Текст книги "Свет в море"

Автор книги: Виталий Войтов

Соавторы: Олег Копелевич,Юлен Очаковский
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 11 страниц)

Исследования, проведенные О. А. Соколовым на подводной лодке «Северянка», показали, что в поверхностных слоях моря дальность видимости снизу в прозрачных водах может достигать величины 100 м и более.

При изучении оптических свойств вод морей и океанов видимость погружаемых в море объектов используется весьма широко.

Первые попытки оценить прозрачность морских вод производилась с помощью погружавшихся в море дисков. В большинстве океанографических экспедиций и сейчас еще используют для определения относительной прозрачности стандартный белый диск (диск Секки). Понятие «относительная прозрачность» употреблено нами не случайно. Хотя глубина исчезновения диска зависит главным образом от прозрачности воды, она не определяет количественно ту физическую величину прозрачности, о которой мы говорили ранее. Несмотря на это, измерения с помощью диска позволяют в определенной степени судить об оптических свойствах вод различных морей и океанов. Здесь нас больше интересует вопрос видимости диска под водой. Почему наблюдатель перестает его видеть?

Прежде всего – видимый контраст между диском и фоном. Коэффициент яркости стандартного белого диска примерно равен 0,80. По уже известной нам формуле определим величину действительного контраста между диском и морем:

Чем глубже в море погружается диск, тем больше этот контраст ослабевает. Контраст, который будет видеть наблюдатель, зависит от двух величин: показателя ослабления ε (т. е. от прозрачности воды) и глубины z, на которой в данный момент находится диск, т. е.

K_B = 0,39∙10^-εz

Другими словами, чем мутнее вода и тем самым больше значение ε, тем меньше глубина, на которой видимый контраст достигает величины порога контрастной чувствительности глаза (т. е. 0,02) и наблюдатель теряет способность видеть диск.

Казалось бы, по этим двум формулам очень легко точно рассчитать глубину исчезновения не только белого диска, но и вообще любого предмета, задавшись значениями действительного контраста и показателя ослабления. Однако мы совершенно не учитывали ряд моментов, отрицательно влияющих на видимость: изменения угловых размеров диска при его удалении от наблюдателя, уровня освещенности с глубиной и волнения на поверхности моря.

Рассмотрим влияние каждого из этих факторов подробнее.

Специально проведенные экспериментальные исследования показали, что если угловые размеры рассматриваемого предмета становятся меньше 1°, то величина порога контрастной чувствительности резко возрастает. Диаметр стандартного диска 30 см, и на глубине 17 м его угловой размер равен 1°. Но в прозрачных водах диск может быть виден гораздо дальше. Поэтому, для того чтобы результаты наблюдений действительно соответствовали видимости диска в данных водах, необходимо соблюдать определенное соотношение между размерами диска и глубиной его исчезновения. Так, в очень прозрачных океанских водах, где диск виден до глубины 50–55 м, его диаметр должен быть около 1 м.

Большое влияние на видимость подводных объектов вообще, и в частности диска, оказывают условия освещения. Они определяют как яркость объектов, так и фона, на котором те проектируются. Известно, что с падением уровня яркости способность зрения различать контраст ухудшается. То же самое происходит и в случае значительного увеличения яркости. При наблюдении диска более важным является первое, так как с очень большими яркостями наблюдателю здесь не приходится иметь дела. Поэтому, чтобы правильно оценить глубину исчезновения диска, измерения производят тогда, когда поверхность моря достаточно хорошо освещена.

Обычно очень мешает свет, отражающийся от поверхности моря и попадающий в глаз наблюдателя. Кроме того, даже небольшое волнение на поверхности моря также резко ухудшает видимость. Из-за различия в крутизне волн световые лучи, идущие от диска, по-разному преломляются, переходя из воды в воздух, и изображение диска все время мелькает.

Все эти неблагоприятные факторы могут в значительной степени исказить данные измерений глубины видимости диска и затруднить сопоставление результатов, полученных в разных морях и океанах. Существует ряд правил, которые надо соблюдать, работая с диском.

Так, измерения всегда ведутся с теневого борта, чтобы не мешали блики от света, отраженного поверхностью моря. При волнении больше трех баллов наблюдения вообще не проводятся.

