NOD et tubes de vision nocturne: évaluer ce qui compte

TTout au long de l’histoire de l’humanité, notre espèce a toujours recherché des avantages à la fois technologiques et tactiques. Le rocher est devenu le club, qui est devenu la lance, qui est devenu la flèche, et enfin l’arme à feu. L’épée était toujours plus importante que le bouclier, et la technologie offensive était toujours avant-gardiste et progressive. Indépendamment du temps, de la culture, de la race ou de la croyance, les humains ont toujours regardé nos ressources et nos pensées, comment pouvons-nous militariser cela? L’un des principaux obstacles à la guerre a toujours été l’obscurité – bien sûr, les combats se déroulaient la nuit, mais jusqu’à récemment, ils n’étaient pas menés comme nous le faisons au cours de ce siècle. Et aujourd’hui, quoi de plus évocateur d’un «opérateur de la pointe de la lance» qu’un NOD portant un guerrier.

Entrez l’intensification de l’image, plus communément appelée vision nocturne (NV). C’est une amplification de la lumière à grande échelle, transformant de très petites quantités de photons lumineux (qu’ils soient visibles ou infrarouges) en électrons multipliés, puis revenant en photons à une longueur d’onde que nos faibles yeux humains peuvent voir. Il existe depuis les années 1940 sous sa forme infantile, mais je vous épargnerai cette conférence ennuyeuse. Tout d’abord, NV a été conçu pour les opérations offensives – se déplacer vers et depuis un point d’origine pour se rapprocher et détruire l’ennemi. C’est l’avantage de l’intensification de l’image par rapport aux autres technologies qui peuvent voir dans et à travers l’obscurité.

Beaucoup diront que l’argument «vert vs blanc» se résume à une préférence personnelle, mais physiologique …

Cet article ne traite pas des tactiques, techniques et procédures (TTP) d’utilisation de NV dans une situation de survie ou une zone de combat. C’est pour une autre nuit et il vaut mieux laisser aux autres le soin de s’expliquer. Ici et maintenant, je vais approfondir certains des tenants et aboutissants de la technologie NV et des dispositifs d’observation nocturne (NOD) afin que, si vous décidez d’ajouter cette technologie étonnante à votre kit, vous puissiez être mieux informé. Tout comme la recherche des matériaux utilisés et des spécifications sur un AR-15 avant d’investir dans un pistolet haut de gamme, cela tirera le rideau et expliquera plusieurs choses en termes simples.

Vert ou blanc?

L’un des facteurs les plus évidents de NV est la couleur de l’écran au phosphore. Sujet très débattu ces dernières années, les émotions peuvent et sont profondes autour de ce sujet. Pour comprendre l’argument, nous devons d’abord comprendre comment fonctionne l’œil humain.

Les rétines de nos yeux ont deux types de photorécepteurs: des bâtonnets pour la nuit et des cônes pour le jour. Les bâtonnets sont suffisamment sensibles pour percevoir des traces de lumière, comme des silhouettes lors d’une nuit de pleine lune, mais ne peuvent pas détecter la couleur et offrent une faible acuité visuelle (netteté). Les cônes sont beaucoup moins sensibles à la lumière, mais peuvent interpréter des millions de couleurs avec beaucoup plus de détails. Il existe trois types de cônes: sensibles au rouge, au vert et au bleu. Les cônes vous donnent également une acuité spatiale, c’est pourquoi vous êtes beaucoup moins susceptible de trébucher ou de vous cogner l’orteil en plein jour que dans une pièce sombre. Les cellules du bâtonnet et du cône sont réparties uniformément dans toute la rétine, sauf dans une petite zone centrale appelée la fovéa, où il n’y a que des cellules coniques. La fovéa est la partie utilisée pour la vision détaillée, comme la lecture. C’est pourquoi votre vision périphérique est moins précise que votre regard direct.

Il faut environ mille fois plus de lumière pour activer les cellules du cône de couleur que les tiges monochromes, c’est pourquoi la perception des détails et de la profondeur est bien meilleure lorsque l’on utilise à la fois des cônes et des tiges, au lieu de simples tiges. Les tiges ne fournissent pas beaucoup de détails. Le but des NOD est de prendre de la lumière qui pourrait seulement être détectable par vos bâtonnets, et d’intensifier suffisamment l’image pour permettre à vos cellules coniques de la détecter clairement.

Lorsque nous utilisons du phosphore vert (GP) NV, nous utilisons nos cellules à cône vert, qui ne représentent qu’environ un tiers de notre vision quotidienne. Les humains n’utilisent généralement pas de cellules en bâtonnets avec des systèmes NV ou NOD au phosphore vert.

