Тепловізор чи прилад нічного бачення – що краще? Повне порівняння та поради

Під час бойових дій надзвичайно важливо забезпечити бійців обладнанням для виявлення та ідентифікації, таким як тепловізори та прилади нічного бачення (ПНБ). Багато хто помилково вважає, що це одне й те саме, однак насправді можливості цих приладів суттєво відрізняються.

У цій статті ми детально розберемо принцип роботи кожного приладу, їхні переваги та недоліки, наведемо думки експертів і перевірені факти. У результаті ви дізнаєтеся, що краще – тепловізор чи прилад нічного бачення – залежно від ваших завдань, будь то військові операції, полювання чи охорона периметра, і як обрати оптимальний пристрій.

Ми пояснимо нюанси простою мовою, з посиланнями на авторитетні джерела, та надамо рекомендації щодо вибору.

Як працює прилад нічного бачення (ПНБ)?

Прилад нічного бачення призначений для підсилення слабкого доступного світла та перетворення його у видиме зображення. Простими словами, ПНБ вловлює залишкове освітлення – наприклад, світло зірок або місяця, чи інфрачервоне підсвічування (ІЧ) – і багаторазово його підсилює, дозволяючи «бачити» у темряві.

У класичних аналого-оптичних ПНБ це досягається за допомогою електронно-оптичного перетворювача (ЕОП): об’єктив збирає слабке світло, фотокатод перетворює фотони на електрони, потік електронів підсилюється і висвічує зображення на люмінофорному екрані (як правило, зеленуватого кольору). Такий зелений відтінок добре знайомий з військових фільмів і зумовлений особливостями люмінофора.

Сучасні цифрові ПНБ працюють подібним чином, але замість ЕОП використовують чутливу CMOS-матрицю; підсилюючи сигнали, пристрій виводить картинку на вбудований дисплей. За нестачі природного світла багато ПНБ оснащуються ІЧ-іллюмінатором – невидимим інфрачервоним ліхтарем. Він підсвічує ціль ІЧ-світлом, яке вловлюється приладом, хоча є невидимим для ока, тим самим дозволяючи бачити навіть у повній темряві.

Типове зображення через прилад нічного бачення – сцена освітлюється лише зірками, формуючи зеленувате монохромне зображення.

Види приладів нічного бачення

Існує кілька типів приладів нічного бачення (ПНБ), призначених для різних цілей:

• Монокуляри – пристрої з одним окуляром. Вони легкі та компактні, зручні для піших походів, кемпінгу і ситуацій, коли важлива мобільність. Монокуляр можна швидко піднести до ока для короткого спостереження.
• Бінокуляри – прилади з двома окулярами. Забезпечують ширше поле зору та стереоскопічний ефект, що корисно під час полювання, розвідки чи навіть у бою. Бінокулярний формат зменшує навантаження на очі при тривалому спостереженні.
• Нічні приціли або насадки на приціл – встановлюються на зброю для прицілювання у темряві. Такі прилади дозволяють вести точну стрільбу вночі. Їх використовують як мисливці, так і військові снайпери.

Варто зазначити, що ефективність будь-якого ПНБ залежить від наявності хоча б мінімального джерела світла – наприклад, зоряного неба або далекого ліхтаря. В абсолютній темряві без ІЧ-підсвічування жоден прилад нічного бачення не працює. Крім того, старі покоління аналогових ПНБ були вразливими до яскравих спалахів світла: різке освітлення могло тимчасово засліпити користувача або навіть вивести з ладу ЕОП. У сучасних моделях цю проблему вирішено – при появі осліплювального спалаху пристрій автоматично знижує підсилення або вимикається.

Як працює тепловізор?

Тепловізор — це прилад, який «бачить» тепло. На відміну від приладів нічного бачення (ПНБ), що реагують на відбиті промені світла, тепловізор реєструє власне інфрачервоне (теплове) випромінювання об’єктів. Будь-яке тіло з температурою вище абсолютного нуля випромінює тепло, невидиме для ока, але вловлюване тепловими сенсорами.

Принцип роботи тепловізора ґрунтується на технології інфрачервоної термографії: спеціальний мікроболометричний датчик (матриця з тисяч чутливих елементів) фіксує довгохвильове ІЧ-випромінювання від об’єктів, розрізняючи навіть мінімальні перепади температури. Далі вбудований процесор перетворює дані датчика у температурну карту і створює зображення, де більш гарячі зони виділяються контрастніше на тлі холодніших. У результаті на екрані формується характерна теплова картина — теплі об’єкти відображаються яскравими (наприклад, білими або червоними) плямами, а холодні — темними (чорними, синіми тощо).

