Kleines DIY Projekt: Wenn Software den Unterschied macht

Oft wird in der Fotografie darüber diskutiert, wie teuer das Equipment sein muss, um gute Fotoszu machen. Ich habe mir den Spass gemacht und mir von Grund auf eine eigene, ultrakompakte Kamera gebaut. Die Hardware-Kosten ohne Akku lagen bei gerade einmal 60 Euro. Doch das Wichtigste vorweg: Das Herzstück ist nicht die Hardware, sondern die Software. Mit einem Python-Skript wird aus einer simplen Platine und einem winzigen Kameramodul eine Kamera die Funktionen bietet, für die man bei großen Herstellern tief in die Menüs eintauchen muss.

Die Hardware: Solide Basis

Das physische Setup ist minimalistisch und dient primär als Träger für den Code:

• Der Computer: Ein Raspberry Pi Zero 2W mit 512 MB RAM. Er ist klein genug für jede Hosentasche, aber leistungsstark genug für komplexe Bildberechnungen.
• Der Speicher: Eine 64 GB (es geht natürlich auch kleiner) Micro-SD-Karte, die genug Platz für tausende Fotos und das Betriebssystem Linux bietet.
• Das Auge: Das Raspberry Pi Camera Module 3. Es liefert 12 Megapixel, HDR-Support und einen steuerbaren Autofokus und vieles mehr.
• Der Strom: Ich verwende einen „PiSugar“-Akku für die direkte Montage, aber jede handelsübliche USB-Powerbank funktioniert genauso gut.
• Kein Gehäuse. Ich habe eine Plexiglasplatte verwendet und über 4 Löcher und Gewindestangen alles zusammngeschraubt.

Fertig ist die Kamera winzig. Das grösste Bauteil ist der Akku.

Die wenigen Einzelteile

Raspberry PIE

PI Cameramodul 3

Mini SD Karte: Darauf ist das Linux Betriebssystem mit Webserver und Software installiert, sowie der Speicherplatz für die Fotos, genügend für tausende davon.

PI Sugar Akku mit Platine und Akkusteurung

Mit Flachbandkabel zusammengesteckt. Dann alles mit einer kleinen Bodenplatte aus Plexiglas (irgend eine alte Box) zusammen montiert und verschraubt.

Die Software: Grenzenlose Freiheit durch Python

Hier wird es spannend und dieser Teil macht den eigentlich Teil des Projektes aus. Während man bei fertigen Kameras auf die Firmware des Herstellers angewiesen ist, bestimme ich hier selbst, was die Kamera kann und welche Funktionen sie haben soll. Die Steuerung läuft über Python (z.B. mit der Bibliothek Picamera2 oder libcamera), und das ermöglicht Funktionen, analog zu professionellen Kameras.

Die Funktionen die ich programmiert habe sind:

• Manueller Weißabgleich (AWB): Anders als bei einfachen Webcams kann ich die Rot- und Blau-Gains (Verstärkung) exakt kalibrieren, um Farbstiche bei Kunstlicht zu vermeiden.
• Belichtungssteuerung: Ich habe vollen Zugriff auf Belichtungszeit
• RAW-Daten: Für die maximale Qualität kann ich die Rohdaten des Sensors (Bayer-Pattern) abgreifen und am PC entwickeln.
• Fokus-Kontrolle: Da der Fokus motorisiert ist, (das Mini-Objektiv wird mit mehreren kleinen Federn magnetisch gehalten und kann elektrisch verändert werden) kann ich den Fokus per Software zehntel millimetergenau verschieben – die Basis für mein Focus-Stacking-Feature.
• Automatisierung: Zeitraffer (Timelapse) oder bewegungsgesteuerte Aufnahmen
• Verschlusszeitsteuerung
• ISO Steuerung
• Autofokus und Fokus per Touch am Handy
• Fotos am Handy anzeigen und übertragen, auch gleich alle gezippt
• Galerie der aufgenommenen Bilder mit allen Daten
• Akkuanzeige
• Millimetergenaues Fokusstacking mit Eingabe von bis und Anzahl der Fotos

Möglich sind aber beliebig mehr Funktionen, nur die eigenen Ideen und Wünsche sind die Grenze. Der nächste grosse Softwareteil ist die Steuerung über Handy. Ich habe keine App erstellt. Die Steuerung läuft über eine Webseite die die Kamera selbst wie ein Webserver zur Verfügung stellt. Ich greife über die IP Nr. der Kamera und einem Browser nur darauf darauf zu. Dies fühlt sich aber wie eine normale App an und sieht auch so aus. Für weitere Funktionen scrolle ich einfach nach unten, keine verschachtelten Menüs und Untermenüs wie in normalen Kameras, alles auf einer Seite.

