Predator w moro Helikon-Tex z odsłoniętą głową i działkiem na ramieniu.

Sztuka bycia niewidzialnym

Fot. Piotr Sokołowski
Fani filmów SF wiedzą, jak powinien wyglądać kamuflaż prawie idealny. Taki, w jaki wyposażeni byli wojowniczy Predatorzy. Humanoidalna rasa korzystała ze specjalnego urządzenia, które przez maksymalnie 10 minut czyniło łowcę niewidzialnym. Niestety, nie było odporne na wodę. Ziemskie pomysły na to, jak uczynić żołnierza niewidzialnym są może mniej zaawansowane, ale za to deszcz im nie straszny.

Więcej, niż widzi oko

Pojawiły się nowe metody obserwacji: na samochodach, czołgach czy helikopterach montowane są kamery termowizyjne, oddziały piechoty coraz częściej mają na wyposażeniu przenośne radary pola walki, a wykorzystujące krótkofalowe promieniowanie podczerwone i wzmocnienie światła widzialnego gogle noktowizyjne stają się standardowym wyposażeniem w bogatszych armiach. Łatwo sobie wyobrazić, jak bardzo zmienia to sytuację jeśli chodzi o maskowanie! Póki co nie opracowano efektywnych, niedrogich i wygodnych strojów pochłaniających fale radarowe albo maskujących ciepło żołnierzy. Możliwe, że w miarę rozpowszechniania się celowników termowizyjnych do broni indywidualnych (coraz częściej kanał termiczny jest integrowy z goglami noktowizyjnymi wykorzystującymi wzmocnienie światła szczątkowego) i radarów pola walki używanych na szczeblu plutony lub nawet drużyny pojawią się sposoby na maskowanie także w tych pasmach promieniowania elektromagnetycznego. Ciekawe, jak wyglądałby mundur maskujący w falach radarowych – może jak gigantyczna ćma?

Widziany przez gogle noktowizyjne materiał maskujący może wyglądać zupełnie inaczej, jeśli barwniki użyte do nadruku wzoru nie będą w odpowiedni sposób odbijać promieniowania z zakresu bliskiej podczerwieni. (fot. Hyperstealth.com)

Najczęstszą metodą wspomagania ludzkiego wzroku z jakiej korzysta wojsko jest noktowizja, czyli technologia wykorzystująca do tworzenia obrazu odpowiednio wzmocnione szczątkowe światło dostępne w otoczeniu, oraz niewidoczne dla nieuzbrojonego oka fale zakresu bliskiej podczerwieni. Świat widziany przez noktowizor wygląda inaczej. Ponieważ fale podczerwone są odbijane i pochłaniane przez różne materiały inaczej, niż fale zakresu widzialnego, mundur który oglądany gołym okiem jest cały w plamy zgodne kolorem z barwą okolicznych liści, widziany przez gogle noktowizyjne może wyglądać jakby był całkiem gładki i mocno kontrastować z roślinnością! Żeby uniknąć takich niespodzianek, projektowanie munduru maskującego nie kończy się na stworzeniu dobrze działającego wzoru kamuflażu, ale musi obejmować też odpowiednie dobranie i przetestowanie materiałów i barwników. Jeśli zostanie to zrobione dobrze, zachowane zostaną różnice pomiędzy poszczególnymi kolorami we wzorze maskującym oraz podobieństwo tychże kolorów do barw otoczenia, uzyskamy więc to, o co nam chodziło – rozbicie sylwetki żołnierza oraz maksymalne wtopienie go w tło.

Łatwe do znalezienia w sieci filmy pokazujące „działające” płaszcze z aktywnym kamuflażem optycznym, takim jaki znamy z „Predatora” czy „Ghost in the shell”, to niestety jedynie demonstracja wyświetlania obrazu tła z kamer na ubraniu modela. Tego rodzaju technologii nie da się zastosować na polu bitwy.

Niezależnie od rozwoju technologii obserwacji, najważniejszym sposobem wykrywania żołnierzy przeciwnika pozostają nasze własne oczy, dlatego wciąż trwają prace nad jeszcze lepszymi, skuteczniejszymi kamuflażami. Szczególnie ciekawie wyglądają badania zmierzające do uzyskania maskowania adaptacyjnego, czyli po prostu zmieniającego się i dopasowującego do otoczenia, tak jak robią to kameleony czy ośmiornice. W tej chwili tego rodzaju kamuflaż jest już w fazie eksperymentów i bliski wprowadzenia do masowego użytku – niestety, póki co wyłącznie dla pojazdów. Czołgi czy transportery opancerzone obłożone działającymi na zasadzie przypominającej e-papier panelami mogącymi zmieniać kolor i „wyświetlać” dowolne wzory mogą niemal dosłownie zniknąć, odwzorowując barwy i kształty tła. Podobna technologia pozwala na maskowanie pojazdów w paśmie podczerwieni, ukrywając sygnaturę termiczną wozu i naśladując wzór temperatury otoczenia.