Иногда, чтобы избавиться от этих бликов, за диском наблюдают через зачерненный изнутри ящик, частично погружая его под поверхность моря.

На рассвете и в сумерки наблюдения не проводят, а приурочивают их к светлому времени суток.

В метеорологии существует понятие «метеорологическая дальность видимости». Под этим обычно понимают расстояние, начиная с которого под воздействием дымки утрачивается видимость черного объекта, проектирующегося на фоне неба и имеющего на расстоянии дальности видимости угловые размеры не менее 20 минут.

В оптике моря, хотя и гораздо реже, чем в метеорологии, встречается такое понятие, как «гидрологическая дальность видимости». Правда, строгого определения его не существует. Иногда под этим подразумевается глубина исчезновения стандартного белого диска, а иногда черного.

Американские гидрооптики гидрологической дальностью видимости считают расстояние, на котором первоначальный контраст уменьшается до 1/50 своей величины. Для измерения гидрологической дальности они предложили устройство, состоящее из двух соосных дисков, один из которых белый, а другой, меньшего диаметра, – серый. Расстояние по вертикали между дисками (регулируемое с палубы судна) подбирается так, чтобы яркость их казалась одинаковой для наблюдателя, стоящего на палубе. Естественно, при этом белый диск находится глубже серого. Зная коэффициенты отражения обоих дисков и разницу в их глубине нахождения, нетрудно рассчитать гидрологическую дальность видимости.

Интересные наблюдения можно проводить и с черным диском.

Существует очень простая формула, позволяющая по глубине его исчезновения довольно точно определить величину показателя ослабления ε.

Эта формула имеет вид:

где z_чд – глубина исчезновения черного диска (м); ε – показатель ослабления направленного излучения (м^-1); П – порог контрастной чувствительности глаза.

Если величину П принять равной 0,02, то

Такой метод определения показателя ослабления называют методом черного экрана.

Изучение видимости под водой представляет собой один из интереснейших и практически важных вопросов оптики моря.

Оптика моря и подводная съемка

Фотокамера опускается на дно

В 1893 г. в заливе Баньюль-сюр-Мэр на Средиземном море французскому ученому Луи Бутану удалось получить первые подводные фотоснимки. Специально для съемки под водой он сконструировал фотокамеру – громоздкое сооружение, погружавшееся на морское дно и управлявшееся водолазом (рис. 55).

В то время снимки делались на неудобных мокроколлодийных пластинках; не было ни легких фотокамер, ни достаточно сильных малогабаритных источников света. Поэтому после Луи Бутана предпринимались лишь единичные попытки фотосъемки под водой, а написанная им в 1900 г. книга «La Photographie sous Marine» («Подводная фотография») оставалась мало известной широкому кругу читателей.

Массовое увлечение подводной фотографией началось лишь в 30-х годах, когда появились малоформатные фотоаппараты, работающие на кинопленке. Для съемок на мелководье используется обычный фотоаппарат, заключенный в водонепроницаемый корпус с выведенными наружу через сальники ручками управления. Фотографирование на больших глубинах, куда человек не может проникнуть даже в глубоководном скафандре, осуществляется с помощью автоматических фотокамер.

Хотя конструкцию подобной камеры Луи Бутан разработал еще в 1899 г., технические возможности того времени не позволили ему использовать изобретение на практике.

Лишь в 1940 г. американцам Юингу, Вайну и Ворзелю удалось получить первые удачные фотографии морского дна на большой глубине. Во время войны их фотокамера успешно использовалась для поисков затонувших судов. В послевоенные годы метод подводного фотографирования начал широко применяться для геологического и биологического изучения морского дна. Это дает возможность ученым детально рассмотреть микрорельеф поверхности дна, выяснить характер слагающих его осадков, обнаружить выходы коренных пород. Следы ряби на морском дне, запечатленные на фотографии, служат доказательством наличия придонных течений. Морские «зверюшки», попавшие в поле зрения объектива, позволяют биологам судить о качественном и количественном составе донной фауны и условиях ее обитания. Фото– и киносъемка являются, пожалуй, единственным средством для изучения следов жизнедеятельности донных животных, не сохраняющихся обычно в дночерпательных и траловых пробах.