Das Fotografieren selbst läuft einfach: Pi starten, Handy verbinden (per WLAN-Adresse oder Hotspot) und schon habe ich ein Interface mit Live-Bild mit den erstellten Funktionen, es kann losgehen.

Weitere mit der Pi-Cam erstellten Fotos:

Und jetzt sagen Sie mir wie groß die Unterschiede zu normalen anderen Kameras sind und wo die Unterschiede zu sehen sind. Wenn die Auflösung für grössere Ausdrucke zu klein wäre, aus dem PI kommen sie mit 4608 x 2592 Pixel, können Sie die Fotos heutzutage mit Software ohne Qualitätsverluste auch hochskalieren. Zu diesem Thema gibt es aber oft große Missverständnisse. Daher möchte ich hier, passend zum Thema und statt der Werbung der Kamerahersteller, die ja nur immer mehr an Megapixel verkaufen wollen, meine praktische Erfahrung weitergeben. Ich drucke sehr viele meiner Fotos in 60×40 oder noch größer aus.

Was sehr selten berücksichtigt wird ist der Betrachtungsabstand. Eine einfache Frage: Stehen Sie vor einem DIN A 2 Bild (ca. 60×40) mit der Nase davor? Nein! Darum:

Druckgröße – Auflösung – Praxiseindruck
39 × 22 cm 300 dpi Sehr scharf, auch noch aus nächster Nähe (ca. DIN A3)
59 × 33 cm 200 dpi Sehr gute Fotoqualität (ca. etwas größer als DIN A2)
78 × 44 cm 150 dpi An der Wand meist noch sehr gut (ca. DIN A1)
98 × 55 cm 120 dpi Für Poster absolut brauchbar (zwischen DIN A1 und DIN A 0)
117 × 66 cm 100 dpi Aus 1–2 m Betrachtungsabstand meist gut (ca. DIN A0)

Natürlich bin ich bei meinen Kameras zufrieden mit der grösseren Auflösung und Pixelanzahl. Dann habe ich mehr Möglichkeiten das Foto noch zurecht zu schneiden oder bestimmte Details besser herauszuholen, für ein schönes Foto wäre es aber nicht notwendig. Siehe hier bei Feininger 🙂

Programmieren? Macht heute die KI!
Jetzt denkst du vielleicht: „Klingt toll, aber ich kann kein Python programmieren.“ Die gute Nachricht: Das musst du heutzutage auch nicht mehr selbst können.

Für dieses Projekt habe ich claude.ai genutzt aber es funktionieren auch andere wie z.B. ChatGPT oder Gemini. Der Workflow ist simpel: Auf der kleinen SD Karte habe ich mit der Sotware PI-Imager das Linux Betriebssystem formatiert und darauf installiert. Dann beschreibst Du der KI genau was du willst. Z.B. „Erstelle ein Python-Skript für den Pi Zero, das ein Webinterface für die Kamera bereitstellt, ein Livebild anzeigt und eine Touch Funktion für den Fokus hat und und und …“ – und die KI liefert dir den Code. Du kopierst ihn, testest ihn und lässt Fehler korrigieren. Man muss kein Informatiker mehr sein, man muss nur wissen, was man erreichen will. Es ist wie Malen nach Zahlen, nur dass am Ende eine funktionierende Kamera-Software steht. Natürlich schaded es nicht, wenn man ein bisschen Ahnung und Vorwissen in der Informatik hat, aber zwingend notwendig ist es nicht mehr.

Fazit

Für unter 100 Euro bekommt man eine echt funktionierende Kamera. Die Bildqualität des Camera Module 3 ist erstaunlich, aber die wahre Power und vor allem der Spaß liegt in der Freiheit. Jede Funktion kann per Software selbst definiert und programmiert werden. Will man weitergehen, gibt es dafür sogar noch HQ Kameras mit Objektivsystem und wechselbaren Kleinstobjekten vom Weitwinkel bis Tele oder Zoomobjekte, alle preislich meist zwischen 20 und 30 Euro, die teuersten um die 60 Euro. Mit einem 3-D Drucker könnte man sich natürlich noch ein schönes kleines Kameragehäuse herstellen und vieles mehr. Ich habe die Kamera auf ein vorhandenes kleines Stativ gesetzt.

Es ist echt erstaunlich was man heuzutage mit wenig Geld selbst bewerkstelligen kann. Das Projekt hat viel Spaß gemacht und das war das Wichtigste.