Такий прилад не потребує жодного зовнішнього освітлення: тепловізор здатен працювати у повній темряві, в умовах димки, туману чи запиленості — там, де звичайна камера або ПНБ вже безсилі. Як зазначає виробник FLIR, на відміну від пристроїв, що залежать від відбитого світла, тепловізори однаково добре «бачать» і вдень, і вночі, формуючи контрастну картинку завдяки власному тепловому сигналу. Саме тому тепловізори вважаються найкращим рішенням для цілодобового спостереження у складних умовах.

Відмінною особливістю тепловізорів є їхні об’єктиви: звичайне скло не пропускає дальній інфрачервоний діапазон, тому лінзи тепловізійних приладів виготовляють зі спеціальних матеріалів — германію, селеніду цинку або халькогенідного скла. Ці матеріали прозорі для теплових хвиль, але не пропускають видиме світло, тобто працюють прямо навпаки звичайної оптики. Тепловізійна оптика дорожча і важча за скляну, проте дозволяє приладу фокусувати випромінювання об’єктів і «бачити» їхній тепловий образ.

Усередині тепловізор зазвичай містить: об’єктив, мікроболометр (тепловий сенсор), електронну частину для обробки сигналу та екран для відображення зображення.

Тепловізори візуалізують розподіл температури. На тепловому зображенні летючих мишей добре видно, що тепло їхніх тіл яскраво вирізняється на більш холодному фоні (знімок камери FLIR).

Види тепловізорів

За аналогією з приладами нічного бачення (ПНБ), тепловізійні пристрої бувають кількох типів:

• Тепловізійні монокуляри – компактні та легкі «труби», розраховані на перенесення в руці. Їх зручно швидко піднести до очей для огляду місцевості. Незважаючи на невеликий розмір, сучасні монокуляри дозволяють бачити у повній темряві на значні відстані. Наприклад, деякі моделі здатні виявляти людину на дистанції понад 2,5 км. Монокуляри популярні серед піхоти та мисливців для сканування території.
• Тепловізійні біноклі – системи зазвичай з двома окулярами (іноді з двома об’єктивами), що створюють стереоскопічне зображення. Вони забезпечують ширше поле зору та комфорт під час тривалого спостереження завдяки задіянню обох очей. Такі біноклі дозволяють помітити ціль у темряві на великих відстанях, що є цінним для розвідки, прикордонного патруля чи рятувальних операцій.
• Тепловізійні приціли – приціли для зброї, оснащені тепловим сенсором. Призначені для точної стрільби в нічних умовах, дозволяючи стрільцю бачити ціль навіть крізь слабкий дим, туман або крізь чагарник. Тепловізійний приціл незамінний для снайперів і мисливців, які прагнуть вести стрільбу у повній темряві. Багато сучасних теплоприцілів оснащені дальномірами, балістичними обчислювачами та іншими функціями.
• Насадки-тепловізори – спеціальні модульні тепловізори, які можна встановлювати на об’єктив денного оптичного прицілу, перетворюючи його на тепловий. Такі насадки дозволяють швидко переобладнати наявну оптику для роботи вночі. Це зручно для стрільців, яким потрібно гнучко використовувати приціл у різних умовах.

Тепловізори сьогодні застосовуються повсюдно: від військової справи та полювання до будівельної діагностики і енергетики. Вони дозволяють виявляти тепловтрати у будівлях, перегрів проводки, здійснювати пошуково-рятувальні роботи (шукати людей під завалами за їхнім теплом) та багато іншого. У військових умовах тепловізори цінуються за здатність виявляти замасковані цілі — живих істот або техніку — за їхнім тепловим слідом практично за будь-яких умов освітленості й у будь-який час доби.

