Cómo hackear una Game Boy Camera para usar lentes de cámara reales

Mi nombre es David Windestal, y en este video y artículo, compartiré cómo puedes hackear y modificar una cámara Game Boy para montar lentes de cámara serios para tomar increíbles fotos lo-fi.

Índice

• Una introducción a la cámara Game Boy
• Usando grandes lentes en la pequeña cámara.
• Creando un soporte de lente personalizado.
• Fotografiando la Luna
• Transferiendo fotos desde la Game Boy Camera
• Consejos para un mejor proceso de transferencia
• Fotos de primer plano con un objetivo macro.
• Fotos tomadas con la cámara de Game Boy hackeada
• Montando lentes de CCTV desde drones FPV.

Una introducción a la cámara del Game Boy.

Esta es una Game Boy Camera. Un dispositivo que convierte cualquier Game Boy en una cámara.

Lanzada en 1998 y vendida por $50 (equivalente a $85 en el dinero actual), fue la cámara digital más pequeña en el mercado en ese momento.

Funciona como cualquier otro juego para la Game Boy, simplemente se inserta en la parte trasera. Y así, has convertido tu consola de videojuegos portátil en una cámara totalmente funcional. Fue brillante ya que la gran pantalla de la Game Boy se utilizaba como visor.

Este es el sensor en esta bestia de cámara. Es un sensor CMOS de 14 kilopíxeles (0.014 megapíxeles) de 1/4 de pulgada. Captura imágenes de 128x128 píxeles, que se recortan y se almacenan como imágenes de 128x112 píxeles. La Game Boy Camera puede almacenar hasta 30 de estas fotos. No había forma de transferir estas imágenes de la cámara a otro medio de almacenamiento digital en ese momento (ahora sí, más sobre eso más adelante), una vez que tenías 30 fotos tenías que borrar las antiguas. La única forma de sacar imágenes del cartucho era usando este increíble accesorio:

La impresora Game Boy. Una impresora térmica ultra portátil que producía impresiones del tamaño de un sello postal justo allí en tu mano y era alimentada por baterías.

Compré esta Game Boy Camera en 1999 cuando tenía 12 años con mi dinero de cumpleaños.

Siempre me ha encantado. Lo encontré en una caja recientemente y comencé a jugar con él. Desprende encanto. Las imágenes tienen un aspecto único. Puedes identificar instantáneamente si una foto proviene de una Game Boy Camera. Realmente no hay nada igual. Es muy fácil tomar fotos con él, fotos malas, eso sí. Tomar buenas fotos es un poco desafiante.

Las fotos tienen baja resolución y tienen una profundidad de color de 2 bits, lo que significa que la cámara puede producir píxeles de color negro, blanco y dos tonos de gris.

Para comparación, una cámara moderna que opera en un espacio de color de 10 bits puede producir más de mil millones de tonalidades diferentes de color. La Cámara Game Boy hace que una iluminación adecuada sea necesaria para obtener imágenes en las que se pueda distinguir lo que representan.

Además, la única configuración que puedes hacer en la cámara es cambiar el brillo y el contraste, ambos se aplican encima de la función de exposición automática (que no se puede desactivar por cierto). Por lo tanto, no hay forma de bloquear la exposición ni nada similar. Esto hace las cosas aún más difíciles/desafiantes.

Usando grandes lentes en la pequeña cámara

Entonces, ¿por qué usar esta cámara en 2022? Son las limitaciones las que resultan atractivas. ¿Cuánto puedes expresar y transmitir con una imagen de 0,014 megapíxeles en blanco y negro y dos tonos de gris? Es el desafío de tomar las fotos más geniales posibles con esta tecnología, llevándola al límite.

¡Y esto es lo que vamos a intentar hacer! Ahora tengo dos metas en mente.

Quiero tomar una foto de la luna. Quiero que la luna ocupe la mayor parte del encuadre posible, mientras todavía capturo el conjunto entero.

También quiero tomar fotos súper de cerca, también conocidas como fotografía macro.

Ambos requieren que ajuste diferentes lentes a la Game Boy Camera, así que voy a hacer un sistema de cambio rápido que me permita cambiar rápidamente entre diferentes monturas de lentes. Dado que la luna está menguando, comenzaré con la montura para este lente.