Рис. 55. Первые подводные фотосъемки

Быстро вырос мировой рекорд глубины погружения подводной фотокамеры. В 1951 г. американский ученый Давид Оуэн получил фотографию дна океана с глубины 5500 м. Его соотечественнику Гарольду Эджертону в 1959 г. удалось сфотографировать морское дно на глубине 8500 м. Советский исследователь Н. Л. Зенкевич, опустив фотокамеру на дно желоба Кермадек в Тихом океане глубиной 9960 м, получил лишь неясные фотографии мути, так как дно желоба было целиком покрыто жидким илом, в который, по-видимому, полностью погрузилась фотокамера. Удачные фотографии океанского дна Зенкевич получил в Тихом океане на глубинах до 6150 м. Им была сконструирована и изготовлена двухобъективная подводная фотокамера для стереоскопической съемки морского дна. Помимо объемности изображения стереофотографии дают возможность увидеть гораздо больше деталей, нежели обычные фотоснимки. На рис. 56 показано скалистое дно, почти лишенное осадочного покрова. Лишь в небольших углублениях видны скопления белого глобигеринового песка. На поверхности дна лежит несколько крупных офиур. Обычные приборы для взятия проб грунта с такого дна приходят, как правило, пустыми.

Стереоскопические фотоустановки конструкции Зенкевича, успешно использовавшиеся в экспедициях Института океанологии, дали весьма ценный материал морским геологам и биологам.

Рис. 56. Фотография океанского дна на глубине 1335 м (снимок сделан в рейсе «Витязя» в 1957 г.)

Рис. 57. Преломление световых лучей при переходе через поверхность заметно искажает пропорции подводных объектов

Если открыть любую книгу, посвященную фото– и киносъемке под водой или подводному телевидению, мы обязательно обнаружим главу, в которой рассказывается об оптических свойствах водной среды и законах распространения света в воде.

Умение разобраться в особенностях прохождения света через морскую поверхность и его распространения в толще моря оказывается совершенно необходимым как при съемке объектов через поверхность моря, так и при фотографировании камерой, погруженной непосредственно в воду.

При съемке через поверхность преломление световых лучей, проходящих из воды в воздух, может заметно исказить пропорции подводных объектов и расположение их относительно друг друга (рис. 57). Преломление словно поднимает все погруженные в воду предметы выше их истинного положения. Этот эффект тем заметнее, чем под большим наклоном поверхности идут лучи. Абсолютно плоское дно на мелководье, снятое через поверхность, на фотографии будет выглядеть вогнутым: в центре кадра глубина кажется больше, по краям – меньше.

При цветной фотосъемке отраженный от поверхности моря свет обычно ухудшает цветовой контраст объектов на фотоснимке (рис. 58,1). Законы оптики подсказывают метод борьбы с этим явлением. Ведь мы знаем, что свет, отраженный от поверхности, поляризован, а следовательно, его легко «отсечь» с помощью поляроида. Поставив перед объективом поляризационный светофильтр, мы резко уменьшаем белый фон на нашем снимке, восстанавливая тем самым насыщенность окраски фотографируемых подводных объектов (рис. 58, 2; см. цв. вкл. на стр. 140)

Рис. 58. Отраженный от поверхности свет резко ухудшает контраст объектов на фотоснимке (1). Поляризационный светофильтр позволяет избавиться от вредного влияния отраженного света (2)

Другой способ избавиться от отраженного водной поверхностью света – опустить объектив под воду. Однако если даже оставить в стороне эффекты, вызываемые рассеянием и избирательным поглощением света морской водой, то все равно благодаря разнице показателей преломления воды и воздуха условия подводного фотографирования будут значительно отличаться от условий фотосъемки в воздушной среде.

