ВИЗУАЛИЗА́ЦИЯ ИЗОБРАЖЕ́НИЙ

ВИЗУАЛИЗА́ЦИЯ ИЗОБРАЖЕ́НИЙ, по­лу­че­ние ви­ди­мых изо­бра­же­ний про­стран­ст­вен­но­го рас­пре­де­ле­ния не­ви­ди­мых элек­тро­маг­нит­ных из­лу­че­ний, по­то­ков за­ря­жен­ных и ней­траль­ных час­тиц, зву­ко­вых, те­п­ло­вых, элек­трич., маг­нит­ных и др. по­лей. При этом яр­кость и цвет ка­ж­до­го эле­мен­та ви­ди­мо­го изо­бра­же­ния од­но­знач­но со­от­вет­ст­ву­ют про­стран­ст­вен­но­му рас­пре­де­ле­нию плот­но­сти мощ­но­сти из­лу­че­ния или др. фи­зич. па­ра­мет­ров (тем­пе­ра­ту­ры, на­пря­жён­но­сти, дав­ле­ния и пр.). На­ря­ду с не­по­сред­ст­вен­ным ви­зу­аль­ным на­блю­де­ни­ем ис­поль­зу­ют и др. ме­то­ды ре­ги­ст­ра­ции и циф­ро­вой об­ра­бот­ки оп­тич. изо­бра­же­ний, в т. ч. с при­ме­не­ни­ем ком­пь­ю­те­ра.

В. и. да­ёт важ­ную ин­фор­ма­цию о фор­ме, внутр. струк­ту­ре, ме­сто­рас­по­ло­же­нии ис­сле­дуе­мых объ­ек­тов, не­ви­ди­мых с по­мо­щью обыч­ных оп­тич. уст­ройств из-за силь­но­го по­гло­ще­ния из­лу­че­ния ок­ру­жаю­щей сре­дой, не­дос­та­точ­но­го раз­ли­чия оп­тич. ха­рак­те­ри­стик этих сред и объ­ек­тов и т. п. В. и. по­зво­ля­ет так­же оп­ре­де­лить про­стран­ст­вен­но-вре­менны́е ха­рак­те­ри­сти­ки (уг­ло­вую на­прав­лен­ность, фа­зу, спектр) ис­точ­ни­ков не­ви­ди­мых из­лу­че­ний и по­лей (напр., ИК-ла­зе­ров, ге­не­ра­то­ров СВЧ-из­лу­че­ния и др.). В. и. не­об­хо­ди­ма и для вос­ста­нов­ле­ния обыч­ных оп­тич. (или иных) изо­бра­же­ний, пе­ре­да­вае­мых на даль­ние рас­стоя­ния в сис­те­мах те­ле­ви­де­ния и ра­дио­ло­ка­ции.

Из-за боль­шо­го раз­ли­чия ко­эф. по­гло­ще­ния, рас­сея­ния и от­ра­же­ния для ви­ди­мо­го из­лу­че­ния и для не­ви­ди­мых элек­тро­маг­нит­ных волн (ра­дио-, ИК-, СВЧ-, УФ-, гам­ма-из­лу­че­ний), для по­то­ков мик­ро­час­тиц, зву­ко­вых волн ви­зуа­ли­зи­ро­ван­ные изо­бра­же­ния су­ще­ст­вен­но от­ли­ча­ют­ся от обыч­ных ви­ди­мых изо­бра­же­ний. Это раз­ли­чие свя­за­но не толь­ко с ти­пом из­лу­че­ния, но и с ме­то­дом ви­зуа­ли­за­ции. Од­на­ко ко всем ви­зуа­ли­зи­рую­щим ус­трой­ст­вам предъ­яв­ля­ют­ся оди­на­ко­вые тре­бо­ва­ния, по­сколь­ку по­лу­чен­ные с их по­мо­щью изо­бра­же­ния долж­ны быть со­гла­со­ва­ны с осн. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми че­ло­ве­че­ско­го гла­за: по­ро­го­вой и кон­тра­ст­ной чув­ст­ви­тель­но­стью, ди­на­мич. диа­па­зо­ном, про­стран­ст­вен­ным и вре­менны́м раз­ре­ше­ния­ми.

Для В. и. обыч­но ис­поль­зу­ют­ся разл. ви­ды лю­ми­нес­цен­ции: фо­то-, рент­ге­но-, ка­то­до-, хе­ми­лю­ми­нес­цен­ции. Од­на­ко ка­че­ст­во изо­бра­же­ний при та­кой ви­зуа­ли­за­ции не очень вы­со­кое по яр­ко­сти све­че­ния (<100 кд/м²), про­стран­ст­вен­но­му раз­ре­ше­нию (<10 мм^–1) и об­ще­му ко­ли­че­ст­ву не­за­ви­си­мых эле­мен­тов изо­бра­же­ния (<10⁴), что не по­зво­ля­ет в пол­ной ме­ре ис­поль­зо­вать пре­дель­ные воз­мож­но­сти че­ло­ве­че­ско­го зре­ния. Наи­бо­лее вы­со­кое ка­че­ст­во В. и. обес­пе­чи­ва­ют ка­то­до­лю­ми­нес­цент­ные эк­ра­ны совр. цвет­ных те­ле­ви­зо­ров, в ко­то­рых про­межу­точ­ные элек­трон­ные изо­бра­же­ния пре­об­ра­зу­ют­ся в ви­ди­мые, близ­кие по яр­ко­сти и цве­ту ис­ход­ным оп­тич. изо­бра­же­ни­ям.