Avec le phosphore blanc (WP) NV (la lumière blanche étant la somme de toutes les couleurs), nous engageons les trois types de cônes de vision de jour. Ainsi, WP engage pleinement nos mécanismes de vision quotidienne (cônes) et même certains de nos mécanismes NV (tiges). WP a également une forte composante bleue dans la gamme de longueurs d’onde de 400 nanomètres, où nous engageons une partie plus importante de nos cellules en bâtonnets.

Utiliser un WP NOD équivaut à pouvoir utiliser davantage la puissance de traitement de votre cerveau pour réfléchir et résoudre des problèmes. Vous pouvez certainement accomplir des tâches similaires avec GP, mais vous le ferez probablement plus rapidement avec WP en raison de la physiologie impliquée. Il fournit plus de données lumineuses à votre cerveau. Cela réduit la fatigue, car vous ne travaillez pas aussi dur pour collecter la même quantité d’informations. Le contraste est plus élevé et le flux de données est plus large.

Vous êtes peut-être sur le point de rétorquer: « Mais Sam, l’œil humain peut détecter plus de nuances de vert que toute autre couleur du spectre visible! » Ouais, j’ai entendu ça une fois ou deux. Voici ce que vous devez savoir à ce sujet: le adapté à l’obscurité l’œil humain est capable de détecter plus de nuances de vert que toute autre couleur. Que se passe-t-il lorsque vous allumez un écran au phosphore brillant devant vos yeux? Bingo, n’est plus adapté à l’obscurité, de sorte que le factoid passe directement par la fenêtre. En termes scientifiques, il y a dans votre œil un composé chimique appelé rhodopsine qui est produit la nuit. Une fois exposée à une lumière vive, la photo blanchit.

Le daltonisme est généralement une mutation génétique de l’une des cellules photoréceptrices du cône rouge, vert ou bleu (ou une combinaison de celles-ci) dans vos yeux. Les vrais gènes de daltonisme sont transportés sur le chromosome X, c’est pourquoi il se propage de grand-père en petit-fils. Il est très rarement exprimé chez les femmes. Si vous êtes vraiment daltonien, cela peut affecter un peu votre choix, mais WP arrive probablement toujours en tête pour les raisons que j’ai décrites ci-dessus. Si vous ne voyez pas de vert, WP est encore plus clairement le choix. Si vous ne pouvez pas voir le rouge et le bleu, alors GP est peut-être le meilleur choix pour vous.

Cela dit, une grande partie de cet argument se résume encore à la préférence personnelle de nombreuses personnes. Rien ne se compare à essayer à la fois GP et WP en personne sur une longue période de temps pour voir littéralement quelle couleur de phosphore on préfère. La base physio / neurologique des avantages du WP en matière de détail, de contraste et de fatigue est vraie, mais rappelez-vous également ceci: certaines personnes sont nées avec plus d’un type de photorécepteurs que d’autres. La même chose peut être dite à propos des tiges, car la NV naturelle non assistée de certaines personnes est meilleure que d’autres, de sorte que la génétique peut entrer un peu en jeu. Enfin, les spécifications individuelles des tubes et des NOD et la génération de NV sont des variables importantes à prendre en compte. Comme nous l’expliquerons dans un instant, ces problèmes doivent être pris en compte indépendamment du choix du phosphore pour une comparaison vraiment utile entre WP et GP.

Ensuite, nous devons entrer dans le vif du sujet des performances réelles des tubes. Considérez les spécifications du tube comme ce que dit un affichage dynamométrique sur la puissance et le couple d’un moteur. À mon avis, voici les cinq points de données de tube les plus importants. Il convient de noter qu’il y en a d’autres, comme le gain de luminance et la résolution lumineuse élevée, qui ne sont pas inclus en raison de leur nature secondaire en tant que points de données de spécification de tube NV. Il s’agit d’une référence pour les systèmes et fiches techniques U.S. Gen 3.

Sensibilité des photocathodes: La sensibilité des photocathodes est la capacité du PC à convertir des photons en électrons. Un PR plus élevé correspond généralement à de bons nombres SNR. Le minimum est de 1 800 pour le contrat OMNI 8. 1 800 c’est bien, tout ce qui dépasse 2 000 est très bien. Il est très important d’avoir des numéros de photocathodes correctement adaptés pour un système à double tube, +/- 100 est généralement la plage à laquelle j’adhère lors de la construction / l’assemblage de systèmes à double tube. Cela empêchera un tube d’apparaître nettement plus brillant qu’un autre pendant son fonctionnement.

