Подводная фотосъемка проводится в специфических условиях пониженной освещенности и аномального спектрального состава света.
Прозрачность воды зависит от наличия в ней мелких взвешенных частиц, присутствие которых вызывает рассеяние света (дисперсию) и поглощение световой энергии (абсорбцию). От прозрачности воды зависит освещенность объекта, а также его контрастность и видимость с точки съемки. Установлено, что черно-белая фотосъемка при естественном освещении возможна на глубинах до l,5-2Zs, где под Zs понимается глубина исчезновения стандартного диска Секки. На больших глубинах для получения фотоизображений высокого качества необходимо искусственное освещение.
С целью выяснения влияния дисперсии на фотографические характеристики объекта разберем такое понятие, как интервал яркости объекта. Нам представляется удовлетворительной следующая простая интерпретация. Отношение максимальной яркости объекта к его минимальной яркости характеризует величину интервала яркости.
Существует целый ряд концепций о характере изменений интервала яркости объекта под водой. Современные черно-белые фотоматериалы при стандартных режимах обработки способны качественно фиксировать объект с достаточно высоким интервалом яркости.
Поглощение света морской водой различно в зависимости от его спектра: вода является естественным сине-зеленым светофильтром. Вследствие этого правильная цветопередача последовательно нарушается с увеличением глубины. Сначала водой поглощается красный свет (в верхних 3-4 м), затем — оранжевый (в интервале 4-6 м), желтый (на глубине 8-12 м), зеленый (12-20 м), а глубже 30 м все предметы имеют преобладающий зеленовато-голубой оттенок. Цвет объекта является одной из важнейших его характеристик, позволяющих, например, определить распространенные виды животных и растений. По цвету выделяются зоны роста ряда колониальных организмов, разделяются живые и мертвые корковые формы в обрастаниях, определяется характер органического налета на поверхности осадка и т. д. На глубинах свыше 3 м получение фотоизображений с правильной цветопередачей возможно лишь с применением искусственного освещения.
За счет различия показателей преломления воздуха и воды предметы под водой, рассматриваемые через плоскопараллельный иллюминатор или маску, кажутся на 1/4 ближе фактического расстояния и, соответственно, на ту же величину больше. Вследствие этого угол зрения объектива под водой равен 3/4 угла зрения этого же объектива на воздухе.
Ввиду того что прозрачность воды зачастую бывает недостаточной для качественного фотографирования, а также из-за искажений спектральных характеристик слоем воды более 3 м (см. выше), при подводной съемке необходимо сокращать расстояние до объектива. Для получения одной и той же площади изображения необходимо использовать широкоугольные короткофокусные объективы. Однако чем шире угол зрения объектива, тем больше аберрации на краю поля. Документальная же съемка требует качественного изображения по всему полю. Поэтому для сохранения угла зрения под водой и устранения аберраций применяются специальные оптические системы. С 80-х гг. в лаборатории тропических морей Института биологии моря ДВНЦ АН СССР (ныне — лаборатория морских ландшафтов ТИГ ДВО РАН) применяется один из специальных гидрообъективов «Гидроруссар-8А», разработанный в Ленинградском институте точной механики и оптики д. т. н. П. Д. Ивановым (а. с. № 177653). Объектив имеет следующие характеристики: фокусное расстояние под водой — 21,6 мм; относительное отверстие — 1:3,5; угол зрения под водой (по диагонали) — 72°; освещенность по краю кадра относительно центра — 70%; разрешение в центре — 60 лин./мм, на краю — 35 лин./мм. Аберрация объектива при подводной съемке через плоскопараллельный иллюминатор практически устранена. Этот объектив использовался при съемке различных объектов и показал хорошие результаты.
В той же лаборатории разработан, изготовлен и испытан комплекс аппаратуры для подводной фотосъемки, позволяющий получать цветные фотоизображения с высоким разрешением в различных условиях. Аппаратура предназначена для выполнения фотографических планов дна и съемки характерных элементов подводного ландшафта на всех глубинах, доступных исследователю в акваланге.
Для подводной фотосъемки предпочтительны узкоформатные камеры типа «Зенит», «Зоркий», которые более оперативны в работе и обладают большим запасом пленки, чем камеры среднего формата. При использовании специальных осветителей качество изображения вполне удовлетворительно. Запас пленки в таких камерах дает возможность дублировать фотоснимки, что практически уничтожает ошибки экспозиции и позволяет получать гарантированное качество фотоизображений.