Es una lente antigua Pentax-K montura Chinon 300mm f/5.6 que conseguí muy barata en una tienda de segunda mano en línea. Por lo que pagué por ella, es de una calidad impresionante.

Entonces, ¿por qué elegí un lente de 300 mm? Como mencioné antes, quiero que la mayor parte de la luna posible llene el marco sin ser recortada.

Si has hecho fotografía con una cámara réflex digital con un objetivo de 300mm, sabes que tiene bastante zoom, pero está lejos de llenar el encuadre con la luna.

Entonces, ¿por qué podría llenar el marco en una Game Boy Camera? Todo se reduce al tamaño del sensor.

Este es el tamaño de un sensor de “formato completo” también conocido como sensor de 35mm a la izquierda junto al tamaño del sensor de la cámara Game Boy a la derecha:

Como puedes ver, es bastante pequeño en comparación con un sensor de formato completo. Es aproximadamente 1/11 parte del área.

Colocando esto en el centro del círculo de la imagen puedes ver que solo una pequeña parte de la imagen proyectada por el objetivo realmente es capturada por el sensor.

El sensor más pequeño básicamente ve este objetivo de 300 mm como un objetivo de 3200 mm. Esto se conoce como “factor de recorte”. Cuanto más pequeño sea el sensor, menor porción de la imagen producida por el objetivo es capturada por el sensor. Está “recortando la imagen”. El sensor de la cámara Game Boy tiene un factor de recorte de 10.81x. Esto significa que para obtener el mismo nivel de zoom en un sensor de fotograma completo, necesitarías una longitud focal 10.81 veces más larga.

Ahora es tiempo de matemáticas. La luna tiene un diámetro de aproximadamente 3475 km y la distancia desde la Tierra varía entre 356600 km y 406600 km. Si te paras en la superficie de la Tierra y miras hacia arriba, puedes imaginar que el cielo nocturno que puedes ver tiene un ancho de 180°. Usando la fórmula de aproximación de ángulos pequeños, la luna ocupará de 0.49 a 0.56° del cielo nocturno.

El campo de visión de una cámara en grados se puede calcular con esta fórmula 2 arctan _ (tamaño del sensor / (2 _ la longitud focal del objetivo)).

El lado más corto del sensor de imagen capturado en la Game Boy Camera es de 3,15 mm. Entonces 2 arctan _ (3,15 / (2 _ 300)) = 0,6°.

En el momento de grabar este video, la luna está a 368000km de distancia de la Tierra, lo que equivale a 0.54°. Lo que significa que el 90% de la altura del encuadre estaría cubierta por la luna. Lo cual creo que sería perfecto, ya que cubrir el 100% sería muy difícil de enmarcar.

¡Todo bien, así que empecemos a diseñar un soporte para este objetivo!

Creando un Montaje de Lente Personalizado

Mientras desarmaba la cámara, noté algo parecido a un arañazo bastante grande en el sensor.

Excepto, al mirarlo de cerca, no parece un rasguño sino más bien una deformación en el moldeado de la parte superior del sensor. Aquí, echa un vistazo bajo el microscopio.

Me pregunto cómo esto pasó el control de calidad. No estoy seguro/a de dónde puse el recibo ni si tienen una garantía de 25 años. Supongo que tengo que vivir con ello. Veremos cuánto se nota en las fotos. Tal vez puedo encontrar una solución.

El sensor fue hecho por Mitchubitchi. ¡Eso es genial! No sabía que ellos hacían electrónica como esta. Después de buscar en Google, encontré la hoja de datos para el sensor. Es el M64282FP. Lo llaman el LSI de la Retina Artificial. “Este dispositivo puede detectar una imagen y procesarla simultáneamente como lo hacen las retinas humanas”. Tiempo de exposición de 16usec a 1 segundo y capacidades de luz baja de 1 lux. ¡Impresionante! Enlace a la hoja de datos.

Diseñemos un soporte imprimible en 3D para el sensor y hagamos un sistema rápido de cambio de lentes.

