Объективный объектив

Трудно сказать, где проходит грань между научной и обычной съемкой. Быть может, научная съемка отличается более широким диапазоном объектов, часто не совсем фотогеничных и не удовлетворяющих требованиям эстетики. Впрочем, морские животные и растения как раз всегда фотогеничны и представляют интерес и для ученых, и для широкой публики. Не случайно, что фотографии, выполненные подводными исследователями, можно встретить и на страницах иллюстрированных журналов, и в научных изданиях.

Если объект неподвижен, можно спокойно выбрать оптимальный ракурс. Фото А. Голубева

За последние годы кино- и фотосъемка прочно вошли в практику подводных исследований, и сейчас подводная фотография - наиболее универсальный метод этих исследований, незаменимый помощник ученых всех специальностей. Ее значение в подводных исследованиях значительно больше, чем в сухопутных, поскольку в первом случае из всех приемов научной работы наиболее высок удельный вес наблюдений.

Казалось бы, присутствие самого исследователя под водой избавляет от необходимости брать с собой дорогостоящую аппаратуру (с постоянным риском ее лишиться). Но ведь исследователю необходимо не только самому убедиться в каких-то свойствах изучаемого объекта, но и убедить в чем-то других. Круг исследователей с аквалангом гораздо уже, чем их сухопутных коллег, соответственно больше и необходимость объективной фиксации результатов. Насколько легче было бы почитателям лохнесского чудовища отстаивать "свою" Несси, если бы они могли предъявить сомневающимся ее четкие подводные "портреты"!

Часто анализ фотографий позволяет выявить нечто новое, что под водой не привлекло внимания исследователя. Но это еще не все доводы в пользу подводной фотографии: представления о животном и растительном мире постоянно изменяются, не остаются постоянными условия в среде (например, из-за загрязнения!), совершенствуются методы анализа снимков, поэтому к ним приходится еще не раз возвращаться как к первичным документам. При организации работ под водой очень важно по возможности сократить время пребывания под водой (просим прощения за неудачный каламбур) за счет времени надводного. Важно быстро собрать необходимые данные, и такую возможность также дает фотоаппарат.

Представьте себе работу биолога на коралловом рифе. Если он будет пользоваться "классическим" методом, то ему придется укладывать на дно рамку, молотком и ломиком выламывать попавшие в ее пределы кораллы и отправлять наверх. И так - метр за метром. Долгая, изнурительная работа. Биолог-фотограф за считанные часы может получить непрерывную серию снимков на огромной площади, с тем чтобы потом, не торопясь и не причинив никакого вреда среде, определить видовой состав кораллов, их биомассу, размеры отдельных образцов и многое другое. Правда, сразу оговоримся, что такая расшифровка становится возможной только в результате кропотливых исследований, выполненных без фотоаппарата.

Не все кораллы имеют мощный скелет. На снимке - горгонарии, или роговые кораллы, с прочным, но в то же время эластичным телом. Именно из этих животных получают ценнейшие лекарственные вещества - простагландины. Фото М. Проппа

Требования к качеству подводных снимков очень разные - все зависит от цели исследований. При изучении закапывающихся животных, например, требуется, чтобы на снимке была видна каждая песчинка грунта. А вот при изучении общего распределения водорослей это совсем не обязательно, гораздо важнее "обработать" большую площадь. Это позволило ленинградскому ботанику Ю. Е. Петрову разработать "кощунственный" метод - вести подводную съемку узкопленочной кинокамерой на негативную пленку и в виде негатива ее и расшифровывать. Оказалось, что результат не ухудшается, а трудоемкость обработки сокращается.

Очень широко в подводной биологии используется другое преимущество фотографии - возможность запечатлеть быстропротекающие и редкие сюжеты. Именно благодаря ей мы имеем возможность видеть редкие кадры - ситуации, встречающиеся "раз в жизни". Такие кадры не менее, чем широкую публику, интересуют ученых - ведь они расширяют границы наших знаний, делают невероятное - очевидным. Возможности получения подобных кадров способствует работа в редко посещаемых, удаленных и труднодоступных местах.

