수중 시야

Underwater vision
마스크에 2초점 렌즈를 장착한 스쿠버 다이버

수중 시력은 물속에서 물체를 볼 수 있는 능력이며, 이것은 몇 가지 요인에 의해 크게 영향을 받는다.물속에서는 거리를 두고 빛의 급격한 감쇠로 인한 자연 조명의 낮은 수준 때문에 물체가 잘 보이지 않는다.또한 물체와 뷰어 사이의 빛의 산란으로 인해 흐릿해지므로 콘트라스트도 낮아집니다.이러한 효과는 빛의 파장, 물의 색상과 혼탁도에 따라 달라집니다.척추동물의 눈은 보통 인간의 눈처럼 수중 시력이나 공기 시력에 최적화된다.공기 최적화 눈의 시력은 직접 접촉에 담글 때 공기와 물의 굴절률의 차이로 인해 심각한 영향을 받는다.각막과 물 사이에 공간을 제공하면 보상할 수 있지만, 규모와 거리 왜곡의 부작용이 있다.다이버는 이러한 왜곡을 보상하는 법을 배웁니다.인공조명은 단거리 [1]조명에 효과적입니다.

다른 물체의 상대적인 거리를 판단하는 능력인 입체시력은 물속에서 상당히 감소하며, 이것은 시야의 영향을 받는다.헬멧의 작은 뷰포트에 의해 야기되는 좁은 시야는 스테레오 어큐리티를 크게 감소시키고 손과 눈의 [1]협응을 잃는 결과를 초래한다.매우 짧은 거리에서는 마스크의 평면 렌즈를 통한 굴절에 의한 배율에 따라 거리가 과소평가되지만, 암 도달 거리보다 먼 거리에서는 탁도의 영향을 받을 정도로 거리가 과대평가되는 경향이 있다.상대 및 절대 깊이 지각은 모두 물속에서 감소한다.콘트라스트의 손실은 과대평가를 초래하고 확대 효과는 단거리에서의 [1]과소평가를 설명한다.다이버들은 시간이 [1]지남에 따라 그리고 연습을 통해 이러한 효과에 상당 부분 적응할 수 있다.

광선은 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 휘어집니다. 휘어지는 양은 두 매체의 굴절률에 따라 결정됩니다.한 매체가 특정한 곡선을 그리면 렌즈 역할을 한다.눈의 각막, 체액, 수정체가 함께 망막에 이미지를 집중시키는 렌즈를 형성합니다.인간의 눈은 공중에서 보는 데 적합하다.그러나 물은 각막과 거의 같은 굴절률(둘 다 약 1.33)을 가지고 있어 각막의 초점 특성을 효과적으로 제거한다.물에 담그면 망막 위에 이미지를 집중시키는 대신 망막 뒤에 초점을 맞추게 되어 [2]망막 과잉으로 인해 매우 흐릿한 이미지를 만들어 냅니다.이것은 마스크나 헬멧 안에 갇힌 물과 각막 사이에 공기 공간이 있으면 대부분 피할 수 있다.

물은 흡수에[2] 의해 빛을 감쇠시키고 빛이 수색을 통과할 때 물에 의해 선택적으로 흡수된다.수분과 용해된 물질의 혼탁도 색 흡수에 영향을 미칩니다.물은 붉은 빛을 우선적으로 흡수하고, 노란색, 녹색, 보라색 빛을 덜 흡수하기 때문에 물에 덜 흡수되는 색은 파란색 [3]빛이다.미립자와 용해 물질은 서로 다른 주파수를 흡수할 수 있으며, 이는 많은 연안 해역의 전형적인 녹색과 용해된 유기 [1]물질로 인한 많은 담수 강 및 호수의 짙은 적갈색 등의 결과로 깊은 색에 영향을 미칠 것이다.

가시성은 일반적으로 특정 환경에서 광학적으로 물체를 감지하는 일부 인간이나 기기의 능력을 예측하는 용어이며, 물체나 빛을 [4]식별할 수 있는 거리의 척도로 표현될 수 있다.가시성에 영향을 미치는 요인으로는 조명, 광로의 길이, 산란을 일으키는 입자, 특정 색을 흡수하는 용해 색소, 굴절률에 [5]영향을 미치는 염도와 온도 구배가 있습니다.가시성은 임의의 방향과 다양한 색상 표적에 대해 측정할 수 있지만, 검은색 표적의 수평 가시성은 변수를 줄이고 수중 [4]가시성을 위한 직설적이고 강력한 파라미터 요건을 충족한다.계기는 수면에서 볼 수 있는 가시성의 현장 견적을 위해 사용할 수 있으며, 잠수 팀에 가능한 합병증을 알려줄 수 있습니다.

초점

물은 공기에 대한 굴절률이 상당히 다르며, 이것은 눈의 초점에 영향을 미친다.대부분의 동물들의 눈은 물속이나 공기 시력에 적응되어 있고 다른 환경에 있을 [citation needed]때는 초점을 제대로 맞추지 못한다.

물고기.

