Оптика и зрение человека под водой

Качество изображения объекта и подводная дальность его наблюдения характеризуется несколькими факторами. Прежде всего, это степень контраста силуэта предмета на окружающем фоне.

Зрительная система «человек-фотокамера с пленкой — телевизионный комплекс» определяется минимальной величиной контраста, которую они могут уловить.

Данная величина называется пороговым контрастом. Водная среда за счет большого количества взвешенных частиц сильно снижает контраст видимых и фотографируемых предметов. Контраст объекта зависит от его собственных характеристик и положения в водной толще, от оптических свойств среды и степени освещения поверхности воды.

Качество и дальность подводного наблюдения, визуального и фотографического, в значительной степени определяется степенью поглощения лучистой энергии и ее рассеянием.

Угол зрения объективов под водой при использовании объективов с разным фокусным расстоянием

Для того чтобы получить четко различимое изображение фотографируемого предмета под водой, объектив наземной камеры должен быть обязательно отделен от воды воздушной прослойкой. Но это ведет к определенным искажениям на фотографии.

В случае использования оптического плоскопараллельного иллюминатора лучи света попадают на линзы объектива, предварительно преломившись в его стекле. Из-за этого происходит уменьшение угла зрения оптической системы. Объект съемки на фотографии получается более крупным, что говорит об увеличении фокусного расстояния объектива.

Кроме этого, обычный плоскопараллельный иллюминатор бокса приводит к оптическим искажениям в различных точках поля изображения.

Таким образом, при применении в данном случае объектива с фокусным расстоянием на земле 35-мм, под водой мы получим — 47 мм, соответственно, 37-мм — 50 и 28 мм — 37 мм. В свою очередь изменение фокусного расстояния неизбежно влияет на масштаб получаемого изображения. Это очень важная особенность. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше размер кадра.

Оптическая схема фотосъемки (киносъемки) под водой с применением плоскопараллельного иллюминатора (слева) или системы корректирующих линз

В ряде случаев может возникнуть необходимость компенсировать этот недостаток за счет увеличения расстояния до объекта съемки. Однако если на воздухе данные действия не вызовут затруднений, то под водой неизбежно снизятся возможности в получении качественной фотографии, что связано с увеличением рассеяния и ослабления световых лучей.

Поэтому необходимо максимально приблизиться к объекту съемки. В этом фотографу помогают короткофокусные объективы и специальные оптические насадки. Они позволяют увеличить глубину резкости, контрастность изображения. А вынос вверх или вбок импульсного осветителя на 30—40 см в сторону объекта еще больше приблизит вас к хорошей подводной фотографии.

Использование плоскопараллельного иллюминатора ведет к появлению еще одной неприятности, получившей название «хроматическая аберрация». Ее суть заключается в том, что лучи света различных длин волн, падающие под одним углом на поверхность стекла, преломляются под различными углами.

Наименьшее отклонение у красных лучей, наибольшее — у фиолетовых. Причем наблюдается прямая зависимость: чем больше угол падения луча, тем больше различие в углах преломления. В результате мы имеем так хорошо знакомое многим фотографам, работающим с боксами, ухудшение качества изображения по границам кадра.

Важное значение с точки зрения искажения снимаемого объекта имеет такая характерная особенность объектива, как угол зрения. У штатных и широкоугольных оптических систем первого уровня этом недостаток менее выражен, поэтому их чаще используют в портретной подводной фотографии.

При наличии Zoom-объектива необходимо выходить на фокусные расстояния, укладывающиеся в параметры указанного класса объективов.Среда, в которой фотографу приходится работать, подвержена и оптическим искажением, получившим название «явление рефракции» (мнимое изображение).

Дело втом, что все предметы под водой кажутся увеличенными и приближенными к наблюдателю примерно на ⅓ истинного расстояния до них. Если использовать на маске плоскопараллельные стекла, то изображение искажается.

Световые лучи, падающие перпендикулярно на стекло, при прохождении через него и воздушный слой подмасочного пространства до глаз человека дважды преломляются на пути. Относительно правильное восприятие объектов под водой достигается практикой.

Решить данную проблему помогают специальные корригирующие стекла. Если снять маску под водой, изображение объектов становится расплывчатым и неясным. Это связано с тем, что преломляющая способность глаз человека (коэффициент преломления 1,3) примерно такая же, какуводы (коэффициент 1,33).

Поэтому лучи отраженного света, проходя через воду и попадая в незащищенный от нее глаз, практически не преломляются. В этом случае изображение фокусируется за его сетчаткой, как при дальнозоркости.

Угол зрения оптической системы на границе воздух-вода показывает изменение его величины в воде по сравнению с воздушной средой примерно на ⅓ в сторону уменьшения. Фото А. Чикина

Явление рефракции или несоответствие размеров виденного человеком под водой, предмета его истинным геометрическим параметрам

Огромное, во многом решающее значение в наземной, а в подводной фотографии особенно, играет освещение и правильная его постановка. По роду источников оно бывает естественным, искусственным и смешанным.

Под водой все эти виды освещения задействованы в арсенале фотографа, нужно только уметь манипулировать ихзначением, но это зависит от мастерства.