Usaré el software CAD / CAM Fustion360 para hacer estas piezas. Los criterios que establecí para este diseño eran no realizar cambios permanentes en ninguna parte original de la cámara para poder restaurar fácilmente la cámara a su estado original y solo utilizar tornillos originales, sin insertos y solo piezas impresas en 3D.

Nota: Si estás interesado en los archivos de diseño, puedes descargarlos aquí.

La primera parte que hice fue la parte que queda sujeta entre las dos carcasas del cartucho.

Este diseño no podrá girar ni tener ningún detalle especial como ese. Será un ángulo fijo para que sea lo más rígido y resistente posible. Luego agregué la forma de bola lo más precisamente que pude para conseguir un ajuste perfecto contra la abertura y luego una copa que aceptará el soporte del sensor.

Hablando de eso, está diseñado de esta manera: El sensor se atornilla en la parte posterior utilizando los tornillos originales. Un tornillo para retener el soporte del sensor en la copa evita que gire.

En el frente del soporte del sensor hay una rosca M33x2mm. Esto se utiliza para montar diferentes adaptadores de lente. Hay bastantes giros en la rosca ya que eliminarán cualquier fuga de luz. Las roscas de este tamaño son bastante fáciles de imprimir si tienes una impresora correctamente ajustada. Un consejo general sobre las roscas. Siempre termina la rosca macho antes que la roscada hembra y crea un alivio en la parte superior. Esto garantizará que las superficies superiores de ambas partes se registren entre sí y queden planas.

Dependiendo de qué tan bien esté ajustada tu impresora, necesitarás añadir cierta tolerancia a los hilos. La forma más fácil de hacer esto es mediante el comando de empuje-tirón y reducir el tamaño en 0.05mm para una impresora bien ajustada y 0.1mm para una impresora no tan bien ajustada. Al menos eso es un buen punto de partida. Podrías hacer esto tanto en los hilos macho como en los hilos hembra, pero normalmente solo lo hago en uno de los dos.

Siempre elijo hacer esto en el hilo que imprimiré el menor número de veces, así no tengo que hacerlo en todos los demás hilos que haga después de esto. En este caso, lo haré en el lado del sensor ya que imprimiré un montón de adaptadores diferentes.

A continuación, necesitamos hablar sobre la distancia del saliente. Una lente está diseñada para enfocar en un punto específico detrás del soporte.

Los diferentes sistemas de lentes tienen diferentes distancias. Como Canon usa 44mm y Nikon usa 46.5mm. El montaje Pentax-K es de 45.46mm. Dudo que pueda alcanzar ese número exacto con tantas piezas conectadas, así que hice lo siguiente mejor. Lo hice ajustable. Agregué un rosca M58x2mm en la parte delantera del adaptador con el cual puedo ajustar con precisión la distancia de la brida con la cámara en funcionamiento para alcanzar perfectamente esos 45.46mm. Una vez que lo haya ajustado, agregaré una pequeña gota de pegamento para evitar que se mueva.

Dado que hay tanta participación del hilo, tampoco habrá ninguna filtración de luz desde esta unión. Una cosa a tener en cuenta son las filtraciones de luz alrededor de la interfaz de impresión 3D a lente. Recomiendo encarecidamente imprimir la superficie del adaptador de brida en contacto con la cama de la impresora para asegurarse de que esté completamente plana. Si haces eso, no deberías tener ningún problema. Además, utiliza un filamento negro y muchas paredes en las impresiones para evitar que cualquier luz llegue al sensor.

También imprimí este adaptador de trípode para el objetivo pequeño. Quiero reducir al mínimo el estrés en el cartucho de la cámara de Game Boy y la Game Boy es mucho más ligera que el objetivo. De esta manera, el centro de gravedad de la configuración también está muy cerca del punto de montaje, lo cual reduce el estrés.

Así es como resultó:

Fotografiando la Luna

Vamos a ver qué zoom tiene esta cosa.

Esta es una figura de LEGO que mide 43 mm de alto que coloqué en el otro extremo de mi casa, a 13 metros de distancia. ¡Eso es una cantidad bastante loca de zoom! Creo que estoy listo para fotografiar la luna.