Внутренность камеры отделена от воды стеклом иллюминатора. Иллюминатор обычно делают плоским, т. е. попадающие в объектив лучи проходят плоскопараллельную стеклянную пластинку, по одну сторону которой находится воздух, а по другую – вода (рис. 59). Такие лучи преломляются дважды: на границе вода – стекло и на границе стекло – воздух. На основании закона преломления можно написать: n_воды ∙ sin φ₁ = n_стекла ∙ sin φ₂ и n_стекла ∙ sin φ₂ = n_{воздуха} ∙ sin φ₃, где n_воды, n_стекла и n_{воздуха} – соответственно показатели преломления воды, стекла и воздуха. Исключив из этих уравнений промежуточную среду – стекло, получим:

где п – относительный показатель преломления воды относительно воздуха. Таким образом, независимо от материала иллюминатора синус угла, под которым луч падает на поверхность иллюминатора из воды, составляет приблизительно лишь 3/4 синуса угла падения луча из воздуха (sin φ₁ = 1/n ∙ sin φ₃ = 0,75 ∙ sin φ₃, так как показатель преломления морской воды относительно воздуха п равен 1,34). Поэтому угловое поле зрения объекта в воде уменьшается. Например, для фотообъектива «Юпитер-12» с углом зрения в воздухе 63° в воде он составит лишь 47°.

Рис. 59. Преломление световых лучей при прохождении через стекло плоского иллюминатора:

φ₁ – угол падения лучей из воды на стекло иллюминатора; φ₂ – угол преломления лучей в стекле; φ₃ – угол, под которым лучи входят внутрь камеры

Преломление световых лучей при переходе из воды внутрь камеры приводит к тому, что в воде все предметы кажутся на 1/4 увеличенными, а расстояние до них на 1/4 короче, чем на самом деле. Такими они представляются ныряльщику в подводных очках (а ведь без них в воде он слеп). Такими же их запечатлеет на фотоснимке объектив через плоский иллюминатор. Определяя расстояние до предмета в воде на глаз, подводный фотограф будет получать резкие снимки, так как и он и фотокамера одинаково ошибаются в расстоянии. При использовании автоматической фотокамеры – объектив следует фокусировать на расстояние, равное 3/4 действительного. Под водой фокусное расстояние объективов как бы увеличивается.

Чтобы уменьшить ослабление водой видимой яркости предмета и размытие его контуров световой дымкой, возникающей благодаря рассеянию, следует снимать подводные объекты с более близкого расстояния. При этом важно иметь достаточно большой угол зрения объектива, с тем чтобы при малых расстояниях до объектива охватить большую площадь. Поэтому при подводной фотосъемке применяют обычно короткофокусные объективы, обладающие широкими углами поля зрения. Их преимущество перед нормальными заключается также в большой глубине резкости, что особенно важно для автоматического фотографирования в толще океана, когда нельзя заранее точно определить расстояние до фотографируемого объекта.

К сожалению, широкоугольный объектив обладает и значительными недостатками. Чем под большим углом падает луч на поверхность стекла, тем сильнее разница в преломлении световых лучей различных длин воли, вследствие чего возникают хроматические аберрации[30]30
  Хроматическая аберрация – искажение изображения, возникающее из-за различия в преломлении световых волн разной длины.


[Закрыть].

С возрастанием угла наклона лучей стекло плоского иллюминатора меньше пропускает свет, в результате края готового кадра затемняются.

Как же избавиться от столь вредного в этом случае преломления световых лучей? Наиболее радикальный способ решить проблему – заполнить водой внутренность фотографической камеры, конечно, не обычного фотоаппарата – ведь стеклянная оптика такого объектива не сможет работать в воде. Показатели преломления воды и стекла отличаются слишком незначительно, и на снимке запечатлевалась бы примерно такая же картина, какую видит в воде ныряльщик без подводных очков. Для практического осуществления этой идеи следует воспользоваться наипростейшей камерой-обскурой с просверленной в металлической пластинке дырочкой вместо объектива. Если все пространство между отверстием и светочувствительной пластинкой, заполнить водой, лучи света, попадающие на пластинку, не будут испытывать никакого преломления.

