Terminológia nočného videnia vysvetlená

Keď hovoríme o Nočné videnie, existuje veľa pojmov a faktorov, ktoré zohrávajú úlohu pri výbere správneho zariadenia. Preto sme v Night Gear Solutions spísali zoznam pojmov, ktoré je dobré poznať. Tieto pojmy sa používajú na celom svete, takže sa ich stačí naučiť len raz.

Nižšie nájdete všetky potrebné pojmy a vysvetlenia na výber a kúpu nočného videnia.

• Tento článok nie je najpodrobnejší. Snažíme sa len stručne vysvetliť základné pojmy tak, aby sa aj nezasvätený človek mohol naučiť základy nočného videnia. Ale nebojte sa, podrobnejšie popisy všetkých parametrov, funkcií a pojmov uvedených nižšie nájdete v našom plánovanom blogu (už čoskoro), aby sa aj nadšenci do nočného videnia mohli naučiť všetko, čo sa dá. Berte tieto popisy ako náš darček zadarmo pre každého , kto by chcel preniknúť do témy nočného videnia.

Navigácia cez odkazy:

IIT:

• Trubica zosilňovača obrazu – IIT, alebo len trubica, je srdcom NVG. Je to súčiastka, ktorá znásobuje dostupné svetlo. Nájdete ju v analógových zariadeniach nočného videnia (nie v digitálnom nočnom videní). IIT nevytvára svetlo, len znásobuje zvyškové svetlo, napr. z mesiaca, hviezd, osvetlenia a pod. Nočné videnie dokáže pracovať aj v IR spektre svetla. IR spektrum je pre ľudské oko neviditeľné. Preto môžeme použiť IR laser alebo prísvit, ktorý je viditeľný len cez toto zariadenie.
• Existuje viacero typov trubíc. Líšia sa priemerom, fosforom a výkonom. IIT určuje aj všetky parametre, ako je autogate alebo manuálny zisk. Nižšie nájdete popisy všetkých parametrov IIT (SNR, RES, FOM, EBI, HALO, GAIN atď.).

SNR:

• Pomer signálu k šumu – SNR je množstvo svetelného signálu vstupujúceho do oka vydelené (vnímaným) šumom, ktorý oko vidí. SNR trubice IIT určuje rozlíšenie obrazu pri slabom svetle. Čím vyššie SNR, tým lepšie dokáže IIT rozlíšiť objekty s dobrým kontrastom pri slabom svetle. Čím vyššie číslo, tým lepší výkon (menej šumu).

Rozlíšenie:

• Rozlíšenie IIT je počet čiar na milimeter obrazu, ktoré používateľ vidí. Rozlíšenie zosilňovača obrazu sa meria v spomínaných pároch čiar na milimeter (lp/mm). Čím vyššie číslo, tým lepší výkon.

FOM:

• Figure of Merit – FOM je všeobecné meradlo výkonu. Figure of Merit sa vypočíta vynásobením rozlíšenia pomerom signálu k šumu. Tak dostaneme číslo (napr. 1800), podľa ktorého môžeme približne určiť výkon zariadenia. Nie je to však jediný parameter, na ktorý sa treba pri výbere zariadenia pozerať. Čím vyššie číslo, tým lepší výkon.
• Pozor, pri kúpe nočného videnia nie je dobré pozerať sa len na FOM. Vždy je dobré poznať SNR danej trubice. SNR je veľmi dôležité. Keď vynásobíme RES x SNR, aby sme vypočítali FOM, môže sa stať, že niektoré trubice budú mať rovnaké FOM, ale iný obraz. Je to preto, že niektoré trubice majú vyššie rozlíšenie a nižšie SNR, teda zjednodušene horší výkon pri slabom okolitom svetle – viac šumu.