Однако научная фотография - это не только фактография. Это еще и искусство. У человека с творческим восприятием формы при прочих равных условиях лучший результат получается с большей вероятностью. Ведь при фотографировании (киносъемке) важно не только разместить объект в кадре, правильно выбрать экспозицию, освещение (хотя и это - немало!), но и добиться максимального соответствия снимка натуре за счет выбора угла зрения, точки съемки, подсветки. При этом надо иметь в виду, что у подводного оператора (фотографа) на обдумывание и осуществление съемки есть только считанные секунды, а ситуация может и не повториться.

И все же каждый подводник-исследователь должен иметь навыки съемки под водой. Улучшить качество снимка часто можно и на втором этапе - при получении отпечатков, когда выразительность изображению придают подбором формата фотобумаги, изменением тональности и контраста. Существует целая гамма способов проработки фотографических изображений, позволяющих совершенно невероятным образом вмешиваться в фотографический процесс, практически заново создавать изображение. Взять, к примеру, метод разделения плотности негативов (денсор-сепаратор), применяемый для обработки черно-белых снимков и заключающийся в передаче градаций плотности с помощью цветовой гаммы. Для этого подсвеченный сзади негатив помещают перед сканирующим фоточувствительным элементом, сигнал с которого через анализатор яркости поступает на экран видеоконтрольного устройства, похожего на экран цветного телевизора. Плотность негатива передается десятью отдельными цветами от черного до белого с восемью оттенками серого. Пульт управления позволяет вносить коррекцию в соотношение цветов, комбинировать окраску изображения и запоминать его. Полученную редакцию изображения можно снять на цветную пленку.

Описанная аппаратура была в свое время разработана американской космической промышленностью для изучения лунной поверхности по черно-белым снимкам с лунной орбиты. Анализ плотности негативов помогал исследователям решать задачу определения относительной высоты точек рельефа. Но для получения изображения объектов, имеющих достаточно четкое разделение тонов, с целью повышения выразительности может быть применен и более доступный "ручной" прием - изогелия. При этом получаются изображения со скачкообразными переходами от одного тона к другому. В основе изогелии - многостадийный процесс получения отдельных негативов для каждого выделяемого тона. С появлением высококачественных цветных фотоматериалов подобные методы несколько отошли в тень: цветовая гамма компенсирует малую контрастность подводных объектов.

Хотя история подводной фотографии не перешла еще столетний рубеж, это - один из самых "древних" методов подводных исследований. Первые снимки под водой получил французский ученый Луи Бутан в 1893 г. Они были сделаны с помощью фотоаппарата, помещенного в водонепроницаемый бокс, имевший вывод для пуска механизмов затвора и перезарядки. Бокс - достаточно массивная конструкция - крепился тросами к плававшему на поверхности понтону или устанавливался на дне, а управлял съемкой водолаз. Уже в 1895 г. Л. Бутан применил подводную вспышку в виде стеклянного баллона, в которой в пламя кислородной горелки вдувался порошок магния. Используя дуговую лампу, Л. Бутан работал и получал снимки на глубине 50 м.

Большой вклад в подводную фотографию внесли специалисты Кронштадтской водолазной школы. Этот научный центр водолазного дела был открыт в России в 1882 г. Помимо обучения специалистов для флота, преподаватели школы занимались разработкой правил водолазных работ, изучением вопросов физиологии и гигиены водолазного дела, совершенствованием техники. В короткий срок школа завоевала авторитет не только в России, но и за рубежом. Экспонаты водолазного снаряжения и оборудования, а также первые образцы камер для подводной съемки, представленные школой на выставке в г. Чикаго в 1893 г., были отмечены медалью и дипломом. Подводные фотографии, выполненные русскими водолазами, получили высокие отзывы специалистов в 1897 г. на Петербургской выставке судоходства. Однако подводные фотографии были в те годы редкостью, и эти первые попытки послужили лишь прелюдией к проникновению человека с камерой под воду.

