水下攝影常見影像質(zhì)量問題解析

肖夢洋

（中國船舶集團(tuán)有限公司第七一三研究所，河南 鄭州 450000）

水下攝影包括水下照相和水下攝像，其作為海洋工程中常用的水下檢測手段之一，與潛水員目視、探摸檢查等其他物體表面狀態(tài)檢測手段相比，具有真實(shí)可靠、水上實(shí)時(shí)觀察、資料可永久保存等優(yōu)點(diǎn)。因此，在船舶、石油平臺(tái)、碼頭、大壩等水下結(jié)構(gòu)檢測中，水下攝影的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。然而，由于水下環(huán)境的特殊性，水下攝影也面臨著許多問題。首先，水下攝影設(shè)備需要解決密封、耐壓、防腐、電絕緣等問題，以確保設(shè)備能夠在水下正常工作。其次，水下環(huán)境中的光線衰減、折射、吸收以及水的浮力、水流沖擊等因素也會(huì)對水下攝影的成像質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。從潛水員多年的實(shí)踐中得知，水下攝影常見的影像質(zhì)量問題主要包括影像模糊、取景不準(zhǔn)確或畫面不穩(wěn)、彩色影像偏藍(lán)。影像模糊不清晰問題源于水中光線衰減，使得遠(yuǎn)處物體清晰度降低。取景不準(zhǔn)確或畫面不穩(wěn)則與水流的影響有關(guān)，水流可能導(dǎo)致攝影設(shè)備和拍攝對象的微小振動(dòng)，進(jìn)而影響畫面的穩(wěn)定性。彩色影像偏藍(lán)問題則是由于不同顏色光線在水中被吸收程度不同，導(dǎo)致拍攝出的影像呈現(xiàn)偏藍(lán)色調(diào)。因此，分析影響因素的同時(shí)提出處理技術(shù)，對保證水下攝影工作順利開展具有積極作用。

1 水下攝影影像質(zhì)量控制技術(shù)的作用

水下攝影影像質(zhì)量控制技術(shù)在水下攝影領(lǐng)域中作用較大，它不僅影響作品的視覺呈現(xiàn)效果，而且影響觀眾的觀賞體驗(yàn)和感受。這些技術(shù)一方面為拍攝高質(zhì)量圖像，另一方面為突破水下環(huán)境限制，使觀眾較好地理解和欣賞水下世界。水下攝影影像質(zhì)量控制技術(shù)能起到以下三個(gè)方面的作用：

一是水下攝影影像質(zhì)量控制技術(shù)有利于克服光線衰減帶來的影響。水中光線會(huì)逐漸減弱，影響圖像的亮度、對比度和色彩，通過合理的曝光控制和光線補(bǔ)償技巧，攝影師可以在有限的光線條件下保持圖像的清晰度和色彩還原，確保作品在視覺上更具吸引力；二是影像質(zhì)量控制技術(shù)有助于應(yīng)對水質(zhì)問題。水中的顆粒物、浮游生物等可能會(huì)影響圖像的清晰度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。使用適當(dāng)?shù)臑V鏡、調(diào)整白平衡等技術(shù)可以減少水質(zhì)對圖像的干擾，提升圖像的清晰度和色彩還原度，使觀眾更好地觀賞水下場景；三是水下攝影影像質(zhì)量控制技術(shù)可以解決色彩失真問題。在水下環(huán)境中，不同顏色光線被吸收不均勻，導(dǎo)致圖像呈現(xiàn)出偏藍(lán)或偏綠情況。通過調(diào)整白平衡及后期色彩校正，攝影師可以修復(fù)圖像的色彩平衡，還原真實(shí)的色彩，使作品更加引人入勝[1]。

2 水下攝影常見影像質(zhì)量問題

2.1 光線衰減色彩偏差

水中光線與空氣中的光線相比會(huì)衰減程度更多，導(dǎo)致遠(yuǎn)處物體可見度降低，圖像呈現(xiàn)模糊和不清晰情況。同時(shí)，不同顏色光線在水中被吸收的程度不同，導(dǎo)致拍攝圖像可能出現(xiàn)色彩偏差問題。光線衰減使水下拍攝的景物失去遠(yuǎn)近層次感，遠(yuǎn)處物體的細(xì)節(jié)難以捕捉，影響圖像的清晰度和立體感。在深水域，由于光線強(qiáng)度急劇下降，攝影師需要使用大光圈或高ISO值來解決光線不足的問題，此方法會(huì)引發(fā)噪點(diǎn)和失真問題。色彩偏差是另一個(gè)光線衰減所帶來的影響，不同顏色光線在水中受到不同程度的吸收，導(dǎo)致圖像呈現(xiàn)出偏藍(lán)或偏綠的色調(diào)，這使得水下拍攝的圖像在色彩上失真，不符合實(shí)際場景的色彩分布。