Хотя с помощью такого устройства можно получать вполне удовлетворительные снимки подводного мира, возможности этой примитивной фотокамеры, конечно, сильно ограничены. А нет ли какого-нибудь другого способа избавиться от преломления лучей? Оказывается, есть. Если использовать систему со сферическим иллюминатором и оптический центр объектива поместить в центре сферы, то большинство лучей, попадающих в объектив и создающих изображение предмета на фотопленке, будет падать на иллюминатор перпендикулярно к его сферической поверхности. Такой луч, как известно, проходит через стекло не преломляясь (ведь если угол падения луча равен 0°, то и угол преломления также окажется равным 0°).

Сферический иллюминатор обладает еще одним преимуществом перед плоским – большей механической прочностью, а это особенно важно для съемок на больших глубинах, где сила давления воды на стекло иллюминатора может достигнуть нескольких тонн.

При использовании сферического иллюминатора оптический центр объектива должен находиться точно в центре сферы. Малейшее перемещение объектива относительно иллюминатора вызывает значительные искажения для лучей, падающих под большим углом.

Поскольку смещение объектива предотвратить полностью невозможно (хотя бы вследствие температурных деформаций), нужно искать, способ избавиться от этих искажений. Американский оптик Е. Торндайк предложил использовать для этого корректирующую линзу.

Для уничтожения хроматических аберраций применяют светофильтры, пропускающие лишь участок спектра, близкий к спектральной чувствительности черно-белой пленки.

Широкое распространение получили оптические системы для подводной фотографии, разработанные известным французским гидрооптиком А. А. Ивановым (рис. 60). Насадки, выполненные по его схеме, позволяют добиться хорошего качества изображения по всему кадру при достаточно широком угловом поле зрения системы. Центровка объектива относительно насадки не требует высокой точности и допускает небольшие смещения объектива вдоль оптической оси и в стороны от нее.

Отличные качества в эксплуатации показывают советские фотообъективы для подводной съемки – «Гидроруссары». Несмотря на большое угловое поле зрения этих объективов, при подводных съемках через плоский иллюминатор они практически не дают искажений. Идея оптической схемы принадлежит ленинградскому оптику профессору М. М. Русинову. Суть ее заключается в том, что система вода – плоский иллюминатор служит как бы одной из линз, а сам объектив рассчитан на исправление ее искажений. Большое достоинство схемы – свободное расположение объектива относительно плоскости иллюминатора.

Рис. 60. Оптическая система А. А. Иванова

1 – иллюминатор – отрицательная линза; А' В' – изображение объекта; 2 – компенсирующая положительная линза; 3 – объектив; АБ – фотографируемый подводный объект;

Дальность фотографирования зависит прежде всего от дальности видимости предметов в воде. Последняя, как известно, определяется несколькими факторами: освещенностью предмета, ослаблением водой его видимой яркости, размытием контуров предмета световой дымкой, вызванной рассеянием.

Возможность фотосъемки при естественном освещении сильно ограничена глубиной. В прозрачных водах при ярком солнечном свете глубина, на которой еще проводят фотосъемку, достигает нескольких десятков метров, в мутных водах уже на очень небольшой глубине нельзя определить, где находится освещенная солнцем поверхность моря.

Чтобы увеличить освещенность фотографируемых объектов, применяют искусственное освещение.

В подводных киносъемках широко используются лампы накаливания. Их питание производится либо по кабелям с поверхности, либо от аккумуляторов, находящихся под водой. Наилучший источник освещения для подводных фотосъемок – электронная импульсная лампа. Она дает короткую и мощную вспышку, причем ее световой поток очень близок по своему спектральному составу к солнечному. Экспозиция при искусственном освещении зависит от чувствительности фотопленки, мощности лампы, прозрачности воды и общего пути света в воде. В случае естественного освещения общий путь света в воде складывается из расстояний от объекта до поверхности и от объекта до фотокамеры (рис. 61). При искусственном освещении этот путь равен сумме расстояний от источника света до. объекта и от объекта до фотокамеры.

