Kamery
Niektóre z proponowanych aktywnych systemów kamuflażu mają kamery zainstalowane bezpośrednio na zakamuflowanym obiekcie, a niektóre systemy mają zdalne kamery na podczerwień. Jeśli schemat systemu jest taki, że kamera musi być zainstalowana bezpośrednio na obiekcie, który ma być maskowany, wówczas nakłada się jedno ograniczenie - kamera musi być aktywnie zakamuflowana lub być wystarczająco mała. Istnieje obecnie wiele modeli mikrokamer dostępnych dla konsumentów, z których niektóre komercyjne miniaturowe kamery kolorowe mogą być odpowiednie dla niektórych typów aktywnych systemów kamuflażu.
Rozdzielczość i obrazowanie
Przy określaniu wymaganej rozdzielczości wyświetlacza należy wziąć pod uwagę odległość od wyświetlacza do widza. Jeśli obserwator znajduje się w odległości zaledwie 2 metrów, to rozdzielczość nie powinna być dużo wyższa niż szczegółowość ludzkiego wzroku z tej odległości, czyli około 289 pikseli na cm2. Jeśli obserwator znajduje się dalej (co zwykle jest), rozdzielczość można obniżyć bez pogorszenia jakości maskowania.
Dodatkowo wizualizacja powinna uwzględniać jak zmienia się pole widzenia obserwatorów w zależności od odległości, w jakiej znajdują się od ekranu. Na przykład osoba patrząca na wyświetlacz z odległości 20 metrów może zobaczyć więcej tego, co znajduje się za wyświetlaczem, niż osoba z odległości 5 metrów. Dlatego system musi określić, skąd patrzy obserwator, aby dopasować obraz lub rozmiar obrazu i określić jego krawędzie.
Jednym z rozwiązań wizualizacyjnych jest stworzenie cyfrowego modelu 3D otaczającej przestrzeni. Zakłada się, że model cyfrowy zostanie wygenerowany w czasie rzeczywistym, ponieważ najprawdopodobniej niepraktyczne jest modelowanie lokalizacji świata rzeczywistego z wyprzedzeniem. Stereoskopowa para kamer pozwoli systemowi określić lokalizację, kolor i jasność. Proponuje się proces zwany obrazowaniem promieniami podróżnymi, aby przełożyć model na obraz 2D na wyświetlaczu.
Nowe tkane materiały nanokompozytowe są tworzone przy użyciu pól magnetycznych i elektrycznych w celu precyzyjnego pozycjonowania funkcjonalnych nanocząstek wewnątrz i na zewnątrz włókien polimerowych. Te nanowłókna można dostosować, aby zapewnić takie właściwości, jak dopasowanie kolorów i kontrola sygnatury NIR w zastosowaniach z aktywnym kamuflażem.
Schematyczne przedstawienie aktywnego kamuflażu używanego do kamuflażu osoby stojącej przed grupą ludzi
Wyświetlacze
Elastyczne technologie wyświetlania są opracowywane od ponad 20 lat. Zaproponowano wiele metod w celu stworzenia bardziej elastycznego, trwałego, tańszego wyświetlacza, który ma również odpowiednią rozdzielczość, kontrast, kolor, kąt widzenia i częstotliwość odświeżania. Obecnie projektanci elastycznych wyświetlaczy badają wymagania konsumentów, aby określić najbardziej odpowiednią technologię, zamiast oferować jedno najlepsze rozwiązanie dla wszystkich zastosowań. Dostępne rozwiązania obejmują RPT (technologia projekcji retrorefleksyjnej), organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED), wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD), tranzystory cienkowarstwowe (TFT) i papier elektroniczny …
Nowoczesne standardowe wyświetlacze (w tym wyświetlacze elastyczne) są przeznaczone wyłącznie do bezpośredniego oglądania. Dlatego system musi być również zaprojektowany tak, aby obraz był wyraźnie widoczny pod różnymi kątami. Jednym z rozwiązań byłby wyświetlacz z półkulistymi soczewkami. Ponadto, w zależności od położenia słońca i obserwatora, wyświetlacz może być znacznie jaśniejszy lub ciemniejszy niż otoczenie. Jeśli jest dwóch obserwatorów, wymagane są dwa różne poziomy jasności.
Wszystkie te czynniki powodują, że przyszły rozwój nanotechnologii wiąże się z dużymi oczekiwaniami.
