Компьютерра - Журнал Компьютерра №756

Инфракрасные приборы с подсветкой совершенствовались после Второй мировой. Благодаря им, к радости американских вояк, в конце 1950-х ночная скорость передвижения машин не уступала дневной. Но увы, на поле боя ИК-прожектор сильно демаскировал технику, на которой был установлен. И на смену активным приборам нулевого поколения (как называется все вышеописанное) пришли приборы бесподсветочные.

Их основа - фотоэлектронный умножитель. Устройство, в котором единичный электрон, выбитый светом из фотокатода, превращается в целый поток электронов за счет вторичной эмиссии в нескольких каскадах. И этот поток может фокусироваться для образования видимого изображения.

Принцип действия таких приборов основывается на том, что поле боя всегда слегка подсвечено. Конечно, человеческий глаз способен регистрировать даже отдельные кванты, но противника лучше видеть хорошо - и фотоумножители превращают единичные фотоны в яркую картинку.

Приборы на усилителях яркости не демаскируют носителя и позволяют вести боевые действия при свете звезд, что доказала, например, высадка британских войск на Фолклендские острова в 1982 году. А дату начала "Бури в пустыне" было вычислить очень просто: достаточно посмотреть, какая ночь после истечения американского ультиматума Саддаму Хусейну окажется безлунной

В своем развитии приборы на усилителях яркости прошли несколько поколений. Первое, побывавшее во Вьетнаме, повышало яркость в тысячу раз и позволяло воевать при свете луны. Второе (Фолкленды и Залив) имело усиление в 20 тысяч раз - достаточно мерцания далеких солнц. В нем же, за счет применения микроканальной технологии, научились бороться даже с паразитной засветкой. Микроканальные усилители усиливают электроны в огромном количестве параллельных каналов толщиной около микрона. Если какой-то из них пересвечен - ну что же, будет микронного размера яркая точка, не забивающая соседнего изображения.

Третье поколение - фотокатоды на арсениде галлия с усилением в 30–50 тысяч раз - несут службу ныне.

Фотоумножители компактны, имеют высокое разрешение, обеспечивающее точное распознавание целей и снайперскую стрельбу. Но им "по плечу" только мрак. Против тумана, дыма, дождя они бессильны. А воевать-то надо невзирая на погоду!

Поэтому наряду с техникой усиления яркости развивалась и техника тепловидения. Причем - длинноволнового, позлволяющего обойтись без солнца и звезд. Дело в том, что все интересные с точки зрения военного дела объекты сами излучают электромагнитные волны (инфракрасные). Турбины самолетов (на них более полувека назад научились наводиться ИК-головки ракет), дизеля танков… И даже мы сами, объекты с температурой 36,6 °С, изрядно светим…

Это излучение можно уловить. Сначала его регистрировали линейками термосопротивлений, потом - субматрицами, потом - матрицами (в первых двух типах применялось механическое сканирование). Все эти приборы для получения должного уровня сигнал/шум охлаждались где-то до температуры жидкого азота. В танковом тепловизоре, например, одной из критических технологий был компактный, но очень мощный компрессионный холодильник.

Сегодня появились матрицы на неохлаждаемых кремниевых микроболометрах. Им не нужны холодильники[Мощные холодильники не нужны, но элемент Пельтье под микроболометрической матрицей обычно имеет место быть, хотя служит он не просто для охлаждения, а для стабилизации температуры матрицы (может как охлаждать ее, так и нагревать). - С.Л.], не нужны механические приборы развертки. Но все равно - тепловизоры дороже и крупнее фотоумножителей, имеют меньшую разрешающую способность, да и обсыпанная снегом цель им не нравится. Поэтому в реальных системах оружия комплексируют оба канала - усиления яркости и тепловизионный. Пытаясь взять из каждого лучшее.

Вот двухдиапазонный прицел Dualband Universal Night Sight (DUNS) пенсильванской корпорации OmniTech Partners Group (забавно, что часть ее размещена на бывшей промышленной площадке корпорации Smith & Wesson). Он предназначен для стрелкового оружия, вроде снайперской винтовки M40, военной версии охотничьей Remington 700, используемой американскими морпехами начиная с Вьетнама.[Отметим, что сначала была охотничья Remington 700, а лишь потом из нее сделали снайперскую. Но дорогие охотничьи версии и сегодня будут получше военных!]В этом компактном устройстве (10 дюймов длины, пара килограмм веса, работает на четырех литиевых батарейках CR123, типичных для доцифровых фотокамер) объединены и усилитель яркости, и тепловизор.

Усилитель яркости обеспечивает разрешающую способность менее 1 угловой минуты - это соответствует 2,5 см на дальности в 100 м. Человека при Луне в четверть можно опознать за 1340 м, а при звездном свете - за 1050 м. Вполне достаточно для эффективного использования патрона 7.62х51.

Характеристики ИК-канала куда скромнее. Но человеческое лицо можно обнаружить и опознать на дистанции от 75 до 135 м, даже если оно укрыто за листвой.

Взгляните на рисунок вверху - слева мы видим картинку, которую дает усилитель яркости. Одна листва. Но вот оператор подмешал с помощью дихроичного зеркала картинку с тепловизора (справа) - и сразу проявляются лицо и руки человека. Даже если их раскрасили защитной краслкой… Так что сегодня бессмысленно говорить о характеристиках собственно оружия. Значение имеет лишь то, какие результаты оно обеспечивает с ночным прицелом!

Автор: Юрий Ревич

Кстати, а зачем вообще нужна высокая четкость? Повышенное количество пикселов, следствием чего и является "высокая четкость", - не единственное, и даже не главное в этом формате. На рис. 1 показано соотношение размеров экрана (предполагается, что размер элементарной ячейки у них одинаков) для трех форматов телевидения - стандартного ТВ (SDTV) с соотношением сторон 4:3, и двух реализаций ТВЧ с соотношением сторон 16:9 (720 и 1080 строк). Если разместить такие экраны на одинаковом расстоянии от глаз (что дает, очевидно, одинаковую четкость), то ТВЧ перекроют значительно больший процент поля зрения, тем самым приближаясь к кино. Считается, что экран в кинотеатре перекрывает 90% поля зрения, HDTV 16:9 - 70%, а SDTV при прочих равных всего 25%.

Первые передачи в формате HDTV осуществила японская компания NHK еще во время Олимпийских игр 1964 года. Понятно, что это был чистый эксперимент, хотя бы потому, что адекватных приемников тогда не существовало: на самых распространенных в те времена (и еще много лет спустя) телевизорах с небольшими экранами, 14–20 дюймов по диагонали и соотношением сторон 4:3, ТВЧ смотреть бессмысленно, так как придется либо обрезать изображение по бокам, превратив его в стандартное, либо сузить экран сверху и снизу, потеряв в четкости даже по сравнению с обычным форматом.