Для массового увлечения подводными съемками еще надо было появиться малоформатным камерам, достаточно чувствительной пленке, доступным осветительным приборам, способным автономно работать под водой. Хотя все это уже было к концу сороковых годов, мы вправе отсчитывать современную историю подводных съемок с пятидесятых. Именно тогда, следуя общей тенденции развития техники, фотография шагнула в век НТР. Появились автоматические фотоэкспонометры, электронные лампы-вспышки, появилась возможность проводить сложные расчеты специальных подводных объективов, у которых сведены к минимуму различные искажения, свойственные обычному сухопутному объективу, помещенному в бокс с плоским иллюминатором. Несколько позднее, уже в шестидесятых годах, были изобретены герметичные кольцевые уплотнения для работающих в воде вращающихся пар и стало возможным создать полностью подводную камеру, не отличающуюся от сухопутной по удобствам эксплуатации. Примерно так же развивались события в области подводного кино: первый "подводный" фильм Уильямсона был снят с развлекательными целями в 1930 г., но для нас подлинным открытием подводного мира стали фильмы Ганса Хасса и Ж.-И. Кусто.

Мы взялись рассказывать о фотографии лишь постольку, поскольку она входит в арсенал подводных исследований. Но надо быть корректными, фотография -очень специальная самостоятельная отрасль науки и техники, в которой объединены усилия разработчиков и ученых самых различных специальностей. Кто, например, занимается созданием современных фотоматериалов? Специалисты по физике твердого тела. Используемый ими математический аппарат, описывающий процесс превращения зерен фотоэмульсии,- аппарат квантовой механики. На какое увеличение чувствительности традиционных фотоматериалов можно рассчитывать в ближайшее время? По некоторым оценкам - не более чем в три раза. Дело в том, что в области создания эмульсий на основе галогенидов серебра мы, похоже, подошли к пределу возможностей. Причем интересно, что этот предел был достигнут практически до того, как была разработана соответствующая теория, и основные результаты были получены на ощупь. Один из ведущих специалистов США в области телевидения А. Роуз даже пошутил по этому поводу, что если бы сейчас кому-нибудь предложили вдруг изобрести фотографический процесс (предположим на минуту, что его еще нет), то проблема показалась бы настолько сложной, что вряд ли у кого-то возникло бы желание вложить силы и средства в такое предприятие.

Работы в области совершенствования техники для съемки продолжаются. Уже появились полностью автоматизированные малоформатные камеры для подводной съемки, которые не требуют ни наводки на резкость, ни установки выдержки, ни перемотки пленки. Вот-вот появятся водостойкие мелкозернистые сверхчувствительные эмульсии, которые не будут нуждаться в искусственном освещении по крайней мере до глубин 50 м. Больше того, пленки с такими эмульсиями можно будет перезаряжать непосредственно под водой. Изменится сам процесс получения отпечатков, которые можно будет увеличивать без традиционных увеличителей. Во всяком случае есть уже сообщение, что специалистами японской фирмы "Сони" создан фотоаппарат, делающий высококачественные цветные снимки на магнитную пластинку, вмещающую до 50 кадров. Изображение, зафиксированное на пластине, можно воспроизвести на экране телевизора и даже вывести в виде отпечатка. Размерами этот фотоаппарат не превосходит обычные малоформатные камеры. Вполне возможно появление приемлемой для широкого использования подводной голографической аппаратуры (сейчас с помощью голографии получены подводные снимки).

Это - перспективы, а что есть на вооружении у подводных фотографов сейчас?

В настоящее время реализованы два способа создания аппаратуры для подводной съемки. Первый состоит в оснащении серийных камер герметичными боксами, второй - в создании специальных герметичных камер, учитывающих особенности подводной съемки. Наша промышленность пошла в свое время по первому пути, и в начале шестидесятых годов подводникам было предложено несколько боксов для малоформатных камер. Так, в 1961 г. Ленинградское оптико-механическое объединение освоило выпуск универсального фотобокса УКП. Этот бокс позволяет (точнее, позволял, сейчас его в продаже не найти) использовать камеры "Ленинград", несколько модификаций камер "Зоркий" и "ФЭД". Он может быть приспособлен для "Киева" и "Зенита-С". В боксе УКП предусмотрена возможность подключения импульсной лампы-вспышки, и рассчитан он для работы на глубине до 40 м. Сменные разрезные хомуты бокса позволяют использовать объективы "Юпитер-3", "Юпитер-12", "Индустар-26" и другие сменные объективы с фокусным расстоянием 50 и 35 мм.

