Невидимость требует 100 процессоров мощностью шести фенов для волос

Невидимость ещё со времён древнеегипетского божества Амона-Ра остается одной из самых актуальных задач цивилизации (изображение wired.com).

Внимание, разыскивается невидимость! Давно. А её как не было, так и нет. Похоже, что искатели зашли в тупик. В отсутствии видимых перемен на невидимом фронте стоит поговорить о следующем поколении несуществующей невидимости.

Мы уже не раз обращались к этой животрепещущей теме, даже целый раздел под неё предусмотрительно отвели. Начали с невидимости в классическом, уэллсовском понимании — как некоей процедуры над наблюдаемым объектом, заставляющей его менять свои оптические свойства, вплоть до полной прозрачности и растворения в окружающей среде.

Продолжили невидимостью как операцией над наблюдателем объекта, делающей этого субъекта «всевидящим», вплоть до способности смотреть сквозь совершенно непрозрачные предметы, не замечая их, как если бы они стали невидимыми.

Потом выяснилось, что бывает не только «объективная» и «субъективная» невидимость, но ещё и третья — хамелеонская, иллюзорно-надувательская. Несмотря на свою жульническую природу, эта последняя невидимость представляется наиболее технологичной, в том смысле, что более-менее ясно, что и как надобно предпринять для её достижения.

Этот, вроде бы самый перспективный вид невидимости, называется технологией адаптивного оптического камуфляжа. Именно он, в обстановке глубокой секретности, доводится до ума различными полувоенными исследовательскими структурами. Например, лабораторией реактивного движения аэрокосмического агентства США (NASA Jet Propulsion Laboratory).

На сайте научного учреждения вы не найдете никакой информации по данному вопросу, но, тем не менее, по всем закоулкам Интернета циркулируют слухи, что, якобы, дело у американцев на мази. Но это — большой секрет и военная тайна, ничего более интересующейся общественности знать пока не положено.

А хотелось бы. Конечно, не только «Мембрана» пристально вглядывается в невидимые горизонты, надеясь не пропустить приближение закамуфлированного мессии. Вот и авторитетному Wired, за неимением конкретных сведений, приходится рассуждать о данной материи с позиций просвещённого скептицизма, граничащего с оптимизмом.

Схема работы плаща-невидимки первого поколения. Модельер — Сузуму Тачи (изображение wired.com).

Речь пойдёт о любопытной статье обозревателя Уила Маккарти (Wil McCarthy) «Быть невидимым» (Being Invisible). Опустим преамбулу с упоминаниями о Гарри Потере, Хищнике и Сузуму Тачи, и перейдём сразу к существу вопроса.

Но вначале очень кратко напомним суть оптического камуфляжа. Она проста — маскируемый объект укрывается непрозрачным экраном, на который проецируется изображение фона позади объекта. В идеале, такой экран требуется сделать замкнутым, чтобы со всех точек зрения открывался вид на безмятежный пейзаж без малейших признаков «невидимого» предмета.

А так как этот предмет — как правило, военного назначения, — может ещё и двигаться, то статичной униформой защитного образца тут не обойтись, требуется система динамической, управляемой компьютером проекции на защитный экран меняющегося окружения предмета. В общем, подобная схема, без всяких компьютеров и экранов, на собственной шкуре, успешно апробирована хамелеоном.

Вроде бы простая, на первый взгляд, технология требует решения целого комплекса проблем. На что и обращает наше пристальное внимание автор публикации в Wired.

В викторине Invisibles, которую для своих посетителей устроил сайт FilmWise.com, все герои — невидимые...

Начнём с того, что невидимости будет трудно завоевать своё место под солнцем, куда проще ей освоиться в тени. Дело в том, что очень яркие объекты, и само Солнце в первую очередь, практически невозможно адекватно воспроизвести на современных проекционных экранах.

В темноте кинозала ещё можно добиться некоторой убедительности, но на свету — не хватит яркости и контрастности картинки.

Что уж говорить о LED-дисплеях или телевизионных экранах, если даже сигналы светофора, затенённого светоотражательным козырьком, при прямом солнечном свете читаются с большим трудом.

Между тем, универсальный защитный экран для невидимого объекта должен передавать все градации яркости. Самое слабое мерцание, различаемое человеческим глазом, составляет порядка 1 милливатта на квадратный метр. Свечение дневного неба в 150 тысяч раз сильнее. А солнечное излучение ещё в 230 тысяч раз мощнее, чем у окружающего неба.

Нужно угадать название фильма. «Жена астронавта»?