2.2 浮游生物和顆粒物干擾

浮游生物、懸浮顆粒物等物質(zhì)影響畫面清晰度也是水下攝影時(shí)的常見問題。這些微小生物和顆粒物會(huì)懸浮于水中，干擾光線傳播路徑，導(dǎo)致光線散射及折射。這類物質(zhì)會(huì)使圖像出現(xiàn)模糊和散射現(xiàn)象，影響圖像清晰度和細(xì)節(jié)，尤其在水質(zhì)較差的環(huán)境下，這些問題尤為顯著，需要攝影師采取相應(yīng)的措施來降低其影響。此外，水下攝影還會(huì)受到水流、波浪等自然因素干擾，進(jìn)一步影響圖像穩(wěn)定性和清晰度。攝影師面臨此類問題時(shí)，需綜合考慮光線、水質(zhì)、環(huán)境因素等，選擇合適的拍攝技巧、裝備及后期處理方法，最大程度地彌補(bǔ)此類影像質(zhì)量問題[2]。

2.3 對比度不足

水中光線環(huán)境復(fù)雜多變，與陸地上光線不同，易導(dǎo)致圖像的亮度差異不足，造成圖像中明暗區(qū)域缺乏明顯對比度。此情況下，難以捕捉圖像暗部細(xì)節(jié)，整體畫面趨于平淡，影響圖像的層次感和深度。對比度不足的問題導(dǎo)致圖像中物體輪廓和細(xì)節(jié)難以分辨，尤其是在復(fù)雜的水下環(huán)境中，例如海洋、湖泊等明暗過渡不明顯環(huán)境，使圖像的呈現(xiàn)缺乏立體感及生動(dòng)性。

2.4 細(xì)節(jié)丟失

水中光線衰減和水質(zhì)問題可導(dǎo)致難以捕捉遠(yuǎn)處物體細(xì)節(jié)。水對光線的吸收和散射會(huì)限制攝影者的拍攝距離，遠(yuǎn)處景物會(huì)呈現(xiàn)出模糊不清的狀態(tài)，影響圖像中細(xì)膩紋理和細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)，使作品失去真實(shí)感和表現(xiàn)力。

2.5 快速移動(dòng)物體模糊

水下攝影中常見的影像質(zhì)量問題之一是物體快速移動(dòng)產(chǎn)生的模糊現(xiàn)象。水下環(huán)境中，許多生物及物體均可高速在水中游動(dòng)，如魚群、海洋生物等，它們的快速移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致在攝影過程中產(chǎn)生模糊效果，使被攝物體的輪廓和細(xì)節(jié)難以捕捉。快速移動(dòng)物體的模糊問題對水下攝影師來講一直存在。由于水的折射、光線的散射以及水流等因素，快速移動(dòng)物體在圖像中往往呈現(xiàn)出模糊狀態(tài)，無法對其進(jìn)行清晰捕獲。

2.6 水下震動(dòng)和抖動(dòng)

水下環(huán)境的特殊性使得攝影師在進(jìn)行拍攝時(shí)難以完全控制攝像設(shè)備的穩(wěn)定性。水流、潮汐以及攝影師自身動(dòng)作等因素都會(huì)影響攝像設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響圖像清晰度。即使是微小抖動(dòng)，也可使圖像產(chǎn)生明顯模糊和不穩(wěn)定效果。

3 水下攝影影像處理技術(shù)

3.1 人工照明系統(tǒng)處理技術(shù)

由于水下光線的衰減和散射效應(yīng)，導(dǎo)致畫面出現(xiàn)遠(yuǎn)處物體模糊、顏色失真等問題，人工照明系統(tǒng)處理技術(shù)通過在水下環(huán)境中添加光源，提供足夠的光線來補(bǔ)償光線損失，從而改善圖像的質(zhì)量和可視性。人工照明系統(tǒng)處理技術(shù)的核心是在水下環(huán)境中布置光源，以補(bǔ)充水中光線不足的缺陷。常見的人工照明設(shè)備包括潛水燈、閃光燈、LED 燈等，這些光源可以產(chǎn)生足夠亮度及適當(dāng)色溫，使水下拍攝的圖像更加真實(shí)、清晰，還原物體真實(shí)顏色。通過調(diào)整光源的亮度、角度和位置，攝影師可以實(shí)現(xiàn)不同照明效果，突出主體，增強(qiáng)畫面層次感。人工照明系統(tǒng)處理技術(shù)的應(yīng)用不僅局限于水下攝影，還可廣泛應(yīng)用于水下勘測、海洋科研、水下工程等領(lǐng)域。在水下考古、生物學(xué)研究等領(lǐng)域中，人工照明系統(tǒng)能夠協(xié)助研究人員獲取更清晰、準(zhǔn)確的圖像，從而更好地開展科研工作。