Втім, варто розуміти і обмеження: оптика тепловізора не бачить крізь скло. Наприклад, дивлячись тепловізором у вікно автомобіля, ви не побачите нічого, окрім власного відображення, оскільки скло блокує тепло від зовнішніх об’єктів. Крім того, хоча тепловізор не залежить від видимого світла, сильні перешкоди у вигляді щільних перепон можуть знизити його ефективність. Так, зливний дощ або мокрий сніг заважають роботі як тепловізора, так і ПНБ — потоки води екранують випромінювання об’єктів. Так само, якщо температура навколишнього середовища вирівнялася (наприклад, у спеку, коли і об’єкт, і фон нагрілися до схожої температури), контраст теплового зображення знижується. Добре замаскований противник може зменшити своє теплове поле (наприклад, накрившись теплоізоляційним матеріалом), і тоді виявити його буде складніше. Попри це, у більшості нічних ситуацій тепловізор дає значно більше шансів помітити ціль, ніж звичайна камера або ПНБ.

Переваги та недоліки приладів нічного бачення і тепловізорів

Розглянемо сильні та слабкі сторони кожного типу приладів. Нижче наведено порівняльне резюме, засноване на даних фахівців.

Переваги та недоліки приладів нічного бачення (ПНБ)

Переваги:

• Висока деталізація зображення. ПНБ відображають об’єкт таким, яким він є, лише в умовах слабкого освітлення. Прилади вищих поколінь дають чітку картинку — можна розрізняти обличчя, написи, дрібні деталі цілі. Це критично, якщо потрібно впізнати людину або прочитати карту в темряві.
• Природне сприйняття сцени. Зображення через ПНБ близьке до того, що бачить око при достатньому освітленні (тільки монохромне). Завдяки цьому легше орієнтуватися на місцевості — видно рельєф, перешкоди, об’єкти у звичній перспективі. Наприклад, під час керування автомобілем уночі бійці використовують саме ПНБ — це дозволяє бачити дорогу і навколишню місцевість у природному вигляді.
• Ефективна робота при слабкому освітленні. Навіть дуже слабке світло від зірок чи далеких джерел достатнє, щоб якісний ПНБ сформував зображення. З приладом 3-го покоління можна вести спостереження в безмісячну ніч — зоряне небо й атмосферне свічення часто забезпечують необхідний фон. А за наявності ІЧ-освітлювача ПНБ працює навіть у повній темряві.
• Відносно невисока вартість. Класичні ПНБ і цифрові пристрої нічного бачення зазвичай дешевші за тепловізори аналогічного класу. Технологія підсилення видимого світла відпрацьована десятиліттями, виробництво ЕОП (особливо Gen 1–2) налагоджене, тому базові моделі доступні за ціною. Багато користувачів обирають ПНБ саме через бюджетні обмеження — нічні прилади можуть коштувати у кілька разів дешевше за тепловізори аналогічного призначення. Наприклад, найпростіший тепловізійний монокуляр обійдеться як два прилади нічного бачення 1-го покоління. Якщо бюджет обмежений — ПНБ часто є єдиним варіантом отримати пристрій для нічного полювання чи охорони.

Недоліки:

• Повна темрява — ворог ПНБ. Без будь-якого зовнішнього світла (або без активного ІЧ-підсвічування) прилад нічного бачення є марним. Він не «бачить» нічого, якщо навколо абсолютна темрява — цим ПНБ принципово обмежені. Крім того, ІЧ-освітлювач, хоч і невидимий для ока, може демаскувати спостерігача, якщо у противника теж є ПНБ.
• Чутливість до погодних умов. Для нормальної роботи ПНБ потрібен хоча б слабкий, але прямий огляд цілі. Дим, туман, пил або сильний дощ істотно погіршують якість зображення або роблять його неможливим. У густому тумані чи заметілі нічник стає безкорисним — світло розсіюється, не доходячи до приладу. Також у заростях чи за укриттями нерухому ціль із ПНБ можна просто не помітити. У таких випадках тепловізор, який бачить тепло крізь перешкоди, має величезну перевагу.
• Небезпека яскравого світла. Попри наявність захисту, спалахи яскравого світла (наприклад, світло фар або вибух) усе ще можуть тимчасово засліпити користувача ПНБ і перевантажити матрицю приладу. Аналогові пристрої старих поколінь при раптовому спалаху можуть навіть вийти з ладу (перегоріти ЕОП). Цифрові моделі у цьому плані надійніші, але їхня чутливість також обмежена динамічним діапазоном сенсора.
• Обмежена дальність виявлення. Хоча з ПНБ можна краще роздивитися деталі, дистанція, на якій можна помітити ціль, обмежена здатністю збирати розсіяне світло. Зазвичай ПНБ ефективні на сотні метрів, рідше — до кілометра. На великих відстанях у нічних умовах важко виявити ціль, якщо вона не випромінює світло. Для таких дальніх спостережень більше підходить тепловізор.

