История невидимости и будущее камуфляжа

В 2004 году армия США совершила колоссальную ошибку. Она представила новый цифровой камуфляж, способный работать во всех средах (UCP, Universal Camouflage Pattern). Спустя несколько месяцев в один день разгорелась война в Ираке, и каждый солдат на земле узнал правду: пытаясь работать в каждой ситуации, UCP не справился ни с одной.

К сожалению, гонка вооружения, в рамках которой пытались создать узор камуфляжа, который будет работать, была обречена на фиаско. В 2012 году The Daily назвал это «5-миллиардным snafu» (SNAFU это акроним, который можно дословно перевести так: «ситуация под контролем: все летит в …»). В рамках вышеуказанной гонки, которая официально называлась Army’s Camouflage Improvement Effort, были запрошены камуфляжи сотен дизайнеров, из которых были выбраны четыре финалиста. Спустя четыре года (и миллионы долларов) армия, кажется, определилась с победителем.

Четыре финальных камуфляжа были созданы Brookwood, Crye Precision, Kryptek и ADS Inc. с Guy Cramer

На этом задержки не прекратились. По последним слухам решили отменить весь маскарад камуфляжей. Однако армия просто приняла MultiCam, цифровой камуфляж, сделанный Crye Precision, в качестве временного варианта, тем самым признав, что универсальный камуфляж не работает как нужно.

Долго сказка сказывается да не скоро дело делается. В декабре Конгресс внес законопроект, который блокировал бы армию целиком, если та не примет новый проект камуфляжа. К 2018 году этот же законопроект блокировал бы все Министерство обороны. Политики, кажется, устали тратить деньги на бесконечные проблемы. Пресс-секретарь Уильям Лэер в ответ на вопросы, что же происходит, смог сказать только, что «армия взвешивает разные варианты и учитывает законодательные ограничения».

Среди обвинений в некомпетентности и бюрократической волокиты затесался и тот факт, что военные технологии развиваются крайне быстро, и никто не может предсказать наверняка, какой камуфляж понадобится завтра. Растущая область военной науки, несмотря на всю пыль в наших глазах, все еще очень молода. И миллиарды долларов, выброшенные на ветер, не приносят ожидаемого эффекта.

История невидимости

У современных камуфляжей относительно короткая история. Когда появились современные военные действия (18 век), то есть когда появилась винтовка дальнего действия, в моду вошли темно-зеленые или серые камуфляжи. К началу Первой мировой войска в полный рост экспериментировали с «ослеплением», то есть чтобы трудно было уловить цель, тогда судно, на расстоянии. Вскоре техника вовсю использовалась людьми.

Солдат Первой мировой войны, 1917 год

На заре Второй мировой войны возникли отличительные современные камуфляжи с почковидными пятнами, и очень быстро разлетелись по миру. К концу войны художники даже экспериментировали с оптическими моделями, которые могли обмануть глаз, заимствуя идеи из кубизма и оп-арта.

В конце 1970-х армия США представила новый и непопулярный узор под названием «двойная текстура», который положил начало «цифровому» камуфляжу сегодняшнего дня. «Дуал-текс» использовал идеальные цветные квадраты, чтобы сразу имитировать два узора: один крупный и один большой, эффективные на разных расстояниях.

Солдат Второй мировой войны

К 1990 году началась разработка узоров на компьютере, а вместе с ней и возрождение научных исследований. Американский офицер Тимоти О’Нил, «дедушка современного камуфляжа», разработал маленькие цветные квадратики на камуфляже, которые могли обмануть глаз, смотрящий на солдата или грузовик, поскольку сливали их с фоновой сценой.

Почему пиксели работают лучше, чем традиционные пузыри? Потому что пиксели лучше имитируют фрактальные узоры, которые наши глаза интерпретируют как белый шум. Если смотреть на такой «цифровой» камуфляж, глазам просто не на чем зафиксироваться.

Камуфляж «дуал-текс»

Однако глаз — это сложный анатомический предмет, и воссоздать один оптический трюк для миллионов солдат в бесконечном числе условий просто невозможно. В результате, кустарная промышленность независимых подрядчиков и инженеров получила рост, и каждый из них представил свой уникальный вариант камуфляжа, в том числе и четыре финалиста конкурса.

Найдите на указанной ниже фотографии людей.

Некоторые из этих компаний отказались от комментариев, когда ресурс Gizmodo выявил желание с ними пообщаться, скорее всего, потому что объявление победителя еще нескоро. Однако Гай Крамер, CEO  Hyperstealth Biotechnology Corp, дизайнер камуфляжей для армий в Иордании и Афганистане, а также один из четырех финалистов конкурса, был достаточно любезен, чтобы ответить на некоторые вопросы.

Использование недостатков зрения

Как объяснил Крамер, цифровые камуфляжи пытаются использовать передовые оптические уловки, чтобы запутать мозг и выпустить тело из цели, вместо того, чтобы просто «слить» его с окружающим пейзажем. «Вы не можете просто заляпать краской стену и назвать это камуфляжем», — говорит он. — «Мы не пытаемся создать случайность. Мы хотим, чтобы мозг интерпретировал узор как часть фона».

Такого рода визуальная хитрость — сложная задача. Она включает в себя представления о науке цвета, анатомии человеческого глаза и даже логистику создания узора. И она все еще не совершенна. Давайте разберем самый интересный провал американской армии: UCP.