Zisk (gain):

• Označuje sa aj ako zosilnenie jasu. Je to počet násobkov, ktorými trubica znásobí zvyškové svetlo. Čím vyššie číslo, tým lepší výkon.
• Zisk sa pri GEN.2+ a GEN.3 počíta odlišne. Na výpočet zisku pri GEN.2+ vezmete dané číslo pri GEN.3 a vydelíte ho približne 3,14: (zisk GEN.3) / 3,14 = (zisk GEN.2+). Je to dané rozdielnymi meracími technikami. Napríklad trubica GEN.2 so ziskom 10 000 teda zodpovedá zisku 31 400 pri GEN.3.

Fosfor:

• Fosforová obrazovka v zariadeniach nočného videnia je kľúčová, pretože premieňa elektróny na fotóny a umožňuje používateľom vidieť pri slabom svetle. Práve vďaka fosforu vidíme cez nočné videnie v odtieňoch jednej farby. Používa sa niekoľko typov fosforu, ktoré určujú, či vidíme v odtieňoch zelenej (zelený fosfor P22, P43) alebo modrej/bielej (biely fosfor P45).

EBI:

• Ekvivalentné osvetlenie pozadia – EBI určuje najnižšiu úroveň osvetlenia, pri ktorej je možné rozpoznať obraz. Čím nižšie číslo, tým lepší výkon.
• EBI nie je konštantné a môže sa meniť s teplotou.
• EBI sa pri GEN.2+ a GEN.3 počíta odlišne. Na výpočet EBI pri GEN.2+ vezmete dané číslo pri GEN.3 a vydelíte ho 10: (EBI GEN.3) / 10 = (EBI GEN.2+).

Autogate:

• AG je funkcia trubice, ktorá automaticky riadi napájanie fotokatódy. Rýchlo prepína napätie, ktorým je trubica napájaná, pri náhlych zábleskoch. Takto dokáže obraz na krátky čas „stlmiť“. Vďaka AG vidíme aj cez rýchle záblesky, ako sú záblesky z ústia hlavne. Autogate zároveň znižuje „jas“ obrazu v prostredí s väčším množstvom svetla. AG chráni trubicu. Pri zariadeniach s autogate často počujeme pískavý zvuk. Je to spôsobené elektronikou zariadenia, v ktorej sa v tom momente nahromadí väčšie množstvo energie.

Automatická regulácia jasu:

• Podobne ako autogate znižuje napätie na trubici. Robí to však pomalšie a nevidíme kmitanie obrazu. Keď sa zmení svetelné prostredie, ABC nám po chvíli obraz stlmí, aby sme videli ideálne množstvo svetla. Ľudia si ABC často mýlia s AG. Predstavte si to ako automatické nastavenie zisku zariadením pri zmene svetelných podmienok.
• Od zariadení s autogate očakávame, že budú fungovať podobne ako zariadenia s ABC a zároveň dokážu znížiť napájanie pri rýchlych zábleskoch.
• Automatická regulácia jasu dokáže optimálne napätie nastavovať len pomaly. Výhodou je spomínaná absencia kmitania (blikania obrazu), ktoré môžeme vidieť pri funkcii autogate.
• ABC tiež chráni IIT
• ABC sa bežne nazýva aj Auto-gain (nezamieňať s autogate) alebo BSP – Bright Light Protection (ochrana pred silným svetlom)
• Trubice s ABC majú pri stmievaní v prostredí so silným svetlom zdanlivo výraznejší efekt rozmazania.
• ABC dokáže znížiť svetlo až o 30 %.

Manuálny zisk:

• Manuálne ovládanie zisku umožňuje používateľovi nastaviť jas obrazu ručne.
• Aby funkcia manuálneho zisku fungovala, musí ju podporovať IIT aj telo.
• Rovnako ako ABC alebo AG, nie všetky IIT majú funkciu manuálneho zisku.

HALO:

• Kruhová oblasť okolo jasného zdroja svetla. Tento efekt je nežiaduci a čím menšie je číslo HALO, tým menej ho vidíme.

