标题: [原创]浅谈吉恩系MS独眼系统(Mono-Eye)
klinchisy



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发表于 2008-2-22 13:41  资料  短消息  加为好友 
[原创]浅谈吉恩系MS独眼系统(Mono-Eye)

独眼巨人,这已成为吉恩MS的称号。无数的人为吉恩公国军MS炙红的独眼而陶醉,然而,你了解独眼系统吗?请见下文分解。

http://www.youtube.com/v/RMn9DXa8qkI&rel=1&border=0

一、独眼系统的历史
U.C.0030年代后半时期卡诺姆公司(Khanom。U.C.0080年,卡诺姆加入了AE。作为AE中的光学器械制造企业的核心企业而十分活跃,主要负责宇宙观测器械以及空间测距器械的开发、AE系MS用摄像眼的生产等工作。)为机动重机用摄像系统的开发做出了贡献,其成为了日后的MS所采用的“独眼”的原型。卡诺姆公司U.C.0073年,参与了MS用摄像系统“独眼”的开发。实现了直径40cm的独眼用镜片的研磨技术,解决了使用镜片捕捉的影像的综合表示技能的难题,为独眼系统的完成做出了贡献。
独眼系统的MS应用历史可以追溯到一年战争前。这种系统曾简便地用于吉恩的吉恩尼克公司(Zeonic)的作业用机体上,而后(充足的实验与论证后)广泛地用于军方试作机。MIP公司制造的试作机MIP-X1和吉恩尼克公司制造的ZI-XA3是已知的最早安装此系统的机体(一说是MS-04,而ZI-XA3(MS-01)并未安装),而MS-02和MS-03从未公开所以无法确认它们是否安装了此系统。
U.C.0074年2月,MS-05完成,并被正式命名为扎古。其头部拥有一个单眼的探测系统,里面装备了大口径的电视摄像系统,以及激光测距仪,红外线探测系统等等。这个单眼能够进行180度的旋转,而头部的旋转范围则是260度。另外为了防止死角的产生,机体外部还装备了12台辅助摄像机。MS-05B的头部设计应用了从MS-01时代开始的多年的技术沉积,作为MS的复合视觉认知探测通信系统这无疑是一种相当洗练的设计。MS-05B的头部由单眼主摄象机和多个复合感应器构成,该结构被MS-06以后的MS所延续。

QUOTE:

MS-05的头部

二、光学部分
1.基本原理:
如同照相机或摄像机一样,独眼系统的光学镜头同样是最重要的部分,视觉系统的众多重要性能都是由这部分决定的。
下面简单介绍下光学镜头的原理:
镜头,简单来说,其实就是一个凸透镜,也是基本的几种光学仪器之一。

QUOTE:

简单的光路图,画笔手绘

上图是最简单的单凸透镜的光路图,利用几何光学知识易理解,但仍做些说明:图中的物体,就是实际的物体(如可想象成一部联邦吉姆);凸透镜就是红色独眼上的凸透镜,当然,上图中镜面表面弧度经过了夸张。
根据光的直线传播和折射定律,我们可知,平行于主光轴(即图中水平线)的光线,经过凸透镜时偏折方向为焦距方向(图中光线1),而穿过凸透镜中心的光线方向不变(光线2)。而他们的交点就是物体的像所在的地方。
如果在像所在的位置放上一个光屏(如白纸或者白板),我们就能看见一个缩小、倒立的像(吉姆),而这里如果设置光感器材接收,如CCD或CMOS的话,我们就可以捕捉到光学信号了,这点我们将在后面进行说明。

2.“红眼”问题
关于独眼系统的眼睛呈现红色这个问题,首先,我们复习些物理知识:
A.光是电磁波,频率不同表现为颜色不同。
B.不同波长在电磁波(光),在折射时,折射率是不同的,故而偏折的角度不同。
C.两列同方向、频率一致的光在特定条件会发生干涉现象中“相消”,即这一频率光都消失了(这么说是非常不严格的,但便于理解)

根据相关的物理光学理论,可得出初步推测结论:
如果不采取任何措施的话,一部红蓝白相间的吉姆的各种颜色光就会分成前后几层成像(就是前面那张图的像出现很多个,一种颜色一个,而且在不同的深度),从而导致成像模糊不清。
为此,光学上有一种技术叫做“增透膜”:即在透镜表面均匀涂一层很薄的物质(通常为氟化镁),使得某种或某几种频率(颜色)的光大量透过,而某些中颜色的光几乎无法透过,这样虽然损失了彩色性,但是大大增强了清晰度。(关于增透膜的详细原理,这里就不多做介绍了,欢迎和我交流)
官方对于独眼系统的颜色没有过多的解释,所以我YY般地合理判断:
独眼系统之所以在正常状况下仍显红色,是因为采用增透膜,使得非红色光大量透射,而红色类光大量反射所致。

