Журнал "Компьютерра" №756
Шрифт:
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,
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!
ТЕХНОЛОГИИ: Важнейшее из искусств-2
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.
В 1980-е в Европе была разработана система HD-MAC, основанная на том же цифро-аналоговом спутниковом стандарте МАС, но формирующая изображение из 1225 строк, однако появление чисто цифрового ТВ помешало этой системе распространиться хоть сколько-нибудь широко. В середине 1990-х организации ATSC (США, Канада, Корея и еще ряд стран), DVB (Европа, Новая Зеландия, Австралия, Тайвань) и ISDB (Япония) приняли ряд стандартов цифрового ТВ (всего около двух десятков), в том числе пять стандартов ТВЧ: 1125i, 1080i, 1035i, 720p и 1080p (число означает количество строк). На практике используются три варианта HDTV: 720p, 1080i и в последнее время, в связи с распространением носителей Blu-ray, становится актуальным 1080p. А что означают буквы i и p?
Термины, сокращения и аббревиатуры, относящиеся к видео и телевидению, столь многочисленны, что иногда можно встретить тексты на эту тему, почти сплошь из подобной абракадабры и состоящие. Далее расшифровывается только небольшая часть наиболее употребительных аббревиатур (еще некоторые объясняются в тексте статьи).
MPEG (Moving Picture Experts Group - экспертная группа по движущимся изображениям), название совместной рабочей группы международного комитета по стандартизации ISO и международной электротехнической комиссии IEC (официальное название группы - ISO/IEC JTC1 SC29 WG11). Этой же аббревиатурой стали называть разработанные группой стандарты сжатия видеоинформации. Всего их разработано шесть (от MPEG-1 до MPEG-4, а также MPEG-7 и MPEG-21), из которых на практике используются три: MPEG-1, MPEG-2 и MPEG-4 (MPEG-3 вошел составной частью в MPEG-2, а остальные существуют только в виде проектов).
MJPEG (Motion JPEG) - алгоритм для сжатия потока изображений в реальном времени. По сути представляет собой обычный JPEG, применяемый к каждому кадру в отдельности. Степень сжатия - в 5–10 раз. Например, сжатый таким способом формат SVHS даст поток примерно 4 Мбайт/с (30–40 Мбит/с). Наиболее эффективен для сжатия видео с небольшими значениями fps - 1–4 кадра/с.
AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео) - стандарт для представления озвученного видео, представленный Microsoft в 1992 году. Одна из реализаций RIFF-контейнеров (другой пример подобных контейнеров - звуковой формат WAV). Очень редко содержит несжатое видео, значительно чаще использует различные алгоритмы сжатия (от MJPEG до AVC).
SIF (Source Input Format - входной формат источника) - усеченный ТВ-формат, определенный в спецификациях MPEG-1, и существующий в двух вариантах: происходящий от NTSC 352х240, 30 fps, и от PAL 352х288, 25 fps, оба с прогрессивной разверткой. В компьютерном мире аналогом SIF стал QVGA 320х240. Не путать с CIF (Common Intermediate Format - общий промежуточный формат), 352х288, 30 fps, разработанным специально для видеоконференций по телефонным сетям ISDN, и определенным в стандарте ITU H.261.