EBI ou éclairage d’arrière-plan équivalent: Il s’agit de la quantité de lumière que vous voyez à travers les NOD lorsqu’un tube image est allumé, mais qu’aucune lumière n’est allumée sur la photocathode. EBI est affecté par la température; plus le périphérique NV est chaud, plus l’éclairage d’arrière-plan est brillant. EBI est mesuré en lumens par centimètre carré (lm / cm²). Plus la valeur est basse, mieux c’est. Le niveau EBI détermine le niveau de lumière le plus bas auquel une image peut être détectée. En dessous de ce niveau de lumière, les objets seront masqués par l’EBI. Le plus bas sera le mieux. Par exemple, cela déterminera le contraste d’une ligne de crête avec le ciel derrière elle. EBI est un point de données souvent négligé, mais il est très important – plusieurs fois le plus important en termes de détection et / ou de différenciation des objets.

SNR ou rapport signal / bruit: Joue un rôle clé dans les performances NV. Le rôle de la plaque micro-canal, SNR, est la capacité de l’unité à transférer un signal fort de l’entrée à la sortie et est généralement référencé sous forme de rapport (19: 1, par exemple). Cela mesure le signal lumineux atteignant l’œil divisé par le bruit perçu tel que vu par l’œil. Plus la différence entre les deux nombres est élevée, mieux c’est. Au fur et à mesure que le niveau de lumière baisse, la scintillation (bruit visuel ou granulométrie) sera notée plus tôt sur un tube avec un SNR inférieur par rapport à un avec un SNR plus élevé.

Résolution centrale: Résolution d’écran mesurée en paires de lignes par millimètre (LP / mm). Le plus haut sera le mieux. Habituellement répertorié par incréments de paires de lignes de 57, 64, 72, 81, etc. Lorsqu’une résolution centrale est répertoriée, la mesure de la paire de lignes peut en fait être plus élevée, mais pas suffisamment élevée pour franchir le seuil de la résolution LP suivante répertoriée. Par exemple, un tube répertorié de 64 paires de lignes peut en fait atteindre 71 paires de lignes, mais comme il ne respecte pas ou ne dépasse pas la limite de 72, il ne peut pas être répertorié comme tel.

La résolution des paires de lignes n’est généralement pas aussi importante que beaucoup de gens le prétendent. Par exemple, l’œil humain ne peut pas faire la différence entre une paire de 64 et une paire de 72 lignes lorsqu’il est visualisé à travers un système 1x tel qu’un PVS-14. Cependant, lorsqu’il est utilisé ou visualisé dans des NOD à clipser avec une optique de fusil agrandie, une résolution centrale plus élevée est préférée et souvent perceptible pour une meilleure résolution / qualité d’image.

Halo: Bloom ou halo lorsque vous regardez la source de lumière, ou la capacité de contrôler la floraison lorsqu’elle est vue. Plus la valeur est basse, mieux c’est. Les objets peuvent être masqués ou cachés derrière des éclats de lumière brillants dans des tubes qui ont des valeurs de halo plus élevées. Les lasers peuvent également avoir des efflorescences plus apparentes sur certains objets dans certains tubes que sur d’autres en raison de cet attribut. Une valeur de halo élevée peut contribuer à une diminution de la résolution du tube (haute résolution lumineuse) affectant ainsi ce qui peut être vu / détecté par l’utilisateur.

Halo entre en jeu lorsque vous regardez une source de lumière qui a le potentiel de surcharger les récepteurs dans vos tubes NV …

FOM ou figure de mérite: Il s’agit simplement de la résolution centrale multipliée par le rapport signal sur bruit. Plus la valeur est élevée, mieux c’est. C’est un moyen rapide et simple de déterminer les performances d’un tube, principalement à des fins d’exportation définies par le département d’État américain. Étant donné que le FOM ne mesure que deux points de données, ce n’est pas l’essentiel des performances d’un tube. En d’autres termes, vous pourriez avoir un tube FOM faible à moyen qui peut, dans certaines conditions d’éclairage, surpasser un tube avec un FOM plus élevé, ou au moins égaler ses performances réelles. L’EBI, la sensibilité de la photocathode et le halo sont trois points de données très importants à prendre en compte lorsque vous regardez un tube.

Les spécifications des tubes sont-elles importantes?

C’est une question souvent posée et la réponse courte est peut-être, peut-être pas. Si vous utilisez un NOD en tant qu’unité autonome sans laser infrarouge (IR) supplémentaire / énergie lumineuse, comme à des fins d’astronomie, alors un tube avec des points de données élevés dans l’ensemble fera plus pour vous qu’un système moins performant. . Remarquez que je n’ai pas dit FOM – comme je l’ai dit précédemment, FOM n’est pas la solution idéale dans un système, même s’il convient de le noter.