三、光电感应部分
如果说前面的光学部分描述的是人视觉的晶状体的话,那么现在要介绍的光电感应部分就是人视觉的感光神经细胞。
由于UC世界的设定基本延续了现实世界的技术,所以我们研究目前的数码产品。常用的感光技术有两种:CCD与CMOS。
    电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过处理,可以传输到驾驶舱内的显示屏上,提供给机师摄像头所接受的信号。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的吉姆的画面。

QUOTE:

CCD感光元器件

互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

四、复合传感器部分
套复合传感器包括电磁波部分和激光通信部分。
1.电磁波部分
被动式探测的传感器作用类似雷达,可以感知大范围的电磁波,包括不同的传感器系统,用于探测不同频率的电磁波,不仅可以作为短距离内(推测地球圈约3Km、宇宙约5Km)友方双向通信和约20Km范围内接收母舰信号,还可以提升对敌侦查级别和距离。
主动式雷达其原理是发出高能出射雷达波,探测出米诺夫斯基粒子环境中的EMC效应(Electro Magnetic Compatibility 电磁相容性)。使用主动式雷达可以测量距离、目标方位和速度:
A.测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成目标的精确距离。
B.测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。
C.测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同,两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时,雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
由于发射雷达波信号,机体很容易被敌人发现。由此此类系统的应用是在敌人反应并组织抵抗前突袭。

2.激光通信的发送接收信号终端部分
激光是一种方向性极好的单色相干光。利用激光来有效地传送信息,叫做激光通信。激光通信系统包括发送和接收两个部分。发送部分主要有激光器、光调制器和光学发射出口。接收部分主要包括光学接收天线、光学滤波器、光探测器。要传送的信息送到与激光器相连的光调制器中,光调制器将信息调制在激光上,通过光学发射天线发送出去。在接收端,光学接收天线将激光信号接收下来,送至光探测器,光探测器将激光信号变为电信号,经放大、解调后变为原来的信息。
由于激光在大气中传播过程中,受大气和气候的影响比较严重,云雾雨雪尘埃等会妨碍光波传播。而且由于激光束有极高的方向性,这给发射和接收点之间的瞄准带来不少困难。为保证发射和接收点之间瞄准,对设备的稳定性和精度提出很高的要求,所以在不断移动、震动的实战中应用较少。

独眼系统还自带一个小型探照灯,可以传送莫尔斯电码。

QUOTE:

五、机械部分
那么现在我们就来讨控制眼球转动的肌肉。
与高达头部系统不同的是,独眼系统的主光学镜头可以移动。而根据移动的幅度、方式等大体可分为三类:
1.吉恩尼克水平式:主光学传感器(主镜头)固定在一个滑轨系统上使得传感器能够自由地在滑轨上转动,从而扩大了可视角。而转动的水平角度为正负90度,即前向180度范围;竖直角度为上下正负10度,即20度范围,加之机体头部的转动和俯仰,可基本覆盖前方区域。

2.兹玛德十字式:在陆地上,可作战范围基本处于水平线附近,所以上下20度的可视范围能基本满足,而进入宇宙后,立体720度的空间就对机体要求了更高级的可视性。为适应宇宙战而开发的机体,兹玛德公司特别对吉恩尼克水平式进行了改装。将光学传感器同时安装在相互垂直的两条轨道上,可以使大魔作出“抬眼”“低眼”这样的动作,极大的扩大了机师的视野,更加适合宇宙作战。

3.水中环绕式:见过龟霸或者魔蟹航行模式的人都知道,此时的MS是呈一种头前脚后的俯式姿势。为了更加准确、迅速的掌握机体后方情况,同时也是为了水下机体可以观察到处于自己上方水域的舰只,独眼系统被安装到了环形轨道而非之前的圆弧轨道上,可以使光学镜头在头部做360度旋转,其形象代表即是MSM-07魔蟹。

QUOTE:

从左至右依次为:吉恩尼克水平式、兹玛德十字式和水中环绕式

其他特殊结构:
A.MS-09R2的独眼系统,从MS-09系列的二次元十字轨道变为了可三次元运动的球形关节结构,进一步扩大了视野,更加适合宇宙战。
B.MSN-02吉恩号的独眼系统可认为十字式的变体,即竖直轨道延长到头顶甚至后脑,使其拥有了吉恩MS前所未有的视野。
C.为了扎布罗作战而试作的几款机体采用了独特的“人”字型轨道,其中MSM-04N Agguguy,更是采用大量独眼,组成复眼,提高了索敌能力。
D.MSM-10双面魔蟹独眼系统轨道更加复杂,为前后双“六”字型,其独眼运动速度也是公国军中最高的之一。

QUOTE:

从左至右依次为:MSN-02吉恩号十字型变体、MSM-04G玖阿格“人”型结构、MSM-04N阿格改复眼结构和MSM-10双面魔蟹前后双“六”型

六、其他应用
独眼系统的应用远远不知如此,据称吉恩的爱美号(MAN-08)所采用的主要武器——BIT浮游炮(Funnel),其浮游炮攻击单元Bits本身装有独立的Mono Eye光学摄影系统。