Ус­пеш­но раз­ви­ва­ют­ся др. спо­со­бы В. и., осо­бен­но в ИК-об­лас­ти из­лу­че­ния. Наи­бо­лее вы­со­кие чув­ст­ви­тель­ность (до 10^–11 Вт/см²) и про­стран­ст­вен­ное раз­ре­ше­ние (≈30 мм^–1) обес­пе­чи­ва­ют элек­трон­но-оп­тич. пре­об­ра­зо­ва­те­ли и при­бо­ры ноч­но­го ви­де­ния. В этих уст­рой­ст­вах пер­вич­ные ИК-изо­бра­же­ния с по­мо­щью фо­то­ка­то­дов пре­об­ра­зу­ют­ся в элек­трон­ные изо­бра­же­ния, ко­то­рые уси­ли­ва­ют­ся за счёт ус­ко­ре­ния элек­тро­нов в элек­трич. по­ле и ви­зуа­ли­зи­ру­ют­ся на ка­то­до­лю­ми­нес­цент­ном эк­ра­не. В даль­ней ИК-об­лас­ти для В. и. ис­поль­зу­ют­ся те­п­ло­ви­зо­ры (см. Те­п­ло­ви­де­ние), у ко­то­рых по­ро­го­вая чув­ст­ви­тель­ность до­хо­дит до 10^–7 Вт/см², что со­от­вет­ст­ву­ет раз­но­сти тем­пе­ра­тур отд. уча­ст­ков этих объ­ек­тов до 0,05–0,1 К при от­но­си­тель­но вы­со­ком про­стран­ст­вен­ном (>10 мм^–1) и вре­мен­нóм (< 0,1 с) раз­ре­ше­ни­ях. Ко­неч­ные изо­бра­же­ния (напр., ли­цо или др. час­ти че­ло­ве­че­ско­го те­ла) мож­но пред­ста­вить в ус­лов­ных цве­тах, со­от­вет­ст­вую­щих оп­ре­де­лён­ным тем­пе­ра­ту­рам. В том же спек­траль­ном диа­па­зо­не ис­поль­зу­ют­ся ме­нее чув­ст­ви­тель­ные, но бо­лее де­шё­вые фо­то­при­ём­ные уст­рой­ст­ва с хо­ле­сте­рич. жид­ки­ми кри­стал­ла­ми, а так­же фо­то­хром­ные ма­те­риа­лы. В бли­жай­шей ИК-об­лас­ти при­ме­ня­ют­ся ме­то­ды не­ли­ней­ной оп­ти­ки (па­ра­мет­рич. пре­об­ра­зо­ва­ние изо­бра­же­ния из ИК-об­лас­ти в ви­ди­мую), а так­же го­ло­гра­фич. ме­то­ды.

В ядер­ной фи­зи­ке для ви­зуа­ли­за­ции тра­ек­то­рий за­ря­жен­ных час­тиц вы­со­ких энер­гий (>100 МэВ) при­ме­ня­ют­ся раз­лич­ные тре­ко­вые де­тек­то­ры час­тиц. В электро­фо­то­гра­фии для ви­зуа­ли­за­ции элек­тро­ста­ти­че­ских по­лей на по­верх­но­сти по­лу­про­вод­ни­ков или ди­элек­три­ков ис­поль­зу­ют за­ря­жен­ные час­ти­цы кра­ся­ще­го ве­ще­ст­ва, соз­даю­щие скры­тое фо­то­изо­бра­же­ние. Маг­нит­ные по­ля ви­зуа­ли­зи­ру­ют с по­мо­щью же­лез­ных опи­лок или в по­ля­ри­зо­ван­ном све­те на ос­но­ве Кер­ра эф­фек­та. Для ви­зуа­ли­за­ции ме­ха­ни­че­ских на­пря­же­ний в разл. объ­ек­тах ис­поль­зу­ют по­ля­ри­зо­ван­ный свет (ме­тод фо­то­уп­ру­го­сти) и ме­тод го­ло­гра­фи­че­ской ин­тер­фе­ро­мет­рии. Ви­зуа­ли­за­цию аэ­ро- и гид­ро­ди­на­мических по­то­ков осу­ще­ст­в­ля­ют с по­мо­щью ин­тер­фе­рен­ци­он­ных, лю­ми­нес­цент­ных и те­не­вых ме­то­дов. Ме­то­ды ви­зуа­ли­за­ции ульт­ра­зву­ка ос­но­ва­ны на де­фор­ма­ции по­верх­но­ст­но­го рель­е­фа жид­ко­стей, ди­фрак­ции све­та на ультра­зву­ке, те­п­ло­вом воз­дей­ст­вии ульт­ра­зву­ко­вых волн на жид­кие кри­стал­лы и др.