студия дизайна

Группа ученых из университета Карнеги-Меллона разработала новую систему головного света для автомобилей. Вместо обычных фар в ней используется цифровой проектор, изображение на котором формируется с помощью специальной видеокамеры и микропроцессора. Проектор освещает пространство перед автомобилем таким образом, что большинство капель или снежинок просто не попадают в лучи света, что значительно улучшает видимость дороги.

Каждый водитель знает, как тяжело ехать ночью в плохую погоду, причем дело даже не в скользком дорожном покрытии и отражениях в лужах и на гололеде. Даже мощные фары в таком случае не спасают, поскольку значительная часть их света уходит на капли дождя и снежинки, так что водитель видит перед собой не столько освещенную фарами дорогу, сколько сплошную стену искрящихся осадков. Команда ученых, которую возглавляет профессор Сринаваса Нарасимхан (Srinivasa Narasimhan), разработала экспериментальную систему фар, которая «выключает» освещение частиц дождя и снега, но сохраняет освещение дорожного покрытия и объектов вдоль дороги.

Сердцем новой системы является цифровой проектор, выступающий в роли фары, и спаренная с ним скоростная видеокамера. Эта камера снимает точное изображение светового поля, создаваемого проектором, за счет светоделящей полупрозрачной пластины. Когда частицы осадков попадают сверху в поле зрения проектора и камеры, изображение этих частиц в свете проектора попадает с камеры в компьютер, который вычисляет скорость и траекторию каждой частицы в отдельности. Используя эти данные, проектор выборочно затемняет точки на матрице, чтобы свет не попадал на капли и снежинки. Они продолжают падать, но лучи фар больше не отражаются от них в глаза водителя. Остальные лучи проектора продолжают светить мимо, хотя в верхней части луча водитель все равно будет видеть капли, пока они не будут захвачены камерой и выключены из освещения.

По результатам эксперимента с новой системой головного освещения для автомобилей оказалось, что использованная камера эффективно отслеживает частицы осадков на расстоянии 3-4 метров от источника света. Время реакции на каждую новую каплю, попавшую в поле действия камеры и проектора, составляет порядка 13 миллисекунд – за это время проектор выключает освещение на предполагаемой траектории капли. Быстрое переключение ячеек матрицы в проекторе позволяет полностью исключить эффект стробоскопа – освещение дорожного покрытия в глазах водителя выглядит вполне обычно.

Само собой, постоянное выключение тех или иных ячеек в проекторе для затемнения осадков снижает общую яркость освещения дороги. Тем не менее, снижение яркости оказывается сравнительно небольшим, а преимущества с лихвой окупают эту потерю. Даже при сильном дожде капли составляют всего 2-3 % от объема воздуха, так что снижение яркости, теоретически, не должно быть более этих 2-3%.

По имеющимся данным, новая система позволяет «скрыть» из поля зрения фар до 70% капель дождя в лабораторных условиях, воссоздающих движение автомобиля в бурю на скорости 30 км/ч. При возрастании скорости до 100 км/ч этот показатель (доля скрытых частиц осадков) снижается на 15-20%. Кроме всего прочего, новая технология также может использоваться в системах автоматического вождения автомобиля без участия живых водителей.

По материалам сайтов GizMag и Wired.