QUOTE:

MAN-08爱美号的攻击单元BIT,图中BIT上枪口附近的圆盘就是摄影机转盘,转盘里的小圆环就是摄影机

因为单一的镜头无法测量物体在空间中的相对位置,所以独眼系统对于测定特定物体距离的摄影方法为独眼双位置拍照再进行叠加处理(类似3D电影),后来,有些机动兵器拥有两个或更多的独眼系统从直接获得可观景深的视觉,例如AMX-004卡碧尼在头部安装了两套独眼系统。


参考文献:
光学,赵凯华、钟锡华,北京大学出版社
MS高达设定启示录,MediaWorks
中关村数码网数码相机专区
Gundam Officials,讲谈社
HGUC模型说明书,Bandai
独眼巨人:首次配备于实战的MS-吉恩公国军MS-05系列,Snakex28&David Lee,机动战士联盟MSL
ANAHEIM JOURNAL翻译版,闪电伯爵,机动战士联盟MSL
百度百科——雷达、激光通信

特别鸣谢:
RebirthMeteor、死神再临、Queller、David Lee、KenRB、闪光的哈萨维@GP
Mr.Wang、JimRaynor@MSL
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发表于 2008-2-22 14:53  资料  短消息  加为好友 
……何其华丽的参考阵容……不错,改的基本到位了!

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发表于 2008-2-23 02:02  资料  短消息  加为好友  添加 Mr.Wang 为MSN好友 通过MSN和 Mr.Wang 交谈
水中机应该提一下阿盖及那几个贾布罗作战用试制品的,相当独特的一系列轨道单眼机体
还有那张三种设计的对比图前两张都是DOM的

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klinchisy



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发表于 2008-2-23 12:47  资料  短消息  加为好友 


QUOTE:
原帖由 Mr.Wang 于 2008-2-23 02:02 发表
水中机应该提一下阿盖及那几个贾布罗作战用试制品的,相当独特的一系列轨道单眼机体
还有那张三种设计的对比图前两张都是DOM的

中间是大魔的 第一张肯定不是。是我从大图上截取的,是MSM-03战蟹的内部。虽说是战蟹,但是同样是吉恩尼克水平式的。

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Mr.Wang (美髯公)



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GOGG的单眼是┻型的,最好还是换用最经典的渣古来当代表吧

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五機械部分的第一張圖不是吉恩尼克水平式吧,圖仍然是Dom頭部的内部結構

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逆袭の小夏

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发表于 2008-2-23 15:21  资料  短消息  加为好友  QQ
我提个建议:楼主是不是可以再补充个吉恩号的例子

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klinchisy



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QUOTE:
原帖由 Mr.Wang 于 2008-2-23 15:11 发表
GOGG的单眼是┻型的,最好还是换用最经典的渣古来当代表吧

好的 我那资料是扫描版的,正好扎古的那个在页中间,不清楚,我再找找清晰的换上。

QUOTE:
原帖由 JimRaynor 于 2008-2-23 15:19 发表
五機械部分的第一張圖不是吉恩尼克水平式吧,圖仍然是Dom頭部的内部結構

第一张确实不是扎古、老虎的经典式的,但是确实是水平式,和大魔十字还有些区别。
不过我去找扎古经典的水平式的图了。

QUOTE:
原帖由 逆袭の小夏 于 2008-2-23 15:21 发表
我提个建议:楼主是不是可以再补充个吉恩号的例子

多谢,建议收下了。吉恩号可以认为是兹玛德十字式的变种,即竖直轨道一直延续到头顶。我将添加到兹玛德的后面作为特别注释。

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发表于 2008-2-23 23:04  资料  短消息  加为好友  添加 Mr.Wang 为MSN好友 通过MSN和 Mr.Wang 交谈
渣古头部的图推荐使用大龙UCHG系列的图,十分清楚

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klinchisy



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发表于 2008-2-24 13:16  资料  短消息  加为好友 


QUOTE:
原帖由 Mr.Wang 于 2008-2-23 23:04 发表
渣古头部的图推荐使用大龙UCHG系列的图,十分清楚

惭愧,没找到UCHG设定的图。
不过还是找到了个扎古

今次更新:
机械部分:
3种大类别结构的图、5种特殊结构中后四种的图
另求MS-09F2三次元运动的球形关节结构的示意图或者内构图,多谢!

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Mr.Wang (美髯公)



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这两张图如何?



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klinchisy



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很清晰,多谢王先生

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charamuro



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很厉害的一篇文章,独眼就是吉翁的象征!!

顺便问一下,加萨C这样的阿克西斯的机体,它们的独眼算什么方式?

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持镰者 (Yes,you got it.)

其颜若何,月射寒江


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一样,可以说比军用MONO还返祖一点。军用MONO是工业用发展来,加刹直接就是工业用军用化

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哈雷路亚



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发表于 2009-10-17 23:40  资料  短消息  加为好友 

图挂了,能在补一次么?对独眼比较好奇,想很好的了解下。。

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