MTF – modulačná prenosová funkcia:

• Zjednodušene ide o výpočet kontrastu pri daných intervaloch priestorového rozlíšenia. Pri nočnom videní uvádzame rozlíšenie v (lp/mm) – pároch čiar na milimeter. Jeden pár čiar tvorí čierna a biela čiara. Rozlíšenie zariadenia teda počítame ako XY párov čiar na 1 milimeter. Ak sú spolu len tieto dve čiary, máme 100 % kontrast a jasne rozlíšime bielu a čiernu.
• Čím vyššie sa posúvame na stupnici priestorového rozlíšenia, tým viac párov musíme zmestiť do toho istého milimetra – vyššia frekvencia. Aby sa to podarilo, musia byť tieto páry čiar tenšie. Čím sú tenšie, tým klesá schopnosť vnímať kontrast medzi nimi. Zhluk týchto párov čiar v tom istom milimetri začne pôsobiť šedo – kontrast medzi nimi bude menej rozpoznateľný.
• Tento vzťah medzi zvyšujúcou sa frekvenciou (priestorovým rozlíšením) a klesajúcim vnímaným kontrastom sa nazýva MTF.

Generácie – nie také jednoduché, ako si možno myslíte:

• Existujú 3 hlavné generácie trubíc nočného videnia. GEN.1, 2 a 3. Rozlišujeme však aj GEN.0 a GEN.2+.
• GEN.0 – Najstaršia, nezosilňuje okolité svetlo. Pracuje v IR spektre a potrebuje dodatočný IR prísvit.
• GEN.1 – Tu sme prvýkrát videli efekt zosilnenia obrazu. GEN.1 sa objavila okolo 60. rokov 20. storočia. Trubice 1. generácie znásobujú svetlo približne 1000-krát.
• GEN.2 – (Multi Alkaline) V porovnaní s prvou generáciou vidíme veľké zlepšenie. Do trubice pribudla mikrokanálová doštička (MCP). Druhá generácia dokáže znásobiť svetlo až 20 000-krát.
• GEN.3 – (arzenid gália) Vyvinutá v 80. rokoch. 3. generácia si zachovala MCP z Gen II, no namiesto Multi Alkaline použila fotokatódu z arzenidu gália so zlepšeným rozlíšením.
• GEN.2+ – (Hybrid Multi Alkaline) Vylepšenie 2. generácie. Gen.2+ využíva Hybrid Multi Alkaline (HyMa) a jej výkon je oveľa vyšší ako pri starej Gen.2. Táto novšia generácia má dlhšiu životnosť a lepší výkon.

  Gen.2+ vznikla vďaka odstráneniu iónovej bariéry (filmless). Treba poznamenať, že minimálna životnosť týchto IIT je stále 10 000 hodín, kým pri Gen.3 filmless sa životnosť znížila.

  Trubice Gen.2+, hoci môžeme povedať, že sú filmless, sú celkovo odolnejšie ako Gen.3 filmless.

  Veľkou výhodou GEN.2+ je, že funguje aj v spektre svetla Out of Band, a teda zjednodušene vidí viac ako iné generácie. (Viac o spektre Out of Band)

  Dnes už nemôžeme trubice porovnávať len podľa generácie. Tam, kde napríklad Gen.3 zaostáva, prináša výhodu Gen.2+. Rozdiel vo výkone medzi týmito generáciami už navyše nie je taký výrazný a moderné trubice Gen.2+ často podávajú lepší výkon.

Škvrny (spots):

• Škvrny sú výrobné vady.
• Môžu sa líšiť veľkosťou alebo polohou. Na obrázku nižšie vidíme príklad škvŕn na trubici. Škvrny sa nedajú vyčistiť, nejde o znečistenie trubice. Niektoré sú také malé, že ich voľným okom nevidíme. Niekedy nie je možné zaručiť, že trubica bude úplne bez škvŕn. Na 100 % vieme povedať len pri trubiciach, ktoré máme skladom, aké škvrny a v akých zónach majú.
• Poloha škvŕn sa meria v rámci 3 zón. Vnútro najmenšieho kruhu je zóna 1. Druhý kruh označuje zónu 2 a najvzdialenejší zónu 3.