Чтобы уменьшить световую дымку, возникающую при рассеянии лучей осветителя в воде, источник света следует поместить как можно ближе к снимаемому объекту. Осветитель располагают обычно под углом к оси съемки с целью избежать прямого освещения среды между объектом и фотокамерой. Предпочтение отдается лампам-фарам, дающим узконаправленный световой поток большой яркости, а не широкоугольным светильникам общего освещения. Справедливость этого вывода подтверждает случай, описанный А. А. Роговым:

«Работая в Рижском порту осенью 1962 г. в воде очень низкой прозрачности, фотографы группы подводных исследований „Союзморниипроекта“ пользовались двумя вспомогательными источниками освещения: подводными светильниками ППС-100, снабженными лампами накаливания в 1000 вт, и подводными фонариками с лампами накаливания в 6 вт. Съемка велась через контейнер, наполненный дистиллированной водой, освещение объекта для съемки было автономным.

Эффект освещения получился неожиданный. Подводный светильник, имеющий мощность почти в двести раз большую, чем фонарь, засвечивая фон между объектом и фотокамерой, создавал световой конус с телесным углом в 120°. Высота конуса в этом случае не превышала 100–150 см, а освещенное предметы из-за сильного рассеяния света плохо просматривались. Луч же света от фонарика, с углом рассеяния не более 5°, освещал на таком же расстоянии предметы довольно хорошо. В отличие от светильника, световой поток фонаря не слепил и не мешал наблюдать снимаемые предметы»[31]31
  А. А. Рогов, Фотосъемка под водой. М., «Наука», 1964.


[Закрыть].

Рис. 61. Общий путь света в воде при фотографировании; А+Б

1 – при естественном освещении; 2 – с помощью искусственного осветителя

Благодаря возрастанию светового фона, ослабляющего контраст предмета, увеличение мощности светильника, используемого для освещения, лишь незначительно улучшает видимость подводных объектов. При оптимальном расположении осветительных приборов с увеличением их силы света в 10 раз дальность видимости возрастает лишь на 15 %.

Некоторые специалисты считают, что между дальностью видимости и дальностью фотографирования существует зависимость: l = 0,5 z, где l – дальность фотографирования, a z – горизонтальная дальность видимости стандартного белого диска. Подводные исследователи неоднократно на практике убеждались, что предметы, отчетливо видимые под водой невооруженным глазом, оказывались неконтрастными на пленке.

А как же быть, если нужно провести фото– или киносъемку в очень мутной воде? Применение всех возможных средств для улучшения качества фотографий позволяет получить удовлетворительные снимки лишь в тех случаях, когда глубина видимости по белому диску не менее чем 1,5–2 м. А ведь существуют водоемы, настолько загрязненные взвешенными частицами и растворенными веществами, что дальность видимости белого диска в них не достигает и 1 м. Вода столь низкой прозрачности встречается обычно в портах, где как раз очень часто возникает необходимость в подводной фотосъемке (повреждения мола, стен причала и т. п.). Инженеры и ученые обошли создавшиеся трудности. Для фотографирования в очень мутной воде они предложили использовать специальные насадки, выполненные в виде усеченных пирамид или конусов, наполненных прозрачной жидкостью или воздухом (рис. 62). В этом случае съемка фактически ведется через тонкий слой мутной воды, находящийся между защитным стеклом и объектом съемки. В качестве прозрачной жидкости используется обычно дистиллированная вода, а также бензин или глицерин. Контейнер жидкостного наполнений легко герметизируется, его просто погрузить на нужную глубину. Однако у него есть недостатки, которыми не обладает воздушный контейнер. Прежде всего при равной площади объекта (и одном и том же объективе) высота водяной пирамиды должна быть на 1/4 больше, чем у воздушной: ведь при съемке через воздух угол поля зрения объектива уменьшаться не будет. Увеличение высоты при равных основаниях приводит к значительному увеличению объема. Например, для съемки подводного объекта площадью 0,6x0,9 м² объем водяной пирамиды должен быть равен 300–350 л.

Рис. 62. Насадки для фотографирования в мутной воде

а – контейнер водяного наполнения;

б – контейнер воздушного наполнения А₁=А₂, но β₁ < β₂ и поэтому H₁ > H₂

Такое количество жидкости трудно сохранять в идеальной чистоте, неудобна и ее транспортировка. Поэтому вместо жидкостных контейнеров нередко используют насадки, изготовленные из монолитных кусков прозрачного органического стекла. Выбор того или иного вида насадки определяется спецификой работ и условиями, в которых проводится съемка; в частности, глубиной нахождения фотографируемых объектов. С помощью насадок удается получать высококачественные снимки предметов даже в очень мутной воде.

