

Prenons cet exemple d'une vidéo d'un train passant par la gare de Köln Lövenich :

Le poteau au premier plan et celui à l'arrière-plan étaient tous les deux parfaitement droits et faisaient leur travail correctement. Comme le train se déplaçait vers la gauche, il semble que le capteur de cette caméra balayait de haut en bas, et au moment où le balayage atteignait le bas de l'image, le paysage avait beaucoup bougé, notamment le poteau au premier plan car il se déplaçait plus rapidement par rapport au cadre de l'image.

Comme chaque image n'est pas balayée au même instant, mais plutôt de haut en bas (et d'autres motifs existent), tout comme les caméras de télévision à tube cathodique d'antan, lorsqu'un objet se déplace horizontalement dans le cadre, les lignes verticales ont tendance à pencher et à devenir diagonales, et plus elles passent vite, plus elles penchent. Ce n'est pas idéal dans de nombreuses circonstances.

Pour de nombreuses utilisations grand public, comme dans la vidéo ci-dessus, il est esthétiquement désagréable de voir un premier plan flou, mais cela peut également avoir un impact sur des applications plus haut de gamme, telles que dans l'industrie. Imaginez vos bouteilles de vin ou vos widgets glissant sur un tapis roulant alors qu'ils sont piqués, sondés et estampillés, et vous avez la caméra là pour le contrôle qualité, éventuellement gérée par l'apprentissage automatique - idéalement, vous voulez une représentation précise des produits, sans avoir à recourir à un traitement d'image complexe avant même d'arriver à l'étape d'analyse.
 

Bien que des solutions de caméra matériel tierce pour les cartes Pi existent depuis quelques années, Raspberry Pi dispose désormais d'une solution native : le nouveau capteur IMX296 de la caméra, provenant une fois de plus de Sony, qui a été le choix pour toutes les caméras de la gamme RPi, sauf le module V1 en 2013, dispose d'un obturateur global intégré. Cela le rend beaucoup plus adapté pour les applications à haute vitesse, que ce soit pour votre caméra d'action DIY ou sur votre ligne de production.

De manière assez appropriée, la caméra est disponible dans le monde entier à partir d'aujourd'hui.

Jusqu'en janvier 2023, lorsque RPi a annoncé la prise en charge native des lentilles à monture M12, les modules HQ Camera (introduits en 2020) ne prenaient en charge que les montures C et CS, et c'est également le cas de cette nouvelle caméra à obturateur global, comme indiqué sur l'image ci-dessous :

Maintenant, lorsque vous prenez une photo ou une vidéo, tous les pixels verront la scène en même temps, de sorte que toute votre image sera capturée au même instant, sans exposer un voyage dans le temps en 2D. Pour les applications de vision par ordinateur, vous avez maintenant la possibilité de laisser les choses bouger plus vite sans perturber la machine avec la vision.

Avec plus de "jello effect" ou d'autres artefacts désagréables, les applications industrielles bénéficieront certainement, et le grand avantage est qu'il n'y a pas besoin de rééquiper - si vous utilisez déjà des caméras Raspberry Pi HQ, vous pouvez simplement les remplacer par la version à obturateur global pour des résultats instantanés.

Cependant, une mise en garde est que la résolution de la caméra à obturateur global est seulement de 1,58 mégapixels. Ce ne sera pas idéal pour des aventures de rafting en famille, mais pour des applications où vous en avez vraiment besoin, telles que sur la ligne d'arrivée d'une piste de course, ou dans les applications de vision par ordinateur, vous avez besoin du résultat, pas de la résolution. En fait, cela prend plus de puissance de traitement pour traiter une image haute résolution pour votre application de vision par ordinateur, et encore plus d'espace de stockage et de bande passante pour le sauvegarder et le déplacer.

La taille de pixel plus grande a en réalité un avantage, à savoir une sensibilité à la lumière plus élevée. Cela signifie que vous pouvez prendre des expositions plus courtes pour les choses qui bougent rapidement - en fait, Raspberry Pi annonce des temps d'exposition aussi bas que 30 µs, qui est le temps qu'il faudrait pour prendre une image si vous couriez à plus de 33 000 images par seconde !

Si vous en obtenez un ou plusieurs, veuillez nous faire savoir dans les commentaires ci-dessous comment cela se passe. Envoyez-nous quelques échantillons de photos ou de vidéos ! Si vous avez un projet plus ambitieux que vous souhaitez partager avec nous et la communauté, n'oubliez pas que vous pouvez poster vos projets et idées sur Elektor Labs !

Traduction : Maxime Valens & Reda Alouane