Šošovky a zorné pole:

• Optika je jedným z faktorov, ktoré určujú výsledný obraz zariadení nočného videnia. Môžeme mať najlepšiu IIT na svete a aj tak zlý obraz, ak máme nekvalitnú, poškodenú alebo špinavú optiku.

  Pri nočnom videní vždy hovoríme o sade optiky. Predná šošovka – objektív a zadná šošovka – okulár.

  Existuje viac variantov optiky podľa výrobcov a špecifikácií. Poznáme napríklad commercial spec alebo mil-spec optiku.

V obchode Night Gear Solutions nájdete viacero možností: (commercial spec) Štandard – šošovky Optronics Engineering alebo mil-spec Noctis Technologies (známe aj ako Carson Industries). Americká mil-spec Noctis je len premenovaný Carson – sú to tie isté šošovky, ktoré všetci roky poznáme pre ich prémiovú kvalitu.

Model BNVD – 31 je vybavený šošovkami NORINCO .

Štandardná aj mil-spec možnosť má 100 % kvalitu a zlé šošovky od nás nedostanete. Aj naše „štandardné“ šošovky Optronics sú Gen.2, ktoré sú tiež viacvrstvovo pokovované a správne tesnia.

Existuje však viac výrobcov šošoviek pre nočné videnie a výber kvalitných môže výrazne zlepšiť celkovú kvalitu obrazu.

Zorné pole je zorné pole (Field of view). Znamená uhol pozorovanej oblasti. Štandardné zorné pole monokulárneho nočného videnia je 40°, existujú však zariadenia až s 50°. Zorné pole určujú použité šošovky a IIT v zariadení. Niektoré zostavy môžu mať zorné pole menšie ako 40°.

Nižšie nájdete tabuľku s porovnaním optiky (pre väčšiu veľkosť otvorte obrázok v novej karte).

Upozorňujeme, že v tabuľke sú len šošovky Optronics Gen.1 – Gen.2 sú výrazne lepšie vo výkone. Pracujeme na ďalšom testovaní a tabuľku čo najskôr doplníme o Optronics Gen.2.

Out of Band (OOB):

• Model Out of Band je veľká výhoda. Tam, kde „tradičné“ analógové nočné videnie už nefunguje, prináša OOB náskok.

  IR spektrum svetla siaha približne od 0,8 do 250 μm. Analógové nočné videnie vidí túto vlnovú dĺžku. Out of Band však siaha až do 4 μm a dokonca aj Gen.2+ dokáže pracovať aj tu. Bez zbytočných rečí – čo to znamená v praxi? Ak máme IR laser/prísvit vo vlnovej dĺžke OOB, uvidíme ho s Gen.2+. To prináša veľkú taktickú výhodu oproti zariadeniam, ktoré mimo pásma pracovať nedokážu, napríklad Gen.3.

Telo:

• Telo zariadenia nočného videnia je v podstate len puzdro s elektronikou. Doňho sa potom pridá optika a IIT, čím vznikne finálne zariadenie. Máme niekoľko modelov tiel a je bežné, že viacerí výrobcovia vyrábajú ten istý model s drobnými rozdielmi. Ak si nie ste istí, aké telo od akého výrobcu máte, pokojne nám napíšte a všetko vysvetlíme.