A las 10 pm de esa noche comencé a dirigirme hacia el campo. La nieve tiene una hermosa profundidad de 30 cm. 10 minutos de caminata después, estoy fuera en el campo. Miro alrededor y ¿dónde diablos está la luna? Resulta que no sale hasta la medianoche. Suspiro. Ni siquiera pensé en comprobar eso antes de salir. Vamos de regreso. Espera dos horas. Salgo de nuevo. Esta vez pude ver la luna a través de los árboles mientras caminaba.

Cuando está tan oscuro, la velocidad de fotogramas por segundo de la Game Boy Camera se reduce a 1 o 1/2 fotograma por segundo, lo que dificulta apuntar y enfocar. Me tomó alrededor de 5 minutos encontrar la luna e incluso después de eso se tarda unos 30 segundos en ajustar la exposición automática. Y luego necesito enfocar.

Parece que mi cálculo matemático fue correcto ya que la luna llena todo el encuadre. Es bastante impresionante lo rápido que se mueve la luna dentro del encuadre a este nivel de zoom. Mientras la cámara está configurando la exposición automática, la luna se ha movido lo suficiente como para que a veces necesitara volver a encuadrar la toma.

Después de que la autoexposición hizo su trabajo, los FPS aumentaron hasta quizás 5, lo que facilitó mucho las cosas. Sin embargo, el simple hecho de respirar sobre el trípode haría temblar todo. Afortunadamente, dado que los FPS eran tan bajos, podías presionar rápidamente el botón A y guardar el fotograma que se estaba mostrando en ese momento, que se había dibujado 1/10 de segundo antes, lo que permitía obtener imágenes nítidas. ¡Y vaya, solo mira estas fotos que logré capturar!

Durante algunas fotos, pasaron algunas nubes y hicieron que las cosas se vieran realmente geniales. Recuerda que esta es una foto de un objeto a 368000 km de distancia, tomada con una cámara de juguete de 1998.

Transferencia de fotos desde la cámara Game Boy

Pero espera, podrías decir. ¿No dijiste anteriormente que no había forma de sacar las fotos de la Game Boy Camera? Bueno, afortunadamente vivimos en el futuro y ahora hay soluciones disponibles. Vienen en dos categorías, las que pretenden ser una impresora de Game Boy y las más sofisticadas que leen directamente los datos del cartucho.

La primera es realmente barata y fácil de hacer tú mismo por un par de dólares, pero es lenta y un poco incómoda de usar, y la segunda cuesta alrededor de 50 dólares pero es muy fácil de usar. Literalmente aparece como una unidad extraíble en tu computadora y simplemente puedes arrastrar y soltar las imágenes en tu disco duro.

Siendo barato y no tener paciencia para esperar semanas para la entrega, opté por la solución de bricolaje. Incluso tengo los dos componentes necesarios en casa.

Esos componentes son un Arduino y un cable de enlace de Game Boy.

Si tienes un cable falsificado o uno que no te importa, simplemente puedes cortar un extremo y soldarlo directamente al Arduino. El mío es un cable original y no quiero dedicarlo a este proyecto, así que voy a hacer una placa de circuito impreso personalizada que también funcionará como conector, utilizando un láser increíble.

Solo tenía una placa FR10 de cobre enchapada de 0.8mm en casa, así que corté una placa superior y una placa inferior y las apilaré más tarde para obtener el grosor de 1.6mm que necesita la sección central del cable de Game Boy.

Nota: Todos los archivos de diseño están disponibles aquí en formato EasyEDA.

Estoy utilizando un láser de fibra Raycus de 50W equipado con una lente de 110 mm. Funciona en una longitud de onda de 1000 nm, lo que lo hace excelente para cortar metales. El tamaño del punto de enfoque es increíblemente pequeño, lo que hace que este tipo de láser entregue toda su potencia en un área muy pequeña en comparación con un láser de CO2, lo que también ayuda a la capacidad de corte y a la capacidad de hacer marcas muy pequeñas.

Son increíblemente rápidos ya que utilizan un espejo inclinable para apuntar el haz, mientras que un láser de CO2 mueve una estructura pesada alrededor. ¡La velocidad máxima es de alrededor de 7 metros por segundo! Lo cual es hiperrápido.

El inconveniente es el tamaño muy limitado del área de trabajo. Pero esto se compensa al sonar increíblemente increíble.