Практики сразу заметили недостатки бокса. Прежде всего пришлось заменить штатные объективы на более широкоугольные с меньшим фокусным расстоянием. Ведь в воде фокусное расстояние "наземного" объектива увеличивается, а угол зрения уменьшается. Так, объектив "Юпитер-12" изменяет в воде фокусное расстояние с 35 на 50 мм, а угол зрения с 64 до 48°. Более подходящими оказались объективы "Орион-15" и "Руссар" (объективы типа "Гидроруссар" конструкции М. М. Русинова, предназначенные специально для съемки под водой, тогда еще не были освоены). Для переделки бокса оказалось мало сменить хомуты, потребовалось передвинуть аппарат в боксе поближе к иллюминатору, иначе край его затемнял кадр. Другим недостатком оказалось сочетание в конструкции несовместимых с морской водой материалов, приводящее к быстрой коррозии деталей. Третий - неудачный рамочный видоискатель и механизм установки глубины резкости по метражу, создававшие неудобства при наводке. Правда, использование широкоугольного короткофокусного объектива, не требующего наводки, последние недостатки устраняло, но неопределенность в формировании кадра оставалась.

В 1963 г. Красногорским механическим заводом был выпущен бокс КПФ для зеркального аппарата "Старт". В этом боксе были полностью повторены многие удачные узлы бокса УКП, а вот система наводки на резкость через шахтный видоискатель оказалась неудачной и практически сводила на нет достоинство зеркальной камеры. Использование же камеры "Старт" было столь заманчивым, что почти сразу А. Роговым была предложена конструкция бокса "Гидро-Старт" двух модификаций, позволявших использовать эту камеру вместе со специально разработанным для нее объективом "Гидрорус-сар-5". Этот объектив практически не дает аберраций, свойственных под водой "сухопутным" собратьям, резко рисует изображение предмета с расстояния 50 см до бесконечности.

Несколько позже для аппарата "Зенит-ЗМ" и нескольких его модификаций был разработан и выпущен бокс КПФ-1.

В те же шестидесятые годы появились широкоформатные камеры. Наиболее доступной и перспективной для подводных съемок была камера "Салют", оснащенная объективом с прыгающей диафрагмой, быстросъемными кассетами со счетчиками кадров, с точной наводкой на резкость по матовому стеклу. Под водой эта камера позволяет получать снимки, не уступающие тем, которые дает известная зарубежная камера "Роллей-флекс" (с фотобоксом "Роллей-марин"). Недостаток "Роллей-флекса" применительно к подводным съемкам - наличие двух разнесенных объективов для наводки и съемки, требующих специальной юстировки для устранения параллакса, вносимого иллюминатором под водой. "Роллей-марин" имеет две модификации: первая, немецкая, разработана Гансом Хассом, вторая - английскими специалистами.

Здесь же упомянем популярную у профессионалов шведскую камеру "Хассельблат" с боксом того же наименования. Все виды этой камеры, выпускаемой в Гетеборге, позволяют получать прекрасные подводные снимки, однако стоимость камеры очень высока. Это еще раз выгодно отличает отечественный "Салют" и выпущенные позднее широкоформатные камеры "Киев ТТЛ".

Однако с боксами широкоформатным камерам повезло меньше: боксы для них разрабатывались, но серийно не выпускались. В свое время для "Салюта" в институте "Союзморниипроект" был спроектирован бокс, выполненный из нержавеющей стали и по обводам максимально приближающийся к камере. Это сделало его достаточно компактным и удобным в эксплуатации. Для наводки бокс был оснащен пентапризмой. Камера крепилась на передней крышке бокса, соединяемой с ним винтовым замком. Для смены кассеты достаточно вскрыть бокс и без отсоединения камеры сделать это. Таким образом, система могла неоднократно использоваться без переналадки. Прекрасно дополнял эту систему объектив "Мир-26" с фокусным расстоянием 45 мм.

Из несерийных боксов интересен и бокс для единственного отечественного стереофотоаппарата "Спутник", позволяющего получить шесть стереопар или двенадцать отдельных снимков 60 х 60 мм. В литературе описаны два бокса, которые позволяют фокусировку объективов, изменение диафрагмы, перемотку пленки и подключение лампы-вспышки. Правда, необходимость в таких аппаратах при биологических исследованиях частично отпала: разработана методика съемки однообъективной камерой с использованием стандартных объемных конструкций, помещаемых в поле кадра и позволяющих по снимкам проводить фотограмметрические расчеты для определения пространственных размеров снимаемых объектов.

