Wartość NETD , wyrażona w milikelwinach , wskazuje zdolność urządzenia termowizyjnego do rozróżniania bardzo małych różnic temperatur. Specyfikacje NETD <20 mK i NETD <15 mK opisują czujniki o szczególnej czułości, zdolne do rozdzielania szczegółów termicznych o bardzo zbliżonej temperaturze. Przy założeniu, że wszystkie pozostałe parametry są takie same, niższa wartość oznacza lepszą czułość i pozwala na uzyskanie bardziej niuansowych obrazów w trudnych warunkach środowiskowych.
Czym jest NETD?
NETD to skrót od Noise Equivalent Temperature Difference (różnica temperatur równoważna szumom).
Wartość ta wyraża najmniejszą różnicę temperatur, jaką system jest w stanie odróżnić od własnego szumu elektronicznego. Gdy dwie powierzchnie mają bardzo podobną temperaturę, czujnik o mniejszej czułości może przedstawić je jako jeden, jednolity obszar. Urządzenie o niższym NETD może jednak lepiej rozróżnić różne niuanse.
NETD nie mierzy minimalnej wykrywalnej temperatury i nie wskazuje bezpośrednio odległości, z której można obserwować zwierzę.
Co oznacza mK?
Skrót mK oznacza milikelwin. Jeden milikelwin to jedna tysięczna kelwina. Ponieważ wartość kelwina jest równa wartości stopnia Celsjusza, różnica 1 mK odpowiada również zmianie o 0,001°C.
Konsekwentnie:
- 20mK odpowiada 0,020 °C;
- 15mK odpowiada 0,015 °C;
- 40mK odpowiada 0,040 °C;
- 50mK odpowiada 0,050 °C.
Liczb tych nie należy interpretować jako absolutnej precyzji pomiaru temperatury. Opisują one zdolność do oddzielenia bardzo małych różnic temperatury w obrazie.
Dlaczego niższa wartość jest lepsza
Szum termiczny i elektroniczny może ukrywać drobne szczegóły. Im niższa wartość NETD, tym mniejsza różnica temperatur jest wymagana, aby szczegół wyłonił się z szumu.
Urządzenie o obniżonej wartości NETD może zatem zaoferować:
- większe oddzielenie podmiotu od otoczenia;
- więcej szczegółów na temat obserwowanych powierzchni;
- bardziej czytelne konspekty;
- lepsze rozpoznanie roślinności i terenu;
- mniej jednorodne obrazy w scenach o niskim kontraście;
- większa skuteczność w warunkach mgły, dużej wilgotności lub lekkiego deszczu.
Zaleta ta staje się szczególnie widoczna, gdy temperatura zwierzęcia i tła jest bardzo podobna.
NETD poniżej 20 mK
Deklarowana wartość NETD <20 mK identyfikuje czujnik termiczny o wysokiej czułości. W sprzyjających warunkach może on wykrywać zmiany temperatury mniejsze niż 0,020 °C.
Ta wrażliwość pomaga w wizualizacji różnych części ciała zwierzęcia, roślinności, gałęzi i ukształtowania terenu. Obiekt nie tylko jawi się jako świetlista sylwetka, ale może również ukazywać niuanse przydatne w rozpoznaniu.
NETD poniżej 20 mK jest już bardzo wysokim poziomem dla urządzenia termowizyjnego przeznaczonego do obserwacji myśliwskich.
NETD poniżej 15 mK
Wartość NETD <15 mK oznacza jeszcze większą czułość. Czujnik może wykrywać różnice temperatur mniejsze niż 0,015 °C w przewidywanych warunkach pomiaru.
W porównaniu z urządzeniem o jasności poniżej 20 mK, poprawa liczbowa wynosi 5 mK. Ta różnica może ułatwić odczyt scen o wyjątkowo niskim kontraście termicznym, ale nie gwarantuje automatycznie wyraźnie lepszej jakości obrazu w każdej sytuacji.
Gdy kontrast jest już duży, na przykład między ciepłym zwierzęciem a bardzo zimnym otoczeniem, różnica między 15 a 20 mK może być mniej zauważalna.
Porównanie 20 i 15 mK
Przy takiej samej rozdzielczości, obiektywie, przysłonie, przetwarzaniu i warunkach testowania, czujnik o NETD mniejszym niż 15 mK powinien odtworzyć więcej gradacji termicznych niż czujnik o NETD mniejszym niż 20 mK.