Aquí están los tableros terminados. La configuración que utilicé al cortar no era óptima, por lo que las almohadillas que no están conectadas a nada, tuvieron muy poco contacto superficial con el tablero y se cayeron. Pero el resto del tablero resultó suficientemente bien para esta aplicación.

Ahora el cobre desnudo tiende a hacer malos conectores ya que el cobre se oxida rápidamente y la superficie se vuelve no conductiva. Entonces, para prolongar la vida útil de este conector, voy a estañarlo usando soldadura. No es la mejor solución, pero va a durar mucho, mucho más que el cobre desnudo.

Utilicé este flujo en forma de gel, lo cual resultó funcionar muy bien. Solo se necesita una capa muy delgada de soldadura, así que eliminé cualquier exceso utilizando una mecha de soldadura, luego limpié el área con alcohol isopropílico.

Luego pegué las tablas juntas usando pegamento CA y utilicé los pasadores para alinear las tablas. Imprimí en 3D un conector para que no enchufe el cable de forma incorrecta…

‘y un estuche para todo el conjunto para que luzca un poco más elegante.’

Nota: Todos los archivos de diseño están disponibles aquí.

De acuerdo, ¡vamos a convertir este Arduino en un emulador de impresora Game Boy! Primero, descarga el proyecto “Emulador de impresora Game Boy para Arduino” de Brian Khuu en GitHub.

Luego sube el boceto de Arduino y abre el monitor serial. Establece la velocidad de baudios a 115200. Eso es realmente todo en el lado de la programación.

Ahora, todo lo que tenemos que hacer es imprimir una imagen de la Game Boy Camera y el Arduino expulsará un par de dígitos hexadecimales por cada píxel. Luego copiaremos eso y abriremos este sitio web que está vinculado en la página del proyecto GitHub. Esta página convierte el código hexadecimal en imágenes. Pégalo en la ventana y pulsa actualizar. ¡Boom! Ahora tienes una imagen perfecta de píxeles de tu Game Boy Camera que puedes descargar como PNG o JPG.

Incluso puedes elegir diferentes paletas de colores para cambiar la sensación de las imágenes. Personalmente, prefiero el aspecto del Game Boy Pocket. Quizás porque ese fue el dispositivo portátil que tuve cuando era niño, pero el verde original del Game Boy es muy icónico.

Consejos para un mejor proceso de traslado.

Antes de que lo olvide, aquí hay algunos consejos para hacer que el proceso de transferencia sea un poco menos doloroso. No tienes que transferir una foto a la vez. Si presionas “seleccionar” en la pantalla principal, luego eliges “enlazar”, luego “imprimir”, luego “opción”, puedes seleccionar rápidamente todas las imágenes que deseas imprimir.

Luego presiona imprimir y se imprimirán todas esas imágenes en secuencia. El sitio web que convierte el código hexadecimal en imágenes entiende que hay varias imágenes en la secuencia, así que simplemente puedes copiar y pegar todo el bloque y automáticamente creará imágenes separadas que puedes descargar.

La forma más rápida de borrar todas las imágenes del cartucho es limpiar todo el cartucho: mantén presionados los botones de inicio y selección durante el inicio y te preguntará si quieres borrar todo. De lejos, la forma más rápida de volver a tomar fotos, pero también borrará cualquier progreso de juego o canciones que hayas hecho en el estudio de DJ.

Hay algunos mini-juegos que puedes jugar y puedes crear música genial en el estudio de DJ, pero todo el sistema de menú de la Game Boy Camera es, en pocas palabras amables, un poco extraño. Creo que lo que sucedió fue que el CEO de Nintendo le dio a algunos nuevos desarrolladores la tarea de hacer el software para la nueva Game Boy Camera. Los desarrolladores hicieron dos versiones, una que era súper limpia y profesional y otra que se hizo como una broma.

Luego enviaron la versión de broma al CEO para su aprobación mientras se reían juntos esperando una llamada del CEO en cualquier momento. Cuando no recibieron noticias del CEO en un par de días, el diseñador principal quedó confundido y llamó al CEO. Hola CEO, ¿qué te pareció el software de Game Boy Camera? - Sí, lo siento Bob, no tuve tiempo de revisarlo, lo envié directamente a producción. Confío en que ustedes hicieron un buen trabajo.