3.2 濾鏡處理技術(shù)

濾鏡處理技術(shù)是水下攝影中常用的影像處理手段之一，通過在攝像設(shè)備鏡頭前添加特定濾鏡來調(diào)整和改善水下環(huán)境的光線和顏色，從而優(yōu)化圖像質(zhì)量、可視性和真實(shí)性。水下環(huán)境中光線的衰減和顏色失真問題是影響水下攝影效果的主要因素之一，濾鏡處理技術(shù)針對此類問題的優(yōu)化，可有效提升水下拍攝圖像的表現(xiàn)力和吸引力。濾鏡處理技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋不同類型濾鏡，如色彩校正濾鏡、增透濾鏡、偏振濾鏡等。色彩校正濾鏡可校正水下環(huán)境中顏色失真問題，使圖像呈現(xiàn)更為真實(shí)的色彩；增透濾鏡有助于解決水下環(huán)境光線衰減問題，增強(qiáng)遠(yuǎn)處物體清晰度；偏振濾鏡可減少水下環(huán)境的光線反射和散射，提高圖像對比度和細(xì)節(jié)。另外，各類濾鏡在不同水下環(huán)境的水下攝影中作用有所差異，例如在藍(lán)水環(huán)境，增透濾鏡可以有效提高光線的透明度，減少光線衰減現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處物體清晰可見；在綠水環(huán)境，色彩校正濾鏡可以補(bǔ)償水下顏色偏離問題，還原物體真實(shí)色彩。而偏振濾鏡則可以削減水面和水下界面的反射，消除反光，提升圖像的細(xì)節(jié)和對比度[3]。

3.3 廣角鏡頭處理技術(shù)

廣角鏡頭處理技術(shù)是水下攝影技術(shù)領(lǐng)域中一項(xiàng)關(guān)鍵的影像技術(shù)。廣角鏡頭處理技術(shù)是通過使用廣角鏡頭來捕捉更寬廣的視野范圍，以展現(xiàn)水下環(huán)境的廣袤壯美，同時(shí)該圖像經(jīng)過后期處理，使水下攝影作品更具視覺沖擊力和吸引力。廣角鏡頭在水下攝影中的應(yīng)用具備獨(dú)特優(yōu)勢，由于水下環(huán)境中物體近大遠(yuǎn)小效應(yīng)，使用廣角鏡頭能夠?qū)⒔昂瓦h(yuǎn)景融為一體，創(chuàng)造出豐富的空間感和層次感。另外，廣角鏡頭在拍攝近距離的同時(shí)依舊可以保持背景的廣闊，使畫面更加生動(dòng)、引人注目。同時(shí)，廣角鏡頭還能夠捕捉更多的細(xì)節(jié)和紋理，使得水下生物、礁石、海底景觀等元素更加立體和生動(dòng)。

3.4 采取穩(wěn)定器和三腳架

在水下攝影中，穩(wěn)定器和三腳架是影像處理技術(shù)的關(guān)鍵，它們的應(yīng)用能夠顯著提高圖像的穩(wěn)定性和清晰度，為攝影師創(chuàng)造出更具吸引力和專業(yè)性的水下攝影作品。

水下環(huán)境的特殊性使得攝影設(shè)備容易受到水流、海浪等影響而產(chǎn)生微小抖動(dòng)，抖動(dòng)會(huì)影響圖像的清晰度和穩(wěn)定性。為解決這一問題，攝影師可采用穩(wěn)定器和三腳架來提供穩(wěn)定拍攝環(huán)境。穩(wěn)定器作為專用設(shè)備，可通過降低振動(dòng)及抖動(dòng)，使攝影機(jī)在拍攝過程中持續(xù)保持穩(wěn)定。三腳架是一種支撐裝置，可將攝影機(jī)固定在某一位置，防止其在水下環(huán)境受到不穩(wěn)定因素影響。穩(wěn)定器在水下可通過機(jī)械、電子等方式來穩(wěn)定攝影機(jī)，消除震動(dòng)和抖動(dòng)，使圖像更加平穩(wěn)和清晰。在水下環(huán)境中，穩(wěn)定器可有效減少水流和海浪所帶來的影響，保持畫面的穩(wěn)定性和連貫性。借助穩(wěn)定器，攝影師可以更自由地移動(dòng)和拍攝，獲得更具創(chuàng)意性和視覺沖擊力的攝影作品[4]。