Разработка новых боксов продолжается, но в серийное производство они не выходят. Одна из причин этого - сравнительно малый спрос. Чтобы быть рентабельной, подводная аппаратура должна заинтересовать широкие массы покупателей, например туристов, а громоздкие малонадежные боксы, рассчитанные на дорогие и труднодоступные камеры, имеют ограниченный круг потребителей.

У подводников всего мира большим успехом пользуются фотоаппараты, разработанные специально для подводных съемок. Первый среди них - камера "Калипсо-фото", созданная под руководством Ж.-И. Кусто. Эта малоформатная камера имела объектив с фокусным расстоянием 35 мм, в воде обладала небольшой положительной плавучестью и почти не сковывала действий водолаза. Появившись в продаже более 15 лет тому назад, она и породила новое направление в развитии средств для подводной съемки.

Не меньшей популярностью пользовалась выпущенная в Японии по французскому патенту камера "Никонос", являвшаяся почти полным повторением "Калипсо-фото".

Затем японскими специалистами был разработан целый ряд подобных камер. Например, "Никонос-П" отличалась специальным сверхширокоугольным объективом с фокусным расстоянием 15 мм и углом зрения 94° в подводном положении и специальным светосильным оптическим видоискателем. В ряду этих камер уже появились полностью автоматизированные камеры (например, "Нико-нос-IV"), что неудивительно для страны с таким высоким уровнем развития фототехники. Стоит отметить, что прародительница современных подводных камер "Никонос" рекламировалась не только как подводная, но и как всепогодная, позволяющая работать с нею в проливной дождь. Это с самого начала определило для нее обширный рынок сбыта.

Из широкоформатных камер, предназначенных для подводных исследований, специалисты выделяли в свое время камеру РС-700, разработанную фирмой "Хайдро продаете" совместно с лабораторией электроники ВМС США. Важное достоинство камеры - возможность отснять 30 м пленки и сделать 400 кадров размером 57 X 57 мм. Еще одно ее преимущество - электрические устройства для автоматического взвода затвора и перемотки пленки с длительностью цикла 4 с, питающиеся от встроенных батарей. Органы управления камерой помещены на задней панели корпуса и имеют четко фиксируемые положения, позволяющие водолазу делать все необходимые переключения на ощупь. Интересная особенность этой камеры - отсутствие средств визирования, позволившее значительно упростить обращение с ней. Подобные камеры (а РС-700 стала родоначальницей целого ряда специальных устройств, одно из последних - РС-775) особенно хорошо оправдывают себя на больших глубинах, когда время водолаза-исследователя существенно ограничено. За пять минут пребывания на глубине 76 м этой камерой было сделано 50 хороших снимков. Водолазу с 12-кадровой камерой на такую же работу понадобилось бы около четырех дней.

Выпускаются за рубежом и камеры, работающие на 35-миллиметровой пленке. Специалисты выделяют камеры "Фоторама" фирмы "Ребикофф", камеру модели 370-2 фирмы "Бентос". Последняя может заснять при одной зарядке до 800 кадров стандартного размера и 1 600 - зауженного. Камеры эти используются в ручном варианте и устанавливаются на дистанционно управляемые носители. Создавались они для целей подводной инспекции сооружений, но с успехом используются и подводными биологами.

Освещение - важнейший элемент подводной съемки. В наших морях естественное освещение редко где позволяет вести ее на глубинах более 15 м. Использование цветной пленки еще сильнее ограничивает подводного фотографа. Чтобы как-то помочь ему в определении спектрального состава освещения на глубине, бокс УКП даже окрасили в два цвета - красный и желтый. По изменению их контраста подводник мог судить об изменении спектра и оценить цветопередачу будущего снимка. Искусственное освещение снимает эту проблему.