Ograniczenia technologiczne
Obecnie liczne ograniczenia technologiczne ograniczają produkcję aktywnych systemów kamuflażu dla systemów żołnierza. Chociaż niektóre z tych ograniczeń są aktywnie przezwyciężane za pomocą sugerowanego rozwiązania w ciągu 5 do 15 lat (np. elastyczne wyświetlacze), nadal istnieje kilka znaczących przeszkód, które należy pokonać. Niektóre z nich wymieniono poniżej.
Jasność wyświetlaczy. Jednym z ograniczeń aktywnych systemów kamuflażu opartych na wyświetlaczach jest brak jasności do pracy w warunkach dziennych. Średnia jasność czystego nieba wynosi 150 W/m2, a większość wyświetlaczy wydaje się być pusta w pełnym świetle dziennym. Potrzebny będzie jaśniejszy wyświetlacz (o luminescencji zbliżonej do sygnalizacji świetlnej), co nie jest wymagane w innych obszarach zabudowy (na przykład monitory komputerowe i wyświetlacze informacyjne nie powinny być tak jasne). W konsekwencji jasność wyświetlaczy może być kierunkiem, który powstrzyma rozwój aktywnego kamuflażu. Ponadto słońce jest 230 000 razy intensywniejsze niż otaczające niebo. Wyświetlacze o jasności równej słońcu powinny być zaprojektowane tak, aby system przechodzący pod słońce nie wyglądał na zamglony ani nie miał cieni.
Moc obliczeniowa. Głównymi ograniczeniami aktywnej kontroli obrazu i jego ciągłej aktualizacji w celu ciągłej aktualizacji (niewidzialności) dla ludzkiego oka jest to, że potrzebne jest potężne oprogramowanie i duży rozmiar pamięci w mikroprocesorach sterujących. Ponadto, biorąc pod uwagę, że rozważamy model 3D, który musi być zbudowany w czasie rzeczywistym w oparciu o metody pozyskiwania obrazów z kamer, oprogramowanie i charakterystyka mikroprocesorów sterujących może stać się poważnym ograniczeniem. Dodatkowo, jeśli chcemy, aby ten system był autonomiczny i noszony przez żołnierza, laptop musi być lekki, mały i wystarczająco elastyczny.
Zasilanie bateryjne. Biorąc pod uwagę jasność i wielkość wyświetlacza, a także wymaganą moc obliczeniową, nowoczesne baterie są zbyt ciężkie i szybko się wyczerpują. Jeśli ten system ma zostać przeniesiony przez żołnierza na pole bitwy, konieczne będzie opracowanie lżejszych baterii o większej pojemności.
Stanowisko kamer i projektorów. Biorąc pod uwagę technologię RPT, istotnym ograniczeniem jest to, że kamery i projektory będą musiały być ustawione z wyprzedzeniem i tylko dla jednego wrogiego obserwatora i że ten obserwator będzie musiał być ustawiony dokładnie przed kamerą. Jest mało prawdopodobne, że wszystko to będzie obserwowane na polu bitwy.
Kamuflaż staje się cyfrowy
W oczekiwaniu na egzotyczne technologie, które pozwolą na stworzenie prawdziwego „płaszcza niewidzialności”, najnowszym i znaczącym postępem w dziedzinie kamuflażu jest wprowadzenie tak zwanych cyfrowych wzorów (szablonów).
„Cyfrowy kamuflaż” opisuje mikrowzór (mikrowzór) utworzony z wielu małych prostokątnych pikseli o różnych kolorach (najlepiej do sześciu, ale zwykle ze względów kosztowych nie więcej niż cztery). Te mikrowzory mogą być sześciokątne, okrągłe lub czworokątne i są odtwarzane w różnych sekwencjach na całej powierzchni, niezależnie od tego, czy jest to tkanina, plastik czy metal. Różne powierzchnie wzorzyste są podobne do cyfrowych kropek, które tworzą kompletny obraz fotografii cyfrowej, ale są zorganizowane w taki sposób, aby rozmyć kontur i kształt obiektu.
