Jak działa termowizja i czym różni się od noktowizji

Termowizja to widzenie ciepła: długofalowego promieniowania podczerwonego, które każdy przedmiot wysyła po prostu dlatego, że ma temperaturę — a nie światła widzialnego, które się od niego odbija. Kamera termowizyjna nie potrzebuje lampy, lampy błyskowej ani księżyca, bo obiekt świeci sam.

Ta jedna różnica tłumaczy prawie wszystko: w czym termowizja jest doskonała, gdzie jest bezużyteczna i dlaczego tyle kosztuje.

Światło odbite i światło wysyłane

Oko i zwykły aparat działają na świetle odbitym. Gasisz lampę i scena znika, bo nie ma się już od czego odbijać.

Tymczasem wszystko, co jest cieplejsze od zera bezwzględnego, także wysyła promieniowanie. Im cieplejsze, tym więcej wysyła i tym krótsze są fale. Gwiazda o temperaturze 5800 K ma maksimum w świetle widzialnym — dlatego ją widzisz. Człowiek o temperaturze 310 K ma maksimum przy około 9,5 mikrometra, czyli głęboko w podczerwieni, niewidocznej ani dla ciebie, ani dla twojego telefonu.

Termowizja to czujnik zbudowany dokładnie pod to pasmo, zwykle od 8 do 14 mikrometrów. Skieruj go na ciemny pokój, a pokój dalej tam będzie — narysowany własnym ciepłem.

Jak to wygląda

Nie jak zdjęcie. Obraz termowizyjny to siatka odczytów temperatury pomalowana fałszywym kolorem: legenda, nie fotografia. Ciepłe wychodzi jasno albo pomarańczowo, zimne ciemno albo niebiesko — zależnie od wybranej palety.

Rozdzielczość jak na standardy fotograficzne jest niska: ręczny przyrząd ma zwykle 160×120 albo 320×240 pikseli, przy 48 megapikselach w telefonie. Od razu widzisz, że coś ciepłego tam jest. Często nie widzisz, co to jest.

Kontrast zależy nie od oświetlenia, tylko od różnicy temperatur. Mroźną nocą człowiek na polu jest nie do przeoczenia. W upalne popołudnie, gdy ziemia nagrzała się do temperatury skóry, ten sam człowiek niemal znika.

Termowizja to nie noktowizja

To najczęstsza pomyłka, a obie technologie zawodzą w przeciwnych warunkach:

• Noktowizor wzmacnia to niewielkie światło widzialne i bliską podczerwień, które już są. Daje rozpoznawalną scenę — twarze, napisy, teren — ale potrzebuje choć trochę światła i nie radzi sobie w całkowitej ciemności, we mgle i w dymie.
• Termowizja rejestruje wysyłane ciepło. Działa w absolutnej ciemności i przebija się przez dym, pył i lekką mgłę. Nie odczyta napisu, nie rozpozna twarzy i nie zajrzy przez szybę.

Gdzie naprawdę się przydaje

• Budownictwo. Braki w ociepleniu, przeciąg przy ramie okiennej, wilgoć w ścianie, przebieg ogrzewania podłogowego. Tej roboty nie zrobi nic innego.
• Elektryka. Poluzowany zacisk grzeje się na długo przed awarią, więc przegląd rozdzielnicy znajduje jutrzejszą usterkę już dziś.
• Mechanika. Łożyska, hamulce, przeciążone silniki, zapchane chłodnice.
• Poszukiwania i przyroda. Ciepłe ciało na zimnym tle to najczystszy sygnał w obu technologiach.
• Straż pożarna. W dymie działa wyłącznie termowizja, dlatego ma ją każdy nowoczesny zastęp.

Czego nie potrafi

Patrzeć przez ścianę. Widzi powierzchnię ściany. Ciepła rura za tynkiem pojawia się tylko dlatego, że powoli nagrzewa tynk nad sobą — rozmyto, z opóźnieniem i słabo.

Patrzeć przez szybę. Na tych długościach fali szkło jest nieprzezroczyste i zachowuje się jak lustro. Skieruj kamerę na okno, a sfotografujesz samego siebie.

Mierzyć błyszczącą powierzchnię. Polerowany metal odbija podczerwień, więc pokazuje temperaturę tego, co się w nim odbija. Dlatego termografowie naklejają kawałek matowej taśmy i mierzą na niej.

Działać w telefonie bez przystawki. W telefonie nie ma mikrobolometru, więc żadna aplikacja tego nie zrobi. Pisaliśmy o tym w termowizja w telefonie.

Czym więc jest aplikacja termowizyjna?

Ostatnim krokiem łańcucha bez trzech pierwszych. Prawdziwy przyrząd mierzy temperaturę, a potem maluje te liczby fałszywym kolorem. Aplikacja zaczyna od malowania: bierze jasność zwykłego obrazu z aparatu i przepuszcza ją przez te same palety — Iron, Rainbow, Arctic.

Tam, gdzie jasność i ciepło przypadkiem się pokrywają, efekt jest przekonujący: para nad kubkiem, gorąca krata laptopa, słońce za firaną. Tam, gdzie się nie pokrywają, to po prostu efekt kolorystyczny — a każda aplikacja twierdząca, że mierzy temperaturę, kłamie.

Thermal Camera to uczciwa wersja tego pomysłu: dwadzieścia efektów liczonych na urządzeniu, HUD oznaczający najjaśniejszy i najciemniejszy punkt kadru, i nigdzie ani jednej wartości temperatury — bo twój iPhone nie potrafi jej podać.