Известно, что морская вода ослабляет световые лучи по-разному: в зависимости от длины волны и спектральный состав солнечного света изменяется с глубиной. Мы уже рассказывали о том, к каким неожиданным цветовым эффектам приводит исчезновение красного света из распространяющегося в глубь моря светового потока. Естественно, все эти эффекты проявятся при цветном фотографировании и на пленке. Правда, с некоторой оговоркой. Человеческий глаз различает цветовые тона гораздо лучше, чем фотопленка. Подводные фотографы не раз обнаруживали, что наблюдаемая ими под водой на небольших глубинах гамма желтых, синих и ярко-зеленых красок со множеством промежуточных оттенков на фотоснимке дает лишь расплывчатую сине-зеленую дымку.

Однако можно исправить нарушенный цветовой баланс под водой, применив искусственные источники света. Конечно, и здесь необходимо стремиться к тому, чтобы общий путь света в воде был как можно меньше, так как в противном случае снова станет заметным поглощение водой красных лучей (рис. 63). Даже в очень прозрачной воде для удовлетворительного воспроизведения цветовой окраски подводного объекта общий путь света в воде не должен превышать 5 м.

Рис. 63. Искажение водой истинного цвета объекта. При белом солнечном свете эта морская звезда ярко-красная:

1 – общий путь света в воде – 1 м; 2–4 м

Другой способ восстановить истинные цвета фотографируемого предмета – применение цветных корректирующих светофильтров. Они используются также и при черно-белой фотосъемке, где отсутствие красных лучей, нарушая цветовой баланс, снижает контрастность изображения. Такие светофильтры, поглощая синие и сине-зеленые цвета, одновременно снимают дымку, имеющую голубоватый оттенок. Аналогичную цель преследует съемка на панхроматической пленке, обладающей максимальной цветочувствительностью в оранжево-красной части спектра.

При цветной фотосъемке подводный фотограф обычно имеет дело с цветной пленкой, рассчитанной на спектр солнечного света. Поэтому корректирующий светофильтр должен быть подобран таким образом, чтобы суммарное пропускание света слоем воды (толщина которого равна общему пути света в воде) и светофильтра было неселективно, т. е. не зависело от длины волны. Даже если считать, что общий путь света в воде при съемке всегда одинаков (скажем, 3 м), то и тогда подобрать универсальный корректирующий светофильтр не представляется возможным. Ведь спектральное пропускание света в различных водах различно. Для каждого типа вод должен быть рассчитан свой корректирующий светофильтр: для более мутных – с максимумом поглощения в желто-зеленой части спектра, для более прозрачных – в голубой (рис. 64). В случае искусственных источников цветные светофильтры можно устанавливать и непосредственно перед светильниками.

Применение корректирующего светофильтра значительно уменьшает общее пропускание света: уравнивая цветовой баланс, светофильтр не может прибавить красного света, он лишь уменьшает количество голубого. К тому же не бывает светофильтров со 100 %-ным пропусканием даже в каком-то отдельном спектральном участке

Общее количество света, попадающего на пленку, при применении светофильтра значительно уменьшается. Поэтому в случае недостатка освещенности или тогда, когда требуется большая глубина резкости, корректирующие светофильтры применять нельзя.

Рис. 64. Исправление цветового баланса под водой с помощью корректирующих светофильтров:

1 – чистые океанские воды; 2 – океанские средней чистоты; 3 – чистые прибрежные; 4 – прибрежные средней чистоты; 5 – мутные

А – спектральное пропускание различных вод при общей длине пути света 3 м; Б – суммарное пропускание трехметрового слоя воды и цветного светофильтра (в случае идеальной коррекции суммарное пропускание изображалось прямой линией, параллельной горизонтальной оси)

Цветные светофильтры позволяют значительно увеличить глубину, на которой возможна цветная фотосъемка при естественном освещении. Если без них удовлетворительные по цветопередаче снимки в морской воде можно получить лишь на глубине 3–5 м, то с их помощью легко сделать снимки на глубинах до 20 м.