수중라이트 | UWGUERRILLA

TECHNOLOGY

수중 카메라

수중 라이트

가시광선

물은 공기보다 약 800배 밀도가 높으며 빛을 선택적으로 흡수한다.

빨간색 파장이 가장 먼저 사라지며, 3미터에서 눈에 띄게 희미해지고 10미터에서는 거의 완전히 사라지게 된다.

주황색은 15미터, 그 다음 노란색은 25미터에서 사라진다.

남는 것은 파란색과 때로는 녹색으로, 수질과 용존 입자에 따라 다르며 이것이 수심 20미터에서 인공 조명 없이 촬영한 수중 영상이 마치 파란색 필터를 통해 찍은 것처럼 보이는 이유이다. 실제로 물 자체가 필터이기 때문이다.

선명도는 다른 이유로 저하된다.

렌즈와 피사체 사이의 모든 물은 미세한 입자(플랑크톤, 퇴적물, 용존 유기물 - 탁도)로 가득 차 있어 빛을 산란 시키고 빛의 대비를 감소 시키게 된다.

이는 안개가 육지에서 가시성을 떨어뜨리는 것과 동일한 물리 현상이며, 수중에서는 이 현상이 훨씬 짧은 거리에서 나타난다.

수중 카메라에서 피사체는 가시거리 내의 탁한 물에서 흐릿하게 보일 수 있으며, 미세한 디테일이 뭉게지고 가장자리는 흐려진다. 카메라는 기술적으로 선명한 이미지 / 영상을 취득할 수 있도록 만들어진 장비 이지만, 렌즈와 피사체 사이의 수중 매체가 가시성을 빼앗아 버리는 것이다.

인공 조광으로 발생하는 백스캐터는 이 두가지 문제를 더욱 악화시킨다.

수중 라이트를 사용하면, 빔이 광원과 피사체 사이의 물에 떠 있는 모든 입자를 비추게 되고 각 입자는 작은 밝은 점을 렌즈로 반사 하여 가시 거리를 차단하는 흰색 반점 패턴을 만들게 된다. 탁한 조건에서는 백스캐터가 너무 조밀하여 피사체를 완전히 가릴 수 있으며 맑은 열대 수역에서도 카메라에 라이트를 밀착하여 사용하면 어느 정도의 뿌연 백스캐터는 생겨나게 된다.

빛 파장의 흡수로 인한 색상 손실, 탁도로 인한 선명도 손실 , 근거리 난반사로 인한 백스캐터는 모든 수중 영상 데이터에 영향을 크게 미치게 된다.

IR(적외선)

• 적외선!

때론 적외선과 모노크롬 카메라를 사용하여 수중 목적 데이터를 취득 해야할 때도 있을 것이다.

하지만 물에서의 적외선 광은 흡수, 소멸은 가시광선보다 엄청 짧고 빠르다는 것을 인지 하고 사용해야 한다.

(공기중의 자료 30m, 100m를 수중에서 똑같다고 생각하면 안됨, cm~2m 정도로, 파장에 따라 아주, 매우 짧다)

IR필터를 제거한 흑백 센서는 컬러 환경에서도 컬러 센서 보다 어둠과 탁도에서 즉각 정보, 구축 데이터 취득에 유리하다는 설명을 하였고 탁도, 극저 빛으로 근접 촬영에서는 IR라이트가 유리하다.

영상 데이터 취득에는 850nm, 940nm을 사용할 수 있으나 850nm을 권장하며 이유는 물에 흡수가 940nm이 두배는 빨리 흡수 소멸 되기 때문이다.

지상 보안 카메라 중에는 렌즈 주변으로 적외선 라이트를 매립하여 W에 따라 30m 투광, 100m 투광으로 매뉴얼 스펙을 기록 하기도 하고 적외선 940nm처럼 눈으로 라이트를 봐도 빛이 전혀 보이지 않는 빛 스텔스 라이트를 보안 카메라의 위치를 숨기기 위해 사용하기도 하며 일반적으로 사용하는 850nm 라이트를 보면 on 상태에서는 옅은 분홍색 빛이 약하게 비친다.

물속에서 탁도 없이 850nm이 2m정도 이내에 흡수 소멸되며 카메라는 조사되고 렌즈로 들어오는 값이 적용됨으로 피사체 거리를 1m정도로 보면 되고, 940nm은 10배 이상 빠르게 흡수소멸 된다고 한다.