Marines w mundurach bojowych MARPAT do lasu
Teoretycznie jest to znacznie skuteczniejszy kamuflaż niż standardowy kamuflaż oparty na dużych plamach, ponieważ naśladuje różnorodne struktury i nierówne granice występujące w naturalnym otoczeniu. Opiera się to na tym, jak ludzkie oko, a tym samym mózg, oddziałuje z pikselowanymi obrazami. Kamuflaż cyfrowy jest w stanie lepiej zmylić lub oszukać mózg, który nie zauważa wzoru, lub sprawić, że mózg zobaczy tylko pewną część wzoru, tak że rzeczywisty zarys żołnierza nie będzie dostrzegalny. Jednak w przypadku prawdziwej pracy piksele muszą być obliczane za pomocą równań bardzo złożonych fraktali, które pozwalają uzyskać nie powtarzające się wzory. Formułowanie takich równań nie jest łatwym zadaniem, dlatego cyfrowe wzory kamuflażu są zawsze chronione patentami. Po raz pierwszy wprowadzony przez kanadyjskie siły zbrojne jako CADPAT i amerykański korpus piechoty morskiej jako MARPAT, cyfrowy kamuflaż podbił rynek szturmem i został przyjęty przez wiele armii na całym świecie. Warto zauważyć, że ani CADPAT, ani MARPAT nie są dostępne na eksport, mimo że Stany Zjednoczone nie mają problemów ze sprzedażą zaawansowanych systemów uzbrojenia.
Porównanie wzorców kamuflażu zwykłego i cyfrowego wozu bojowego
Kanadyjski szablon CAPDAT (wersja leśna), szablon MARPAT dla korpusu piechoty morskiej (wersja pustynna) i nowy szablon singapurski
Advanced American Enterprise (AAE) ogłosiło ulepszenia swojego aktywnego / adaptacyjnego koca do noszenia w kamuflażu (na zdjęciu). Urządzenie, oznaczone jako Stealth Technology System (STS), jest dostępne w widzialnym i NIR. Jednak to stwierdzenie budzi spory sceptycyzm.
Obecnie istnieje inne podejście… Badacze z Rensselier i Rice University uzyskali najciemniejszy materiał, jaki kiedykolwiek stworzył człowiek. Materiał jest cienką powłoką wyładowanych macierzy luźno ułożonych nanorurek węglowych; ma ogólny współczynnik odbicia 0,045%, to znaczy pochłania 99,955% padającego światła. W związku z tym materiał bardzo zbliża się do tak zwanego „super czarnego” obiektu, który może być praktycznie niewidoczny. Zdjęcie przedstawia nowy materiał o współczynniku odbicia 0,045% (w środku), znacznie ciemniejszy niż standard odbicia 1,4% NIST (po lewej) i kawałek węgla szklistego (po prawej)
Wyjście
Aktywne systemy kamuflażu dla piechoty mogą bardzo pomóc w tajnych operacjach, zwłaszcza że operacje wojskowe w przestrzeni miejskiej stają się coraz bardziej powszechne. Tradycyjne systemy kamuflażu zachowują ten sam kolor i kształt, jednak w przestrzeni miejskiej optymalne kolory i wzory mogą się zmieniać co minutę.
Poszukiwanie tylko jednego możliwego aktywnego systemu kamuflażu nie wydaje się wystarczające do podjęcia koniecznego i kosztownego rozwoju technologii wyświetlania, mocy obliczeniowej i baterii. Jednak ze względu na to, że wszystko to będzie wymagane w innych zastosowaniach, dość przewidywalne jest, że branża może opracować technologie, które w przyszłości będą łatwo dostosowywane do aktywnych systemów kamuflażu.
W międzyczasie można opracować prostsze systemy, które nie zapewnią doskonałej niewidzialności. Na przykład system, który aktywnie aktualizuje przybliżony kolor, będzie bardziej przydatny niż istniejące systemy kamuflażu, niezależnie od tego, czy wyświetlany jest idealny obraz. Ponadto, biorąc pod uwagę, że aktywny system kamuflażu może być najbardziej uzasadniony, gdy dokładnie znana jest pozycja obserwatora, można założyć, że w najwcześniejszych rozwiązaniach do kamuflażu można było zastosować pojedynczą stacjonarną kamerę lub detektor. Jednak obecnie dostępna jest duża liczba czujników i detektorów, które nie działają w zakresie widzialnym. Na przykład mikrobolometr termiczny lub czuły czujnik może łatwo zidentyfikować obiekt zamaskowany wizualnym aktywnym kamuflażem.