Собственно, UCP

Все цифровые камуфляжи состоят из двух слоев: микроузоры (пиксели) и макроузоры (формы объединения пикселей). Если масштабы макроузоров будут слишком малы — как и случилось с UCP — возникнет оптическое явление под названием изолюминация, окрашивание тщательно построенной модели камуфляжа в массу яркого цвета. Другими словами, на дистанции такой костюм можно разглядеть с легкостью. Как видите, это стало одной из крупнейших проблем UCP.

А как насчет цвета? В 2004 году, когда армия США представила UCP, выяснилось, что во всем узоре нет ни капли черного цвета. Дело в том, что черный не встречается в природе — так пояснили официальные представители. Но Крамер полностью не согласен. Черный и коричневый необходимы для имитации тени. Финальная картина Крамера в рамках конкурса включала «границу яркости», тонкую черную линию вдоль макро и микроузоров, которая обманывает глаз, скрывая формы.

«Если у вас не будет хотя бы процента такого в камуфляже, он будет выглядеть плоским, поскольку нет эффекта глубины», — объяснил Крамер. — «Это стало хорошим уроком».

Экономия масштаба

В армии США сейчас более полумиллиона солдат, а напечатать и пошить униформу на каждого из них уже само по себе является сложной задачей. Важно и то, что камуфляж «разбивает» контур тела солдата в местах вроде запястий, коленей и голеностопных суставов.

Как и полосы тигра, расположенные перпендикулярно их конечностям, эти визуальные «разрывы» помогают скрыть анатомию человеческой цели. Когда рулон камуфляжной ткани будет разрезаться на миллионы униформ, может быть сложно предугадать, где именно окажутся эти разбиения.

Пример изолюминации

Кроме того, наш мозг очень хорошо распознает узоры — если мы видим одну фигуру дважды, мы сразу понимаем, что что-то произошло. Крайне важно, чтобы левая и правая части единой картины не совпадали. «У многих узоров такая проблема», — говорит Крамер. — «Мозг увидит аномалию на правой части груди, и если он увидит очень похожий рисунок на левой части груди, то сразу соединит точки и скажет, вот, теперь я вижу верхнюю часть человеческого тела».

Та самая граница яркости

Успеху Крамера частично поспособствовали его навыки создавать узоры, соответствуя всем этим сложным критериям. Он является пионером в области алгоритмической конструкции камуфляжа. Вместо того, чтобы полагаться на собственный мозг в проектировании узоров, он написал программу, которая генерирует настоящие геометрические фракталы. Фракталы — это математические узоры, которые повторяются в любых масштабах.

Вот почему узоры Крамера использовались везде, от винтовок до вертолетов (не говоря уж о 2,5 миллиона униформ). Поскольку они скалируются, они способны спрятать как человека, так и целое здание.

Всевозможные испытания

Искусство испытания этих узоров почти всегда важнее, чем сам дизайн — и этот процесс Крамер знает хорошо, поскольку целых десять лет помогал армии испытывать узоры. В том числе и запутывание лучших снайперов армии тысячами фотографий.

В Военной академии США в Вест-Пойнте испытуемые, в том числе и лучшие снайперы с совершенным и даже лучше зрением, просматривали слайды за слайдами с замаскированными солдатами в разных средах. Огромное количество изображений. От пустынь до болот, любые погодные условия, любые расстояния до цели (узор должен быть одинаково хорош). Статистика показала, что было 900 испытуемых, 45 сред и 120 000 точек данных.

Важной частью процесса тестирования была не только скорость определения визуальной аномалии, а также скорость определения места, где на самом деле залег солдат. Миллисекунды на принятие решений могут иметь значение, учитывая то, что среднестатистическому снайперу нужно от 12 до 30 секунд на идентификацию цели.

Шагом-арш

В конце августа из Ливии внезапно отослали команду американских спецназовцев. Дело в том, что группа террористов похитила десятки орудий и устройств из грузовиков. Как это повлияет на камуфляж? Максимально.

Наряду с пулеметами и лазерами рейдеры выкрали устройство, которое в конечном счете может принести столько же ущерба, что и первые два типа устройств: специальные очки ночного зрения, фиксирующие коротковолновый инфракрасный свет — в спектре SWIR. Стоимостью 45 000 долларов за штуку, эти очки позволяют солдатам видеть на уровне 1 мкм длины волны, где цвета сливаются в белую массу. Другими словами, это делает камуфляж совершенно бесполезным. Единственная пара в безопасности хранилась в руках американской армии. Больше нет.

«Теперь плохие парни бегают с такой же технологией», — объясняет Крамер.

Возникли соответствующие вопросы: поскольку враги изменили каналы поставок военной техники, армия США не может быть уверена, что те ребята видят именно то, что хочет видеть армия США.

Мы прошли длинный путь от каменно-серого или полевого камуфляжа 19 века. Мы даже успели отойти от расцветок 60-70 годов, когда с одним узором можно было решить множество конфликтов за десять лет. Современное вооружение меняется крайне быстро, и даже когда Минобороны берет на рассмотрение одну модель, нет гарантий того, что в следующем году не появится новая.

Однако в разработке находятся многие интересные концепты, в том числе и с использованием метаматериалов.