W praktyce jednak różnica zależy od obserwowanej sceny. Przewaga niższej wartości ujawnia się przede wszystkim:
- o świcie i o zmierzchu;
- w przypadku dużej wilgotności powietrza;
- z mgłą lub mgiełką;
- po deszczu;
- w gęstym lesie;
- gdy gleba, roślinność i zwierzęta mają podobną temperaturę.
Teoretycznie NETD wynoszący 15 mK jest lepszy niż NETD wynoszący 20 mK, ale wartość tę należy porównać w ramach naprawdę równoważnych systemów.
Kontrast termiczny
Kontrast termiczny to różnica temperatur między obiektem a tłem. W zimną noc zwierzę stałocieplne można łatwo odróżnić nawet za pomocą urządzenia o najmniej korzystnej wartości NETD.
Jednak w ciepłe, wilgotne wieczory ziemia, skały, roślinność i dzikie zwierzęta mogą osiągać podobne temperatury. W takich warunkach wrażliwość termiczna staje się szczególnie istotna.
Niższa wartość NETD pozwala na lepsze odwzorowanie drobnych różnic w obrębie sceny, dzięki czemu odczytywanie kształtów i konturów jest łatwiejsze.
Szum obrazu
Szum objawia się niestabilną, ziarnistą lub nieregularną teksturą nałożoną na obraz. Może on powodować rozmycie drobnych szczegółów i powierzchni o podobnej temperaturze.
Bardziej czuły czujnik generuje sygnał termiczny, który łatwiej odróżnić od szumu. Obraz może wydawać się czystszy i bogatszy w etapach pośrednich.
Jednak wynik widoczny na wyświetlaczu zależy również od algorytmów redukcji szumów i przetwarzania cyfrowego wykonywanego przez urządzenie.
Rozdzielczość czujnika
NETD i rozdzielczość mierzą różne parametry. Rozdzielczość, na przykład 384 × 288 lub 640 × 512 pikseli, wskazuje liczbę czułych elementów obecnych w czujniku.
Z drugiej strony, NETD opisuje zdolność rozróżniania małych różnic temperatur. Czujnik może mieć wysoką rozdzielczość, ale gorszą czułość termiczną lub mniejszą liczbę pikseli, czemu towarzyszy bardzo niska wartość NETD.
Ostateczna jakość wynika z równowagi pomiędzy rozdzielczością, czułością, optyką i przetwarzaniem.
Znaczenie celu
Soczewka zbiera promieniowanie podczerwone i skupia je na matrycy. Średnica, jakość soczewki i przysłona wpływają na ilość dostępnej energii cieplnej.
Obiektyw o wysokiej transmisji i korzystnej aperturze pozwala czujnikowi odbierać silniejszy sygnał. Mniej jasny obiektyw może ograniczyć korzyści płynące ze szczególnie niskiego NETD.
Porównując dwa urządzenia, warto wziąć pod uwagę także wartość przysłony obiektywu, często oznaczaną przez współczynnik ogniskowej.
Rola przetwarzania
Po wykryciu sygnał jest przekształcany w obraz widzialny. Kontrast, ostrość, redukcja szumów i poprawa szczegółowości zależą od zastosowanych procesorów i algorytmów.
Urządzenie o nieco wyższym NETD, ale z efektywnym przetwarzaniem, może wytworzyć obraz odbierany jako przyjemniejszy niż model o wyższych parametrach, ale mniej zaawansowanym oprogramowaniu.
Jednak zbyt agresywne przetwarzanie może powodować powstawanie sztucznych krawędzi, eliminować niuanse lub wytwarzać pozornie ostry obraz, który w rzeczywistości zawiera niewiele informacji.
Kalibracja czujnika
Czujniki termiczne okresowo wymagają kalibracji, często nazywanej NUC . Podczas tej operacji urządzenie koryguje różnice w reakcji poszczególnych pikseli.
Kalibracja może być automatyczna, ręczna lub wspomagana przez wewnętrzną migawkę. Skuteczna regulacja pomaga zachować jednorodność obrazu i zredukować szumy.
Czujnik o bardzo niskiej wartości NETD nie będzie w stanie w pełni wykorzystać swoich właściwości, jeśli kalibracja nie będzie prawidłowa.