Для герметизации аппаратуры с сохранением возможности эффективного управления ею нами была предпринята модернизация стандартных фотобоксов типа КПФ и УКП системы А. Массарского с целью размещения в них камер с широкоугольными объективами «Мир-ЮА» и «Гидроруссар-8А», наиболее пригодных для выполнения подводных фоторабот. Применялись также камеры с объективом «Мир-1» в боксе КПФ без переделки последнего.
Для простоты управления аппаратурой в процессе испытаний были подобраны и приняты стабильные параметры съемки: для каждого типа пленки и режима ее обработки определялись оптимальное значение диафрагмы объектива, мощность осветителя и дистанция съемки.
В качестве источника искусственного освещения под водой целесообразнее всего использовать электронные импульсные лампы. Мощность осветителей зависит от условий и задач фотосъемки и выбирается отдельно в каждом конкретном случае. Для согласования спектральной энергетической отдачи источника освещения и спектральной чувствительности фотоматериала перед источником света размещается светофильтр. Это приводит к необходимости увеличения начальной мощности источника.
Так, для получения с расстояния 1,5 м правильной цветопередачи при фотосъемке на обращаемую цветную пленку UT-18 ORWOCHROM половина отражателя осветителя была закрыта пластиной красного органического стекла. Для обеспечения необходимого освещения объекта мощность осветителя была поднята до 300 Дж. Красный свет компенсировал потери на поглощение на пути длиной 3 м в воде (осветитель-объект-объектив).
Для удобства эксплуатации импульсные источники света выполнялись по возможности портативными. Это достигалось применением современных малогабаритных деталей, в частности накопительных конденсаторов типа К-50-17 и К-50И-8. С этой же целью был разработан и изготовлен специальный автономный выносной осветитель высокой мощности с запуском по световому каналу, по стандартной схеме ФИЛ-102, или по ультразвуковому каналу.
В типовой схеме импульсного осветителя напряжение на синхроконтакте относительно корпуса фотоаппарата составляет 300 В. Это представляет значительную опасность при работе в морских условиях из-за электропроводности водной среды. Для повышения безопасности при эксплуатации высоковольтных устройств под водой Н. А. Ивановым и А. М. Мурахвери разработана схема импульсного осветителя с тиристорным запуском, позволяющая снизить напряжение на синхроконтакте до 6-8 В.
Для исключения возможных ошибок в кадрировании и наводке на резкость под водой целесообразно пользоваться кадрирующими рамками.
На каждом фотоизображении необходимо иметь информацию об условиях съемки, что облегчает дешифрирование снимков. С этой целью в поле зрения камеры помещается специальный дисплей, на котором перед съемкой по несложному коду выставляются положение данного объекта по мерному фалу, глубина, на которой ведется фотосъемка, и ориентировка объекта относительно сторон света. Сам дисплей служит масштабной линейкой. При мелкомасштабных съемках малогабаритный дисплей размещается в углу кадрирующей рамки или на конце дистанционного упора.
Для съемки объектов малого размера (до 80 мм) крупным планом, а также для работ в воде малой прозрачности используется специальная фотокамера для макросъемки, фотографирующая в масштабе 1:2. Применение лантанового объектива И-61Л с удлинительным кольцом высотой 5 мм (установленного на фотоаппарате «Зенит») дает возможность получать изображения с высоким разрешением. Импульсные источники света расположены вокруг бленды объектива внутри общего бокса.
Для определения правильной экспозиции при подводной фотосъемке желательно использовать гидрофотоэкспонометр. Наиболее подходящим прибором можно считать забоксированный фотоэкспонометр «Ленинград-4» («Юпитер-11»), который показывает ведущие числа, либо забоксированный микроамперметр с селеновым фотоэлементом или с фотосопротивлением и источником питания (1,5-9 В). В случае использования микроамперметра последний необходимо оттарировать по стандартному фотоэкспонометру любой марки.
Ввиду низкой освещенности и низкого контраста объектов под водой для съемки при естественном освещении можно рекомендовать черно-белые негативные материалы и режимы их обработки, обладающие высокой чувствительностью и достаточной контрастностью.