Переваги та недоліки тепловізорів

Переваги:

• Робота у повній темряві. Тепловізору не потрібен жоден видимий світло, тому він працює і в глибоку ніч, і в закритих приміщеннях без вікон. Ви отримуєте зображення навіть там, де око (і ПНБ) нічого не бачить. Наприклад, тепловізор дозволяє спостерігати противника в темному лісі без місячного світла або виявити втікача, що ховається в занедбаному підвалі.
• Всепогодність і проникаюча здатність. На відміну від ПНБ, тепловізори залишаються ефективними в багатьох складних умовах: у тумані, диму, крізь легку рослинність. Вони «бачать» крізь кущі і траву — теплокровна істота видасть себе тепловим силуетом. Навіть якщо противник прикрився тонкою перегородкою або густим листям, його тепло може бути помітним. У погану погоду (дощ, сніг) тепловізор часто ефективніший: він реєструє власне випромінювання об’єктів, тоді як ПНБ страждає від відсутності видимості. Таким чином, тепловізор — вибір №1 для виявлення цілей за умов нульової видимості (ніч, задимлення, укриття).
• Далекій радіус виявлення. Тепловізори здатні фіксувати тепло на великих дистанціях, значно перевершуючи ПНБ за цим параметром. Наприклад, сучасні військові тепловізори виявляють транспорт або людину за кілька кілометрів. Навіть цивільні тепловізори для полювання дозволяють помітити велику тварину на 1,5–2 км. Тепловий контраст часто видно раніше, ніж об’єкт вдасться розгледіти в оптику — це великий плюс для охорони периметра та розвідки.
• Незалежність від часу доби. З тепловізором ви однаково успішно ведете спостереження вдень і вночі. Вдень він також працює, хоча сильне сонячне нагрівання може трохи знижувати контраст. Зате його не «засліплює» зустрічне сонце — можна дивитися навіть проти заходу сонця й бачити тепловий силует цілі. Вночі тепловізор практично не має конкуренції в безперервності роботи: перехідний сумерковий період йому не страшний (на відміну від ПНБ, яким заважають сутінки). Отже, тепловізор — універсальний 24/7 засіб спостереження на посту охорони або в дозорі.

Недоліки:

• Обмежена деталізація та розпізнавання. Тепловізор чудово виявляє об’єкт, але не дає чітких деталей — на екрані видно лише контури й розподіл температур. Неможливо розпізнати обличчя, написи чи визначити, свій це боєць чи противник. Для точної ідентифікації зазвичай потрібен ПНБ.
• Залежність від теплового контрасту та умов середовища. У спеку, після заходу сонця чи під час дощу та мокрого снігу тепловий контраст між об’єктом і фоном зменшується, що ускладнює виявлення. Тепловізор також не «бачить» крізь скло, густу пару чи водяні поверхні.
• Більше енергоспоживання і маса. Великі лінзи з германію роблять прилад важчим, а електроніка споживає більше енергії, тому час автономної роботи коротший, ніж у ПНБ. Для тривалих місій потрібні запасні акумулятори.
• Потреба у досвіді користувача. Інтерпретація теплового зображення вимагає практики: артефакти, відблиски чи залишкове тепло можуть створювати хибні сигнали. Без досвіду оператор може сплутати фонові джерела тепла з реальною ціллю.
• Ціна залежить від рівня технології. Недорогі тепловізори вже доступні, але моделі з високою роздільною здатністю, довгофокусною оптикою та функціями типу далекоміра або балістичного калькулятора залишаються дорогими. У середньому та преміум-класі ПНБ і тепловізори коштують приблизно однаково, але виконують різні задачі.

Що обрати: тепловізор чи прилад нічного бачення?

Як ми побачили, тепловізори та прилади нічного бачення (ПНБ) не є взаємозамінними — кожен із них має свої сильні й слабкі сторони. В ідеалі ці пристрої доповнюють один одного, а вибір залежить від завдань користувача. Експерти сходяться на думці, що не існує однозначно кращого варіанту «на всі випадки». Тому, вирішуючи, що придбати, враховуйте умови застосування.