Maintenant, un humain peut-il faire la différence entre un tube 30 SNR et un tube 37 SNR? Pas dans tous, mais dans les conditions d’éclairage les plus sombres. Même dans ce cas, peut-être pas, selon la vue du spectateur. Vous pouvez chasser les spécifications du tube NOD jusqu’à ce que vous soyez bleu dans le visage, et en réalité ne gagnez rien d’autre que du temps et de l’énergie perdus. Allez avec ce que je liste ci-dessous comme modèle pour les spécifications de tube, et essayez de ne pas trop s’enrouler autour de l’essieu à leur sujet.

Pour un couche mince Gen 3 système de bons nombres à partir de la rédaction de cet article serait comme suit:

• Photocathode: 1900 ou plus
• EBI: 1,5 ou moins
• SNR: 26,0 ou supérieur
• Résolution centrale: 64 LP / mm
• Halo: 1.0 ou inférieur
• FOM: 1728 ou plus

Passer à un système non filmé, les bons chiffres à partir de sont les suivants:

• Photocathode: 2000 ou plus
• EBI: 1.0 ou inférieur
• SNR: 30,0 ou supérieur
• Résolution centrale: 64 LP / mm
• Halo: 0,8 ou moins
• FOM: 1920 ou plus

Si vous avez des NOD qui présentent la plupart ou la totalité de ces nombres, vous possédez un système très performant.

Si vous utilisez un éclairage infrarouge supplémentaire en conjonction avec des NOD pour la détection et le ciblage, cela augmentera considérablement la capacité d’un système moins performant au point où les spécifications des tubes auront de moins en moins d’importance. Cela est particulièrement vrai à des distances proches de moins de 100 mètres. En termes simples, un laser / illuminateur puissant fera plus pour vous que les spécifications du tube ne le feront presque à chaque fois.

En fin de compte, il s’agit de s’entraîner avec votre équipement et d’entraîner vos yeux à observer votre environnement. Au fur et à mesure que vous passerez plus de temps à utiliser les NOD et à vous y habituer, vous pourrez voir des choses avec un système moins performant que des personnes non formées et peu habituées à utiliser un système plus performant. Si j’étais au volant d’une voiture de Formule 1 haute performance, un pilote de course expérimenté pourrait encore me battre sur une piste dans un tramway simplement parce que je n’ai pas l’expérience pour tirer le meilleur parti de ce véhicule hautement réglé.

Les opinions exprimées dans cet écrit sont les miennes et les miennes seules. La technologie progresse au fil du temps, donc à l’avenir, une partie (ou une grande partie) de ce qui est dit changera et / ou sera mise à jour à coup sûr. Si vous souhaitez plus d’informations, je vous invite à regarder certaines des vidéos informatives que j’ai sur mon Chaîne YouTube SilentSolutions ou assistez à un cours de Greenline Tactical enseigné par moi et Don Edwards.

A propos de l’auteur

Sam Houston est un vétéran de la marine américaine depuis 10 ans, où il a volé à bord d’un avion de surveillance P-3C Orion en tant que technicien de vol et opérateur de capteurs soutenant des opérations de combat dans plusieurs théâtres. En transition vers le secteur civil, il est devenu un opérateur / mainteneur d’UAV qualifié sur les RQ-27, enregistrant plus de 2000 heures de soutien aux forces d’opérations conventionnelles et spéciales en Irak et en Afghanistan, à la fois sur le champ de bataille et à distance, ainsi qu’un capteur de surveillance thermique et électronique. opérateur sur un avion RC-12 soutenant les intérêts américains à l’étranger. Il est actuellement dans la garde nationale de Floride en tant qu’observateur avancé.

Sam possédait et exploitait un service de guide de pourvoirie de chasse au porc NV, emmenant des clients dans les marais et les forêts de Floride pour rechercher, localiser et récolter des porcs sauvages à l’aide de NV et d’optiques thermiques. En 2015, il a été embauché par TNVC et a dirigé les programmes de construction et de réparation de NV Goggle et continue à TNVC en tant que responsable des programmes spéciaux et conseiller technique en vision nocturne. De plus, Sam aide à diriger le programme de formation Night Fighter NV avec Don Edwards chez Greenline Tactical, et travaille pour John Lovell à la Warrior Poet Society en tant qu’instructeur assistant.

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Écrit par Sam Houston