Свет в море

Очаковский Юлен Ефремович

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] .

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.

30

Хроматическая аберрация — искажение изображения, возникающее из-за различия в преломлении световых волн разной длины.

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.