Monokulár, binokulár, pseudo-binokulár alebo panoramatické:

• A monokulár je zariadenie „pre jedno oko“. Má jeden objektív, jeden okulár a jednu IIT. Väčšina monokulárov ponúka zorné pole približne 40°, no rôzne modely s rôznou optikou sa môžu líšiť. Na upevnenie na prilbu je okrem držiaka na prilbu potrebný aj adaptér (rameno), napríklad náš nový Harpy. Najznámejší zo všetkých je pomerne zastaraný J-arm, ktorý okrem základného upevnenia neponúka žiadne podstatné funkcie. S držiakom Night Gear Solutions Harpyje možné jednou rukou prepínať monokulár medzi očami a tiež ho úplne vyklopiť na ktorúkoľvek stranu – všetko bez tlačidiel či páčok.
• A binokulár, ako napovedá názov, je zariadenie pre dve oči. Má dva objektívy, dva okuláre a dve trubice. Jeho elektronika je spojená do jednej a ovláda sa jedným tlačidlom. Binokuláre sa delia na sklopné (dajú sa vyklopiť do strán) a nesklopné, pevné, pri ktorých sa dá nanajvýš nastaviť medzizreničková vzdialenosť. Binokuláre poskytujú väčšie zorné pole ako monokuláre. Neposkytujú však plných 80 stupňov (2 × 40 stupňov), pretože dva obrazy, ktoré vidíme pred očami, sa prekrývajú. Miera prekrytia závisí od toho, ako ďaleko máme od seba oči a ako dobre sme na zariadení nastavili medzizreničkovú vzdialenosť.
• Pseudo-binokulár (bi-okulár) je hybrid medzi monokulárom a binokulárom. Nazýva sa aj Night Vision Goggles (NVG). Má len jeden objektív a jednu trubicu. Jeho obraz sa však cez kolimačnú jednotku a dva okuláre rozdelí do oboch očí, čím vznikne takmer binokulárny obraz. Tento obraz je však rovnaký a nedáva nám väčšie zorné pole ako dva objektívy. Výhodou oproti bežnému monokuláru je rýchlejšia adaptácia na hĺbkové videnie, keďže náš mozog je trénovaný na obraz z dvoch očí a podľa neho „počíta“ vzdialenosti. Hĺbkové videnie je však naučená schopnosť a tréningom sa dá čiastočne dohnať. Najhorší je v tomto prípade monokulár, ktorý neposkytuje obraz do oboch očí. Pseudo-binokulár nám dáva obraz do oboch očí, no obraz je rovnaký, preto hovoríme o čiastočnom hĺbkovom videní. Binokulár potom poskytuje dva rôzne obrazy, a preto je pre naše zmysly najprirodzenejší.
• V neposlednom rade tu máme panoramatické nočné videnie, často nazývané quad. Má štyri objektívy a štyri trubice, rozdelené v strede tak, že každý pár vytvára široký obraz pre jedno oko. Poskytuje tak širšie priestorové videnie. Tieto zariadenia však bývajú objemné a ťažké, nehovoriac o ich výrazne vyššej cene. Využitie nachádzajú najmä v CQB. Vo všeobecnosti však odporúčame kvalitný binokulár, ktorý bude za polovičnú cenu a výrazne ľahší.

NIR Compliant:

• Tento pojem označuje, či je oblečenie alebo vybavenie vhodné na maskovanie proti nočnému videniu. V podstate ide o to, či maskovací vzor na danom vybavení si pod IR svetlom zachová svoje vlastnosti, alebo sa IR svetlo od materiálu odrazí a vzor úplne zmizne. Často aj čierna bunda môže cez nočné videnie vyzerať úplne biela. Rôzne materiály majú rôznu odrazivosť IR spektra svetla. Čím viac svetla sa odráža, tým bielejší materiál vyzerá.
• Okrem samotného materiálu majú rôzne maskovacie vzory aj rôznu účinnosť maskovania proti nočnému videniu. Úlohu tu zohráva rozlíšenie zariadenia, veľkosť maskovacieho vzoru aj vzdialenosť.
• Je dôležité skontrolovať si oblečenie cez nočné videnie a ideálne aj s použitím IR prísvitu.