3.5 后期處理技術(shù)

水下攝影由于其環(huán)境復(fù)雜多變，經(jīng)常會(huì)受到光線衰減、顏色失真、細(xì)節(jié)模糊等問題的影響，導(dǎo)致拍攝的原始圖像并不理想。而后期處理技術(shù)可以彌補(bǔ)這類不足，提高圖像質(zhì)量。

后期處理技術(shù)一般會(huì)從以下三點(diǎn)入手。一是可通過調(diào)整色彩平衡和色調(diào)來修復(fù)受光線衰減影響的圖像，使色彩更加真實(shí)自然；二是調(diào)整對比度可增強(qiáng)圖像層次感，突顯重要細(xì)節(jié)；三是清晰度的提升可減少水下環(huán)境中因光線衰減引起的模糊現(xiàn)象，使圖像更加清晰。

后期處理技術(shù)還能夠改善水下攝影中其他常見問題。例如，通過去除圖像中的浮游生物、懸浮物等雜質(zhì)，可優(yōu)化圖像純凈度；通過局部調(diào)整的方式，攝影師能夠?qū)D像的不同區(qū)域進(jìn)行處理，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)重要元素；后期處理技術(shù)還能為圖像添加特效、濾鏡、修飾等，創(chuàng)造出更具藝術(shù)性和創(chuàng)意性的作品。在處理過程中，攝影師需熟練掌握圖像編輯軟件的操作技巧，學(xué)習(xí)不同的調(diào)整工具和選項(xiàng)，以及它們對圖像的影響。同時(shí)，攝影師需要保持對攝影作品的審美意識和藝術(shù)追求，確保后期處理不僅能夠彌補(bǔ)圖像的問題，還能夠突顯攝影作品的獨(dú)特風(fēng)格和主題。

3.6 拍攝角度距離控制技術(shù)

合理選擇拍攝角度和距離，避免過遠(yuǎn)或過近的拍攝距離，可減輕光線衰減和顏色失真問題，同時(shí)也有利于捕捉清晰的細(xì)節(jié)。水下攝影中拍攝角度和距離的選擇直接影響圖像的表現(xiàn)力和視覺效果。

首先，拍攝角度的選擇決定了觀眾觀看的主題。攝影師可以選擇魚眼透視，從上往下拍攝，或平視視角等不同角度，從而為圖像帶來不同的感觀體驗(yàn)。從上往下拍攝可以強(qiáng)調(diào)主體的輪廓和形狀，平視視角可展現(xiàn)主體的生態(tài)環(huán)境和行為特點(diǎn)。

其次，拍攝距離的控制對于圖像細(xì)節(jié)和背景呈現(xiàn)具有重要影響。攝影師既可選擇靠近主體進(jìn)行特寫拍攝，又可選擇遠(yuǎn)離主體進(jìn)行全景拍攝，每種距離都能傳達(dá)不同的情感與信息?？拷臄z可以凸顯主體細(xì)節(jié)和特點(diǎn)，使觀眾更深入地掌握主體特性。遠(yuǎn)距離拍攝可將主體與周圍環(huán)境融為一體，展現(xiàn)出廣闊的水下景象。在水下攝影中，攝影師需綜合考慮拍攝角度和距離，以及主體的特性和所要表達(dá)的內(nèi)容，以此確定最佳拍攝方案。優(yōu)秀的拍攝角度和距離可以突出重要元素，強(qiáng)化圖像表現(xiàn)力，增強(qiáng)觀眾的情感體驗(yàn)。此外，攝影師還需靈活運(yùn)用不同角度和距離，以應(yīng)對不同拍攝環(huán)境和條件，確保圖像的多樣性和創(chuàng)意性[5]。

4 結(jié)語

水下攝影作為攝影領(lǐng)域中的重要一環(huán)，呈現(xiàn)出不同凡響的視覺體驗(yàn)，但影像質(zhì)量問題卻時(shí)常難以較好地解決。光線衰減、色彩失真、顆粒感等問題影像水下攝影作品的呈現(xiàn)效果，影響攝影師的創(chuàng)造力。不過，也正是因?yàn)榇嬖诖祟悊栴}，才能激發(fā)攝影師們探索新的拍攝技巧和后期處理技術(shù)，以不斷提升水下攝影作品質(zhì)量。通過不斷地實(shí)踐創(chuàng)新，在解決此類影像質(zhì)量問題的過程中，水下攝影將更加精彩地呈現(xiàn)出水下世界的奇妙之美。