Кажущееся приближение и масштабное увеличение предметов, рассматриваемых под водой, объясняются законом Преломления. На рис. 14 показано, как изменяется угол поля зрения под водой при пользовании маской. Это происходит вследствие различных показателей преломления на границах оптических сред: вода - стекло - воздух. Лучи света, отражаемые объектом наблюдения, преломляются дважды на границах вода - стекло и стекло - воздух. Если перед глазом или объективом камеры находится плоскопараллельная стеклянная пластинка, то угол поля зрения уменьшится.
Пользуясь формулой (2), нетрудно подсчитать, в каких пределах уменьшается угол поля зрения:
sin α / sin β = 1,33 / 1
(5)
Откуда
sin β = 1 / 1,33 · sin α ≈ 0,75 sin α
(6)
т. е. угол β ~ 0,75 α.
Уменьшение угла поля зрения на 1/4 приводит к тому, что наблюдаемые предметы под водой будут казаться на 1/4 ближе действительного расстояния и соответственно на 1/4 увеличенными в масштабе.
Важно отметить, что под водой фотографируется именно это кажущееся, увеличенное в масштабе изображение предметов. При этом для получения резкого снимка объектив следует фокусировать также на расстояние, равное 3/4 действительного.
Например, если объект съемки находится на расстоянии 4 м, то объектив должен быть установлен на 3 м.
Таким образом, фокусное расстояние объективов под водой как бы увеличивается. В силу этого явления под водой целесообразно применять короткофокусные объективы, обладающие широкими углами поля зрения. Это дает возможность снимать с более близких расстояний, уменьшая тем самым толщину слоя воды между камерой и объектом съемки и снижая рассеивающее действие взвешенных частиц. Кроме того, короткофокусные объективы обладают большей глубиной резкости в сравнении с обычными (основными), устанавливаемыми на съемочные камеры.
В табл. 1 сравниваются углы поля изображения некоторых отечественных объективов для фотоаппаратов на воздухе и в воде.
Из табл. 1 видно, что угол поля изображения объектива с фокусным расстоянием 35 мм. под водой, равный 48° по диагонали кадра, почти соответствует углу объектива с фокусным расстоянием 50 мм на воздухе - 47°. Таблица помогает выбрать нужный объектив для съемки тех или иных объектов.
Таблица 1
Угловое поле изображения объективов для фотоаппаратов на воздухе и в воде (для кадра 24 X 36 мм)
Объектив
Фокусное
расстояние,
мм
Угол поля изображения объектива, градусы
по диагонали кадра
по горизонтали кадра
по вертикали кадра
на воздухе
в воде
на воздухе
в воде
на воздухе
в воде
„Юпитер-8"
50
47
35
40
30
27
20
"Юпитер-12"
35
64
48
54
40
38
28
"Орион-15"
28
75
56
65
40
47
35
„Гидроруссар"
18,5
99
74
88
66
57
43
Для фотографирования группы людей или подводных сооружений применяются объективы с наиболее коротким фокусным расстоянием, так как съемка подобных объектов с достаточно близкого расстояния возможна только широкоугольными объективами. Если же нужно получить снимки мелких объектов крупным планом, целесообразно ис-пользовать объектив среднего фокуса или длиннофокусный.
При съемке мелких рыб, крабов, водорослей пользуются следующим приспособлением. На заранее рассчитанном расстоянии перед иллюминатором бокса укрепляется рамка (рис. 15).
Рис. 15. Установка рамки для съемки мелких объектов с близкого расстояния а - расстояние от рамки до пленки в камере; б - расстояние, на которое фокусируется объектив (а X 0,75); в - глубина резко изображаемого пространства
Размеры рамки для желаемого расстояния легко под считываются, если известны фокусное расстояние объектива и размеры кадра в нашей камере. Приблизив рамку вплотную к снимаемому объекту, мы получим четкий снимок в пределах глубины резкости данного объектива, при чем объект, поместившийся в рамке, «впишется» в кадр. Как уже говорилось выше, объектив должен быть установлен на 3/4 действительного расстояния. Из оптики известно, что глубина резко изображаемого пространства находится в прямой зависимости от расстояния до объекта, фокусного расстояния объектива и относительного отверстия (диафрагмы). Чем дальше находится объект съемки и чем больше задиафрагмирован объектив, тем больше глубина резкости. В подводных съемках экспозиция обычно изменяется только за счет диафрагмирования объектива, так как управление дискам установки скоростей затвора камеры, помещенной в бокс, затруднено. Поэтому, определив экспозицию и установив требуемую диафрагму, снимающий под водой должен иметь представление о диапазоне глубины резкости, обеспечиваемом этой диафрагмой при съемке с данного расстояния. На всех современных объективах имеются шкалы для определения глубины резкости в зависимости от дистанции и диафрагмы. Однако под водой этими шкалами пользоваться нельзя, так как передняя и задняя границы диапазона резкости отодвигаются на 1/4 в сравнении со съемкой на воздухе, то есть показания шкал глубины резкости на объективах должны быть умножены на коэффициент 1,33. При определении границ глубины резкости по шкале на объективе могут получаться нерезкие снимки близких объектов. Например, диапазон глубины резкости объектива «Юпитер-12» с фокусным расстоянием 35 мм при установке на дистанцию 1 м, при диафрагме 8 на воздухе будет лежать в пределах между 82 и 128 см, а под водой эти границы будут соответственно равны 109 и 170 см. Границы диапазона резкости как бы «отодвигаются» от камеры, но в то же время общая глубина резкости возрастает (в нашем примере на воздухе она равна 46 см, а под водой 61 см).