No estoy seguro de qué más puede explicar las elecciones hechas aquí. Como, ¿qué diablos es esto?

¿Qué tiene que ver una cabeza saliendo de su propia boca con ver imágenes? ¿O un niño casi llorando al tomar fotos? Y los mensajes de error. Como, ¿qué demonios es lo primero que me vino a la mente la primera vez que tuve uno de estos aparecer?

Fotos de primer plano con una lente macro.

De todos modos, mientras intentaba olvidar que alguna vez vi esa imagen, decidí imprimir un soporte Canon para la cámara. De esta manera, puedo tomar algunas fotos macro increíbles. Usaré este lente Canon 100mm f/2.8 súper genial. También hice un soporte para trípode para este, ya que intentar tomar fotos macro sin trípode con un lente de longitud focal equivalente a 1100mm puede ser complicado, por decir lo menos.

Revisé la casa en busca de algunos insectos muertos y encontré un montón de cosas geniales. ¿Quizás debería limpiar más a menudo?

Tengo esta carpa de fotos que iluminaré con dos LED de 98CRI y 100W montados en softboxes. Tal vez la clasificación de CRI no importa tanto en este caso cuando la cámara solo puede capturar 4 tonos de gris. Solo quería presumir un poco.

También estoy usando las lámparas LED Ikea JANSJÖ que he modificado con LED 98CRI 5500K en lugar de los horribles amarillos originales. De esta manera, coinciden perfectamente con la temperatura de color y el índice de reproducción de color de las luces LED de la caja suave y las uso como iluminación de acento al tomar fotos de productos.

De todos modos, ¡vamos a tomar una foto de la cara de una mosca!

Puedo acercarme aún más pero se vuelve más difícil entender lo que estás viendo en este punto.

Fotos tomadas con la cámara Game Boy pirateada

Aquí hay algunas otras imágenes geniales que capturé con la cámara Game Boy modificada y lentes de cámara grandes.

Las avispas son malas personas que no contribuyen nada útil a la naturaleza. Una vez golpeé accidentalmente un nido escondido que estaba debajo de mí mientras instalaba una escalera en la parte superior de mi techo. Estuve atrapado allí durante 30 minutos defendiéndome de las avispas. Hacía 30°C afuera, así que llevaba pantalones cortos y me había quitado la camiseta. Me he divertido más en el dentista.

Ahora, esto es un avispa asesina.

Son como unos malditos helicópteros cuando entran a la casa, pero siempre los atrapo y los dejo salir de nuevo. ¿Por qué? Se comen a las avispas. También son bastante relajados con los humanos. Además, se ven geniales.

También tomé algunas otras fotos geniales:

Más imágenes de cosas al azar:

Montaje de lentes de CCTV desde drones FPV.

También hice un par de soportes para algunas lentes de CCTV que tenía por ahí de mis días de vuelo con mi dron FPV.

Esta es una lente de 1.6 mm y una de 2.8 mm.

El objetivo de 1.6 mm es realmente amplio y definitivamente cuenta como un objetivo ojo de pez. También es genial poder tomar fotos así con un sensor tan pequeño.

Este es mi perro tomado con el lente de 1.6mm:

Y aquí hay uno tomado con una lente de 50 mm para comparar (tuve que estar al otro lado de la habitación para tomar este):

Incluso una cámara de 0.014 megapíxeles puede tomar buenas fotos en las circunstancias adecuadas. Tomar buenas fotos puede ser difícil a veces, ya que siempre tienes que luchar contra la exposición automática y tienes que iluminar la escena estratégicamente. Pero la modificación valió la pena al 100% el tiempo invertido. Atesoraré estas fotos durante mucho tiempo.

Espero que esta mirada detallada de cómo puedes hackear una Game Boy Camera para usar lentes de cámara serios haya sido interesante e informativa para ti!

Sobre el autor: David Windestal es apasionado por hackear cosas e inspirar a las personas a aprender mientras se divierten. Su contenido se puede encontrar en su canal de YouTube, y también es parte del equipo en HackMakeMod. Este artículo también fue publicado aquí.