940nm 라이트의 on / off 상태를 확인하려면 핸드폰 카메라로 라이트를 앵글 안에 넣어보면 분홍 빛으로 빛을 내는 상태로 알 수 있다.

지상에서는 높은 전력에 따라 100m까지도 빛 스텔스 조광이 되지만 물에서는 장파장으로 빨간색보다 엄청 빠르게 흡수되어진다.

적외선을 수중에서 효율성 있게 사용하는 방법은 초저도로 빛을 명암으로만 구현하는 흑백센서 카메라의 피사체 근접 촬영에서 선명한 데이터 취득에 대단히 유리한 부분이 있어서 이다.

적외선은 물의 빠른 흡수로 짧은 조사거리를 갖지만 파장이 길기 때문에 장애물을 우회하는 능력(회절성)이 더 강하다는 것이다, 가시광선은 입자(파티클)에 부딪히면 사방으로 흩어지는 산란이 잘 일어나지만 파장이 긴 적외선은 입자들을 회절(우회)하여 더 멀리 통과할 수 있기 때문에 일정 탁도 안에서 가시광선보다 피사체를 더 명확하게 만들어 줄 수 있다.

렌즈 주변으로 적외선 라이트를 심을 경우 앞에서 설명한 가시광선 백스캐터와 똑같은 문제 발생으로 적외선을 통한 피사체 가시거리도 망치게 된다.

흑백센서의 초저조도, 명암으로 얻는 선명도와 적외선 라이트의 회절성을 이용하여 1m 안쪽으로 탁도 있는 교각, 댐, 해양 거치물 데이터 취득에 대단히 유리하며, 적외선 라이트도 가시광선 라이트와 같은 백스캐터 방지 사용법으로 사용되어야 좋은 결과를 얻을 수 있다.

UV-C(자외선)

• 자외선

자외선은 살균 효과를 가지고 있고 코로나 번성기 때엔 출입문 등 살균에 대한 많은 제품이 쏟아져 나오기도 했으며, 이 효과가 수중 부착물에도 효과가 있어서 많은 수중장비에 적용을 시도하며 유의미한 효과들을 내놓고 있다.

자외선! 수중 부착물 중 가장 많이 거론되는 따개비의 유생은 부착지 여건 탐색을 통해 24~48시간내에 완전 증착이 되고 바이오 필름

이라고 칭하는 미생물막의 씨앗이 되는 박테리아와 세포들이 달라붙는 첫 단계를 억제하는 효과를 가지고 있다.

이 초기 안착 과정이 보통 몇 시간 단위로 발생함으로 6시간 마다의 자외선 30분 조사로 깨끗함을 유지 할 수 있다.

사용 방법.

- 완전 증착으로 굳혀진 성체는 자외선으로도 제거가 되지 않음으로 완전 제거 후, 사용하여 초기 단계에서 퇴치를 하여야

한다.

- 자외선 주파수는 UV-C 275nm이 가장 적합하다고 하며 딱딱한 증착으로 가장 문제가 되는 따개비 진행 시간을 고려해서 6시간 주기로 30분 자외선 조사를 통해 따개비, 미생물막 증착 방지를 할 수 있다.

- 방수 제작 시, 고려 사항은 아크릴, BK7유리는 투과율이 좋지 않기 때문에 석영유리를 써야 한다.

- 수중 장기 적치 하우징 포트에 적용 사, 조사각도를 조종하여 자외선이 렌즈 중앙으로 오지 않게 하여야 하며 지상에서도 흔히 쓰는 UV필터를 장착하여 렌즈나 영상에 미치는 영향을 상쇄 시킬 수도 있다.

.는 투과율이 좋지 않기 때문에 석영유리를 써야 한다.

사용 지식

• 수중에서 라이트 사용 방법.(가시광선 / 적외선 라이트 동일)

수중에서 가까운 거리의 촬영이 아니라면 라이트를 카메라에 근접 시킬수록 근접된 파티클 난반사와 렌즈 중앙으로 빛이 되 돌아오는 백스캐터로 가시거리가 더욱 짧아지게 됨으로 카메라와 라이트의 이격을 최대한 많이 둘수록, 그리고 밝기 조절이 가능해야 수중 가시거리 확보에 유리하다!

이러한 수중 환경을 극복하기 위해서는 밝고 정확히 비춘다고만 유리한 것이 아니기 때문에 사용방법에 유의해야 한다.

- 수중 촬영을 위한 조명 배치 기술 .