Warunki pomiaru
Wartość NETD jest wyznaczana w laboratorium w określonych warunkach. Wynik może zależeć od temperatury sceny, apertury obiektywu, częstotliwości, metody pomiaru i konfiguracji systemu.
Dwie wartości deklarowane przez różnych producentów nie zawsze są w pełni porównywalne, jeżeli nie zostały uzyskane tą samą metodą.
Należy również rozróżnić NETD samego czujnika i NETD całego systemu obejmującego czujnik, elektronikę i optykę.
Symbol drugorzędny
W przypadku oznaczeń <20 mK i <15 mK symbol „<” oznacza „mniej niż”. Producent deklaruje zatem, że zmierzona wartość pozostaje poniżej podanego progu.
Dokładna wartość nie jest koniecznie ujawniana. Dwa urządzenia, o których deklarowano temperaturę poniżej 20 mK, mogą zatem mieć różne zmierzone parametry.
NETD i odległość wykrywania
Niska wartość NETD nie determinuje bezpośrednio maksymalnego zasięgu detekcji. Zależy to głównie od ogniskowej obiektywu, rozdzielczości, rozmiaru piksela, warunków atmosferycznych i rozmiaru obiektu.
Czułość termiczna może poprawić oddzielenie obiektu od tła, ale nie zastępuje liczby pikseli potrzebnych do rozpoznania kształtu i szczegółów obiektu.
Wykrycie, rozpoznanie i identyfikacja również reprezentują trzy różne poziomy: dostrzeżenie obecności ciepła nie oznacza jeszcze pewności co do obecności obserwowanego gatunku.
NETD i powiększenie cyfrowe
Powiększenie cyfrowe powiększa piksele już zarejestrowane przez czujnik i nie dodaje nowych informacji. Wraz z powiększaniem, szumy, rozmycia i ograniczenia rozdzielczości stają się bardziej widoczne.
Niska wartość NETD może sprawić, że odcienie będą bardziej czytelne, nie zapobiega jednak utracie szczegółów spowodowanej dużym powiększeniem cyfrowym.
W użyciu łowieckim
Urządzenie o NETD niższym niż 20 lub 15 mK jest szczególnie przydatne do obserwacji dzikiej przyrody w warunkach słabego kontrastu termicznego.
Zwiększona czułość może ułatwić rozróżnianie ciała zwierzęcia, gałęzi, podłoża i roślinności. Nie zastępuje jednak niezawodnej identyfikacji wizualnej i przestrzegania obowiązujących przepisów dotyczących korzystania z urządzeń termowizyjnych.
Przed wyborem konkretnego modelu warto ocenić obraz w rzeczywistych warunkach, w jakich będzie on wykorzystywany, nie opierając się wyłącznie na wartości podanej w karcie technicznej.
Jak porównać dwa urządzenia
Oprócz NETD ważne jest sprawdzenie:
- rozdzielczość czujnika;
- rozmiar piksela;
- średnica soczewki i apertura;
- pole widzenia;
- częstotliwość odświeżania;
- jakość wyświetlania;
- algorytmy przetwarzania;
- odległość wykrywania optycznego;
- ergonomia i autonomia.
Najlepsze urządzenie to niekoniecznie takie, które ma najniższą wartość NETD, ale takie, które oferuje najlepszą równowagę wszystkich funkcji potrzebnych do zamierzonego zastosowania.
Czy wiesz, że?
Różnica liczbowa między 20 a 15 mK wynosi zaledwie 0,005°C. Choć jest to wartość niezwykle mała, może pomóc w odczycie gradientów termicznych, gdy temperatura obiektu i otoczenia jest niemal identyczna.
W podsumowaniu
NETD mierzy zdolność urządzenia termicznego do odróżniania małych różnic temperatury od szumu systemowego. Im niższa wartość, tym większa teoretyczna czułość.
NETD poniżej 15 mK jest nominalnie lepsze niż poniżej 20 mK, szczególnie w scenach o niskim kontraście termicznym. Rzeczywista jakość zależy jednak również od rozdzielczości, optyki, przetwarzania, kalibracji i warunków użytkowania.
Wartość NETD należy zatem uważać za parametr podstawowy, ale nie za jedyne kryterium oceny kamery termowizyjnej lub lunety celowniczej.