То есть, если точка зрения на камуфляжный экран диктует необходимость изображения на нём неба или солнца, то, по контрасту с реальной средой, сразу обнаружится вся несостоятельность обманной картинки.

И, кроме того, стоит задуматься о ёмкости батарей для питания автономной проекционной установки. Пока все эти вопросы остаются без ответа.

Далее, для фиксации окружения «невидимого» объекта, которое и воспроизводится на экране, необходимыми минимум шесть стереопар видеокамер (фронтальная, тыловая, правая, левая, верхняя и нижняя). На основании полученных от видеокамер данных необходимо рассчитать все возможные перспективы и ракурсы изображения, да ещё делать это в режиме реального времени, когда объект находится в движении.

Всё это потребует очень мощного компьютера с уникальным программным обеспечением и автономным питанием. Требуемые миниатюрные цветные видеокамеры уже разработаны, а вот реализация проекционной части пока что затруднительна.

Бывали и очень лёгкие задания...

Разрешение видеопроекции можно сделать не выше, чем степень детализации человеческого зрения на дистанции в 2 метра — всего-то около 290 пикселей на квадратный сантиметр. Цвета вполне достаточно 16-битного. Проблема в другом.

Совершенно естественно, что изображение на экране должно меняться в зависимости от угла зрения наблюдателя, не меняя своей яркости и реалистичности. Кроме того, необходимо исключить параллакс, благодаря которому наблюдатель может видеть объекты, недоступные взгляду видеокамер.

Поэтому, компьютеру необходимо рассчитывать своё изображение среды для каждой из возможных перспектив, обусловленных удалением наблюдателя от предмета и углом зрения на него.

Причём, требуется одновременно показывать разную картинку разным наблюдателям. Оставим в стороне вопросы компьютерного моделирования синтетической трёхмерной среды в режиме реального времени, и рассмотрим только механизм видеопроекции.

А вообще, жутковатое зрелище (иллюстрации FilmWise.com).

По мнению Маккарти, камуфлирующий экран может быть конструктивно выполнен из множества миниатюрных полусферических линз — гиперпикселей.

Если под каждой линзой поместить крошечный дисплей размером, скажем, 180х180 пикселей, то можно сразу проецировать картинку с 32400 точек зрения на объект. Какова же должна быть мощность компьютера, который сделает из вас человека-невидимку?

Допустим, площадь замкнутого экрана — 4 квадратных метра. Разрешение — 290 пикселей на квадратный сантиметр. Итого 11 миллионов 600 тысяч пикселей. Умножаем на 32400 и получаем 375 миллиардов пикселей. Это эквивалентно 286 тысячам компьютерных мониторов с разрешением 1280х1024.

Логика дальнейших выкладок Маккарти не вполне ясна, но, по его уверениям, при 60-герцовой частоте обновления экрана, понадобится центральный процессор минимум в 10 миллиардов ГГц.

Человек-невидимка поколения Next. Версия Wired (изображение wired.com).

Предоставим самым пытливым читателям возможность проверить сии арифметические упражнения и попутно заметим, что захват стереоизображения, манипуляции трёхмерными образами и их деформация с учётом формы экрана потребуют введения двойного коэффициента.

Правда, тотчас же Маккарти снижает нагрузку на процессор в 100 миллионов раз (за счёт уловок «умного» программного обеспечения) и, в результате цифровой эквилибристики, получает необходимую для камуфляжа сотню пентиумов по 2 ГГц.

И тут уже совсем несложно подсчитать искомую мощность — около 10 КВт, всего-то шесть фенов для волос. А для питания самого четырёхметрового дисплея нужно и того меньше — 600 Вт. В общем, литиево-ионной батареи весом в 2,5 кг на 20 Ач хватит, при стандартном 12-вольтовом напряжении, на целых 24 минуты полнейшей невидимости.

Остаётся уповать на закон Мура (не каждому захочется таскать на себе 100 процессоров), новые технологии производства элементов питания и гибких дисплеев, ну и подождать лет десять. А к тому времени и программу напишут. И тогда новое поколение генераторов невидимости сделает её достоянием каждого.

Ведь все мы — немножко Хищники. Или Гарри Поттеры.



Project Chameleo: незаметные победы на невидимом фронте

7 апреля 2003

Optical Camouflage: наденьте шлем, чтобы не видеть плащ

10 февраля 2003

Кажется, в Америке нашёлся идеальный способ что-то скрывать

5 сентября 2002

От хомяка-невидимки к прозрачному человеку

22 апреля 2002