Используют обычно импульсные электронные вспышки с низковольтным питанием схемы преобразования напряжения. В научных целях водолазу-биологу редко приходится освещать большие пространства, поэтому бывает достаточно двух маломощных светильников, разнесенных так, чтобы устранить нежелательные тени. Для этого светильники устанавливают на различных гибких кронштейнах, позволяющих даже в процессе съемки регулировать освещение. Такие конструкции использовали, в частности, при съемках в Антарктике М. Пропп и С. Рыбаков.

Так как подводный исследователь обычно рассчитывает на определенный объект съемки, он может использовать набор сменных осветителей различной мощности, монтируемых на поверхности. Одним из удачных примеров конструкций такого типа служит предложенный С. Глушенко осветитель для бокса КПФ. Питание и преобразователь размещаются внутри бокса, благо места там достаточно. Отсутствие соединений вне бокса, надежная герметизация делают такой вариант достаточно надежным и удобным при эксплуатации.

При обследовании пещер и гротов подводным биологам часто приходится вести съемку в полной темноте. В этих случаях для подсветки применяются батарейные или аккумуляторные подводные фонари, укрепляемые на шлеме или прямо на фотобоксе. А вот при работе в мутной воде, где видимость близка к нулю, никакие ухищрения с искусственным освещением, как правило, не помогают. Здесь для наблюдения используются контейнеры с чистой водой. Первое такое приспособление было запатентовано в 1952 г. Такие контейнеры особенно хорошо зарекомендовали себя при изучении плоских небольших объектов и участков дна. А как изучать поведение достаточно крупного объекта? Инженерная мысль не дремлет. В частности, для контроля работы механизмов, обеспечивающих бурение подводных скважин (здесь даже в прозрачной воде появляется муть из-за использования глинистых растворов), американские специалисты разработали особую систему очистки воды, подающую чистую воду в зону съемки. Это было сделано, правда, не для киносъемки, а для передачи телевизионного изображения. Способ достаточно дорог, но, как отмечалось в сообщении о нем, чрезвычайно эффективен.

Раз уже было упомянуто телевидение, то надо и о нем сказать несколько слов, тем более, что, вероятно, в будущем станет возможным вообще отказаться от традиционного фотографического процесса и всю регистрацию информации о среде вести с помощью телевизионных систем, а точнее, с помощью систем электронного видения. Важное достоинство таких систем состоит в том, что в процессе преобразования сигнала появляется возможность сильно повысить контраст изображения на телеэкране по сравнению с контрастом наблюдаемого объекта. Известно, что так называемая идеальная телевизионная система благодаря этому свойству имеет различимый порог контраста, в сто раз меньший, чем у глаза человека. Это дает таким системам увеличение дальности видимости в морской воде примерно в два раза по сравнению с обычным визуальным наблюдением. Такие достоинства телевизионной аппаратуры, как оперативность обработки информации, возможность автоматизации исследований, возможность постоянного видеоконтроля состояния изучаемых объектов, постоянно растущее качество записи и воспроизведения изображения, делают применение ее при проведении подводных исследований крайне заманчивым.

По мере развития техники использование электронного зрения становится все более привлекательным. Уже сейчас по чувствительности оно превосходит зрение человека в 10 ... 100 раз, а фотографический процесс - в 100 раз. Созданы малогабаритные твердотельные датчики изображения на базе так называемых самосканирующихся полупроводниковых матриц, чрезвычайно упрощающих устройство передающей аппаратуры. Такие матрицы не требуют высоковольтного питания, стабильны во времени. Их размеры таковы, что герметичный передатчик с объективом и усилителем умещаются на ладони. Опытные образцы этих устройств уже демонстрировались, например, японскими разработчиками. Да и современная телекамера для подводных работ не так уже велика. Она представляет собой небольшой цилиндр диаметром около 50 мм и массой до 2 кг. Она может быть смонтирована на шлеме водолаза-исследователя и отъюстирована таким образом, чтобы поля зрения водолаза и оператора на борту судна совпадали. Тонким, с мизинец толщиной, кабелем камера соединяется с монитором на борту обеспечивающего средства или в подводном убежище. В открытом море и в прибрежных водах, незамутненных выносами рек, современные телекамеры без специального освещения могут работать практически во всем диапазоне глубин погружения с аквалангом.

Если мы что-то упустили в этом разделе - просим нас простить: поспеть за новинками технического прогресса в наш век довольно трудно.