Niestety, tego typu maskowania nie da się póki co zastosować w mundurach, choć niezbędne do tego technologie – takie jak giętkie ekrany czy łączenie tkanin z obwodami drukowanymi – właśnie zaczynają stawać się dostępne. Kiedy już uda się wyprodukować mundur, który będzie w stanie zmieniać kolor na żądanie, nadal nie będzie to jeszcze „kamuflaż optyczny” Motoko Kusanagi. Na przeszkodzie stanie wielkość potrzebnej mocy obliczeniowej, przepustowości łączy i wydajności źródeł energii, które miałyby go zasilać. Dla osiągnięcia pełnego maskowania w czasie rzeczywistym potrzebne byłoby ciągłe przechwytywanie obrazu otoczenia w 360 stopniach, a następnie wyliczenie nałożenia go na trójwymiarowy model żołnierza z uwzględnieniem wszystkich kątów, obłości i ich wpływu na zniekształcenie tła widzianego z określonych perspektyw. Gotowy rendering musiałby zostać wysłany do pikseli munduru. Każda z tych czynności byłaby bardzo wymagająca, ale do obliczania w czasie rzeczywistym właściwego nakładania obrazu otoczenia na mundur potrzebna byłaby farma serwerów.

Ludzie mają zwyczaj nie przejmować się tym, że coś jest niemożliwe. Żeby przybliżyć indywidualny kamuflaż aktywny do technologicznych realiów można by zastosować szereg sztuczek: obniżyć rozdzielczość wyświetlanego obrazu (z dystansu będzie to wystarczające) czy ograniczyć się do nakładania widoku tylko z jednej strony – tej, z której spodziewamy się być obserwowani. Można też na początek darować sobie odświeżanie w czasie rzeczywistym (żegnaj, „efekcie Predatora”!) i poprzestać na aktualizacji wzoru tylko wtedy, kiedy algorytm wykryje poważną zmianę otoczenia. Pozwoliłoby to na kolejną oszczędność energii dzięki zastosowaniu elektropigmentów działających tak jak e-ink, a więc nie wymagających prądu do podtrzymania obrazu ani podświetlenia. Taki mundur mimetyczny wydaje się znacznie bardziej prawdopodobny do osiągnięcia w niedalekiej przyszłości, jednak do rozwiązania pozostaje jeszcze problem zasilania oraz… zamaskowania ciepła emitowanego przez całą tą elektronikę!

Reklama

Oczywiście, nawet kiedy pojawią się mundury mimetyczne, zdolne dopasowywać się do otoczenia, nadal nie będzie to prawdziwa niewidzialność.  Warto jednak powiedzieć, że nawet i ona nie jest dziś już tylko domeną fantastyki naukowej i opowieści fantasy: tak zwane metamateriały nad którymi pracują obecnie laboratoria badawcze najlepszych uczelni świata mają unikalną właściwość uginania światła w ten sposób, że opływa je ono tak jak woda opływa kamień  w strumieniu. Jeśli światło się od czegoś nie odbija i na tym nie rozprasza tylko to omija, to dany przedmiot staje się niewidzialny. Marzenia o pelerynie-niewidce muszą jednak poczekać, bo w tej chwili za pomocą metamateriałów jesteśmy w stanie schować jedynie obiekty o wielkości mniejszej, niż długość fali świetlnej… | CHIP

A przy okazji warto przeczytać:

Najgorszy kamuflaż świata

Na początku 21 wieku dowództwo US Army uznało, że potrzebuje nowego wzoru maskującego, który zastąpiłby używany od dwudziestu lat leśny kamuflaż Woodland i wprowadzony w 1992 roku pustynny Desert 3 Color. Rozpoczęto zakrojony na szeroką skalę program badawczy mający zaowocować zaprojektowaniem maskowania najlepiej odpowiadającego warunkom, w jakich walczyć mieli amerykańscy żołnierze, jednak zanim zdążył on wydać owoce, armia postanowiła pójść na skróty. Arbitralną decyzją, bez przeprowadzenia jakichkolwiek badań, testów czy porównań wprowadzono do użytku kamuflaż Universal Camouflage Pattern (UCP). Była to kopia używanego przez Korpus Piechoty Morskiej Stanów Zjednoczonych cyfrowego wzoru MarPat, który z kolei stanowił kopię pierwszego powszechnie stosowanego kamuflażu „pikselowego” – kanadyjskiego CadPat. Nie byłoby to wcale takie złe – oba wymienione wzory maskują naprawdę dobrze – gdyby nie fakt, że US Army miało daleko idące ambicje. Wykorzystujący głównie odcienie soczystej zieleni CadPat jest typowym kamuflażem przeznaczonym do użycia w lasach strefy umiarkowanej, podczas gdy operujący bardziej zgaszonymi kolorami z dominującym jasnym brązem MarPat sprawdza się dobrze zarówno w lasach, jak i zaroślach klimatu przejściowego.

Słynne w internecie zdjęcie, pokazujące, że są pola walki, na których wzór maskowania UCP nie tylko nie jest bezużyteczny, ale wręcz nie ma sobie równych!

Armia natomiast chciała maskowania uniwersalnego, które nawet jeśli nigdzie nie będzie idealne, wszędzie będzie działać co najmniej dobrze. Aby to osiągnąć, z inteligencją czterolatka w kamuflażu użyto kolorów trzech dominujących środowisk: piaskowego koloru pustyni, leśnej zieleni i szarości miasta, dzięki czemu w niemal żadnym terenie mundury pokryte UCP nie zlewały się z otoczeniem. Żeby jeszcze pogorszyć sprawę zastosowano odcienie zbliżone do szarości i wyeliminowano kolor czarny, ponieważ zdaniem ekspertów US Army „nie występuje on w naturze” i „rzuca się w oczy”. Tymczasem czerń jest niezwykle przydatna, chociażby do tworzenia iluzji przestrzenności dzięki symulowaniu cieni. Nowy kamuflaż został pozbawiony jakichkolwiek kontrastów, uniemożliwiając powstawanie makrowzoru i optyczne rozbicie sylwetki noszącego go żołnierza. Ironicznie można powiedzieć, że zamierzony efekt został osiągnięty: UCP okazał się kamuflażem uniwersalnym, który niemal wszędzie maskował równie… źle.

Kamuflaż UCP w polskim lesie.

Wycofanie się z popełnionego błędu i rozpoczęcie wdrażania następcy „szarej piżamy” jak nazwali UCP żołnierze zajęło armii amerykańskiej niemal dziesięć lat, a wymiana całego umundurowania będzie kosztowała co najmniej 4 miliardy dolarów.

Jak maskują piksele?

Chociaż wydaje się, że ustawione w rzędy i szeregi kwadratowe piksele są jak najdalsze od nieregularnych obłości i miękkich krzywizn jakie spotykamy w naturze, coraz więcej armii wprowadza do użytku mundury pokryte wzorem złożonym z małych kwadracików. Dlaczego?

Jeden z bardzo dobrych przykładów skutecznego użycia pikseli: PenCott Green Zone. (Spodnie Helikon-Tex UTP, kurtka Helikon-Tex PCS)

Tak jak pisałem w akapicie poświęconym mechanizmowi działania kamuflażu, maskowanie wymaga wtopienia kolorów munduru w otoczenie, dopasowania wzoru pokrywających go plam do występujących w okolicy kształtów takich jak liście, kamienie czy płaty mchu i wreszcie rozbicia sylwetki, uzyskiwanego przez wykorzystanie dużych plam w wyraźnie odróżniających się kolorach. Przy tradycyjnym podejściu osiągnięcie wszystkich trzech efektów jest niemal niemożliwe, ale jeśli makrowzór składający się z dużych, kontrastujących plam skonstruujemy z drobnych punktów w podobnych, ale niejednakowych kolorach, zdarzy się coś magicznego. Patrząc z bliska będziemy widzieli nieregularne wzory niewielkich plam składających się z podobnych barw, dobrze stapiające się z otoczeniem, ale kiedy zaczniemy się oddalać, kropki bliskich sobie odcieni zaczną się zlewać, tworząc większe obszary kontrastujących kolorów doskonale maskujących kształt pokrytego nimi obiektu.

Co ciekawe, te drobne plamki wcale nie muszą mieć formy kwadratowych pikseli. Część projektowanych cyfrowo wzorów kamuflażu wykorzystujących opisaną wyżej zasadę składa się z nieregularnych kleksów, często tworzących formy fraktalne. Piksele są jednak najprostsze w nadrukowywaniu…

10
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.