Объектив под водой

Измерение прозрачности производится при помощи белого диска (диска Секки). Диск опускается в воду на тросе, имеющем отметки через каждый метр. Глубина, на которой он перестает различаться наблюдателем, носит название «глубины видимости». Но для подводных съемок гораздо важнее «горизонтальная видимость», которая в среднем на 40% меньше глубины видимости. Глубина видимости связана с цветом воды.

Океанская вода, характеризующаяся наибольшей прозрачностью, имеет голубой цвет, менее прозрачная прибрежная вода окрашена в голубовато-зеленоватый цвет, а мутная речная вода принимает различные оттенки - от желтоватого до коричневатого. Дальность горизонтальной видимости под водой зависит от прозрачности воды и глубины, на которой ведется измерение. Так, освещенность предметов на глубине 10 м в 3-4 раза меньше, чем у поверхности

Световой режим под водой на любых глубинах зависит от освещенности поверхности моря, которая определяется положением солнца относительно горизонта, состоянием атмосферы, характером облачности, временем года и т. д. Наибольшая освещенность поверхности моря бывает, когда солнце находится в зените. Если солнечный свет проходит через сплошные облака, то до поверхности моря будет доходить рассеянный (диффузный) свет, что значительно снижает освещенность. Чем ближе к горизонту находится солнце, тем меньше света проникает в воду вследствие отражения от поверхности. Интенсивность света в воде, направленного вертикально вниз, постепенно уменьшается до полного исчезновения в результате поглощения и рассеяния. Поглощение света водой может быть частично скомпенсировано применением мощных источников искусственного освещения.

Основным препятствием для получения хороших подводных снимков является рассеяние света. Физический смысл этого явления заключается а том, что каждый элементарный объем воды или взвешенные частицы не только поглощают часть световой энергии, но и отражают ее в разных направлениях. Свет, отраженный от этих частиц, попадает на соседние частицы и, в свою очередь, отражается от них.

Таким образом, возникает многократное рассеяние света в воде. Интенсивность превращения прямого света в рассеянный зависит от прозрачности воды, т. е. от количества взвешенных в ней частиц. В конечном счете рассеяние света в воде приводит к образованию «светового тумана» между объективом камеры и объектом съемки. Это можно пояснить следующим примером.

Если смотреть на предметы сквозь пучок света, проникающий в комнату с пыльным воздухом сбоку от наблюдателя, то эти предметы будут различаться плохо. Действие этой световой завесы сказывается прежде всего на снижении контрастности рассматриваемых объектов. В силу этого явления под водой следует снимать из затененных мест так, чтобы пространство между объективом и предметом съемки было в тени, а сам объект был хорошо освещен. При этом влияние световой дымки будет значительно уменьшено.

Цвет и цветовая коррекция

Луч белого света разлагается призмой на спектр цветов - от красного до фиолетового. Каждый из этих цветов отличается соответствующей длиной световой волны, измеряемой в миллимикронах (ммк), нанометрах (нм) или ангстремах (А)¹.

Видимая глазом часть спектра лежит в пределах между 700 нм (на красном конце спектра) и 400 нм (на фиолетовом). Любой источник белого света излучает свет, представляющий смешение лучей различных цветов, а значит и волн различной длины.

Поглощение и рассеяние света в воде неодинаково для световых волн разной длины. Это происходит вследствие того, что вода действует как светофильтр, в котором световые волны большей длины поглощаются в большей степени, чем коротковолновые. Процессы рассеяния света в воде происходят в обратном порядке. Волны большей длины рассеиваются меньше, чем поглощаются, а волны меньшей длины рассеиваются сильнее. Поглощение длинноволнового излучения в воде настолько сильно, что оно меняет спектральный баланс света, прошедшего сквозь толщу воды, в сторону преобладания сине-зеленых лучей. Так, в солнечный день при безоблачном небе в океанской воде красный цвет полностью исчезает уже на глубине 12-15 м, а желтый - на глубине 55-60 м, В воде внутренних морей красный свет поглощается уже на глубине 5-7 м, а желтый -15 м. Спектральное поглощение света водой зависит и от собственного цвета воды. Мутная вода рек лучше пропускает желтый цвет, а голубоватая морская вода оказывается наиболее прозрачной для голубых и зеленых лучей. При естественном освещении удовлетворительные по цветопередаче снимки в морской воде можно получить на глубине, не превышающей 3-5 м. Нарушение цветового баланса в подводной фотографии может быть в значительной мере исправлено применением светофильтров.

Светофильтры дают возможность исправлять спектральный состав света как при естественном, так и при искусственном освещении. Известно, что нарушение цветового баланса нарастает с увеличением длины пути прохождения света в воде. Эффект от применения светофильтров в воде заключается в том, что при правильном их подборе достигается примерно равное ослабление света для всех световых воли спектра за счет совокупности двух факторов - длины пути света в воде и характера пропускания света фильтром. Подбор корректирующих светофильтров является сложной задачей, которая решается многочисленными пробными съемками с разными фильтрами в данном водоеме и на данной глубине.

Однако известен и ряд общих положений. Так, применение желтого или оранжевого светофильтров ЖС-18 или ОС-12 при съемках в мутной воде дает некоторое увеличение контраста и дальности видимости.

При съемках на цветную пленку применение корректирующих цветных светофильтров позволяет приблизить спектр света на глубине к спектру солнечного света, на который рассчитана пленка ДС (дневного света). Это дает возможность снимать при естественном освещении на глубинах 8-10 м.

Отрицательной стороной применения корректирующих светофильтров является сильное ослабление света, вызывающее необходимость увеличения экспозиции, а это не всегда возможно из-за сравнительно невысокой светочувствительности цветных пленок.

Интересно отметить, что способность глаза различать цвета под водой значительно выше, чем возможности объективов и пленки. Часто при съемке под водой фотограф наблюдает красочное богатство подводного пейзажа, а на пленке получаются довольно серые цвета.

Практически можно подбирать светофильтры для цветовой коррекции визуально. Так, при съемке под водой зеркальными камерами в боксах, конструкция которых позволяет крепить светофильтры снаружи иллюминатора объектива, можно на глаз подбирать фильтры, дающие наиболее правильную цветопередачу. Но при таком способе трудно учитывать спектральную характеристику самой цветной пленки, так как различные пленки чувствительны (сенсибилизированы) к разным участкам спектра неодинаково и могут отличаться по цветочувствительности от восприятия глазом.

Поляризация света

Физическая оптика рассматривает свет как особый вид электромагнитной энергии, воспринимаемый органом нашего зрения - глазом. Естественный свет представляет собой электромагнитные колебания, беспорядочно меняющие свое направление. Такой свет принято называть неполяризованным (рис. 9). Луч света, в котором колебания в каком-то направлении ослаблены, называется частично поляризованным. Если же колебания распространяются только в плоскости, параллельной направлению луча, свет является поляризованным и характеризуется плоскостью колебаний.

Рис. 9. Направление колебаний в лучах света: а - естественном; б - частично поляризованном; в - поляризованном

Плоскость поляризации света проходит также через луч, но она перпендикулярна плоскости направления колебаний.

Свет, отраженный от поверхности воды, всегда частично поляризован. Степень поляризации света при отражении от зеркальной поверхности любого диэлектрика зависит от угла, под которым лучи направлены к этой поверхности относительно нормали. По закону Брюстера полная .поляризаци света наступит при условии