Ось кілька рекомендацій, заснованих на досвіді військових і мисливців:

• Для виявлення цілей у складних умовах (повна темрява, густі зарості, противник у маскуванні) краще підходить тепловізор. Він гарантує, що ви помітите тепло цілі, навіть якщо вона зливається з фоном за кольором або залишається нерухомою. Наприклад, тепловізор незамінний для спостерігача на блокпості — дозволяє побачити підкрадаючогося порушника вночі або в тумані, коли звичайна камера безсила. Під час полювання тепловізор допоможе швидко знайти тварину у високій траві або визначити місце, де сховалася поранена дичина за її тепловим слідом.
• Для розпізнавання, прицілювання та керування технікою доцільніше використовувати ПНБ. Якщо ваше завдання — ідентифікувати об’єкт, розрізнити його деталі (спорядження, жести, номери техніки тощо), прилад нічного бачення забезпечить чіткішу картинку. Тому бійці часто застосовують ПНБ для безпосереднього спостереження під час спеціальних операцій: з його допомогою можна тихо вести розвідку, помітити дротяні розтяжки, безпечно пересуватися без фар у складному рельєфі. ПНБ також зручніші для прицілювання, коли ціль перебуває у зоні видимості — нічний приціл чітко покаже перехрестя та об’єкт. На цивільному ринку мисливці обирають ПНБ, бажаючи отримати більш «живе» зображення трофея і можливість знімати відео з деталями оточення.
• Враховуйте дистанцію та рельєф. Відкриті простори (поле, степ) на великих дистанціях — перевага тепловізора, адже він помітить рух або тепло раніше, ніж це зробить ПНБ. У міських умовах або приміщеннях, де багато укриттів і перешкод, краще працює ПНБ або комбінація двох приладів. Якщо потрібно моніторити ситуацію на близьких відстанях (до 100–200 м) і важливо впізнавати людей — обирайте прилад нічного бачення. Для дальніх рубежів спостереження чи охорони периметра великої території — доцільно мати тепловізор.
• Бюджет і доступність. Оцініть, скільки коштів ви готові витратити. Обмежений бюджет часто схиляє вибір на користь приладів нічного бачення — серед них більше недорогих моделей, особливо цифрових або старіших поколінь, які при цьому виконують основні функції. Недорогі тепловізори часто мають меншу роздільну здатність і дальність, тому можуть поступатися якісному ПНБ за деталізацією. Якщо бюджет дозволяє, оптимально використовувати комбінацію: як зазначають фахівці, нічний приціл + тепловізійний монокуляр дають найкращий результат. Монокуляром зручно сканувати територію, а через ПНБ-приціл — розглядати ціль і, за потреби, діяти точно. Такий підхід активно застосовують мисливці й військові.
• Бойові умови та безпека. У реаліях сучасної війни (зокрема в Україні) обидві технології є настільки важливими, що питання «що краще» некоректне — потрібні обидва типи приладів. Нічні окуляри дають можливість бійцю ефективно пересуватися та діяти в темряві, бути «очима» солдата вночі, тоді як тепловізор — це засіб розвідки та виявлення противника, який ховається в укритті чи маскуванні. Саме тому військові підрозділи намагаються мати обидва види оптики. Якщо йдеться про волонтерів або цивільних, які допомагають армії, пріоритет часто надається тепловізорам — вони суттєво підвищують можливості виявлення ворога у позиційній війні. Водночас ПНБ залишаються затребуваними — наприклад, для водіїв, механіків-водіїв бронетехніки, саперів тощо.

Висновок:

Обираючи між тепловізором і приладом нічного бачення, спочатку чітко визначте свої цілі та умови використання. Якщо вам потрібна чітка картинка і розпізнавання — обирайте ПНБ. Якщо критично важливо помітити будь-який рух або джерело тепла на максимальній відстані — ваш вибір тепловізор. Ідеальний варіант — мати обидва прилади та використовувати кожен за призначенням.

Як кажуть досвідчені мисливці та військові: «Уночі виявити ціль допоможе тепловізор, а розпізнати — прилад нічного бачення». Практика показує, що поєднання цих технологій дає найкращий результат. Якщо залишилися сумніви — проконсультуйтеся зі спеціалістами: експерти з оптичних приладів підкажуть оптимальне рішення саме для ваших завдань.

Пам’ятайте: і тепловізор, і ПНБ суттєво розширюють ваші можливості вночі, підвищуючи ефективність і безпеку дій. Використовуйте їх розумно — і темрява перестане бути перешкодою.