물고기 눈의 수정체는 매우 볼록하고 거의 구형이며 굴절률이 동물 중에서 가장 높다.이러한 성질을 통해 광선의 적절한 초점을 맞추고 망막에 적절한 이미지를 형성할 수 있습니다.이 볼록렌즈는 어안렌즈의 이름을 사진술에서 [6]알 수 있다.

인간

다음 항목도 참조하십시오.잠수 마스크
수면 위 및 아래에서 평면 마스크를 통해 보기

평평한 잠수 마스크를 착용함으로써, 인간은 [2][7][8]물 속을 선명하게 볼 수 있다.마스크의 평평한 창문은 공기의 층에 의해 눈과 주변의 물을 가린다.물에서 평탄한 평행창으로 들어오는 광선은 창재 [2]자체 내에서 그 방향을 최소로 변화시킨다.하지만 이 광선이 창문에서 나와 평평한 창문과 눈 사이의 공기로 들어가면 굴절이 눈에 띕니다.조망 경로는 수족관에 있는 물고기를 보는 것과 유사한 방식으로 굴절(굴곡)됩니다.선형 편광 필터는 주변 빛을 제한하고 인공 광원을 [1]어둡게 하여 수중 가시성을 낮춥니다.

납작한 스쿠버 마스크나 고글을 착용하면 물 속 물체는 실제보다 [2]33% 더 크고(염수 속에서는 34% 더 크다) 25% 가까이 보이게 된다.또, 핀쿠션 왜곡이나 측색 수차도 눈에 띈다.더블돔 마스크는 일정한 [2][9]제한과 함께 원래 크기의 수중 시야와 시야를 복원합니다.

잠수 마스크는 시력을 향상시키기 위해 시각 교정이 필요한 잠수부들을 위한 렌즈를 장착할 수 있다.교정렌즈는 한쪽 면이 평평하게 접지되어 마스크렌즈 안면에 광학적으로 접착됩니다.이는 수면 위아래에 동일한 양의 보정을 제공합니다.이 응용 프로그램에는 이중 초점 렌즈도 사용할 수 있습니다.탈착식 렌즈로 만들어진 마스크도 있고, 장착 가능한 표준 보정 렌즈도 있습니다.마스크 내부에 부착할 수 있는 플라스틱 자가 접착 렌즈는 마스크가 장기간 침수될 경우 떨어질 수 있습니다.콘택트 렌즈는 마스크나 헬멧 아래에 착용할 수 있지만, 마스크가 [9][10]범람하면 잃어버릴 위험이 있습니다.

생리학적 변이

매우 근시인 사람은 물속에서 거의[citation needed] 정상적으로 볼 수 있다.수중 사진에 관심이 있는 스쿠버 다이버들은 낮은 조도 [11]조건에서의 초점 때문에 정상적인 일상에서 증상을 인지하기 전에 다이빙을 하는 동안 노안 변화를 알아차릴 수 있다.

동남아시아의 Moken 사람들은 작은 조개류와 다른 음식들을 [12]집어들기 위해 물속에서 집중할 수 있다.기슬렌 등Moken과 훈련받지 않은 유럽 어린이를 비교한 결과 Moken의 수중 시력은 훈련받지 않은 유럽의 [13]시력보다 두 배나 높았다.한 달간의 훈련을 받은 유럽 어린이들도 같은 수준의 수중 [14]시력을 보였다.이는 공중에서 보는 데 익숙한 정상적인 미숙한 눈이 물에 [15]잠길 때 발생하는 일반적인 확장(미드라이아시스)이 아닌 동공의 수축에 의한 것입니다.

색각

외양과 연안 수역의 서로 다른 파장의 빛 투과 비교

물은 주파수의 함수에 따라 변화하는 흡수에[2] 의해 빛을 감쇠시킨다.즉, 빛이 먼 거리를 통과할수록 수채색이 선택적으로 물에 흡수된다.수분과 용해된 물질의 혼탁도 색 흡수에 영향을 미칩니다.

물은 붉은 빛을 우선적으로 흡수하고, 노란색, 녹색, 보라색 빛을 덜 흡수하기 때문에 물에 덜 흡수되는 색은 파란색 [3]빛이다.미립자와 용해 물질은 서로 다른 주파수를 흡수할 수 있으며, 이는 많은 연안 해역의 전형적인 녹색과 용해된 유기 [1]물질로 인한 많은 담수 강 및 호수의 짙은 적갈색 등의 결과로 깊은 색에 영향을 미칠 것이다.

형광 페인트는 인간의 눈이 상대적으로 둔감한 고주파 빛을 흡수하고 낮은 주파수를 방출해 쉽게 검출된다.방출된 빛과 반사된 빛이 결합되어 원래 빛보다 훨씬 더 잘 보일 수 있습니다.가장 눈에 띄는 주파수는 물속에서 가장 빠르게 감쇠하는 주파수이기도 하므로,[1] 그 효과는 더 긴 파장이 물에 의해 감쇠될 때까지 단시간에 걸쳐 색 대비가 크게 증가한다.

순수 광흡수표
색. 평균 파장 전체 흡수 깊이 근사
자외선 300 nm 25미터
바이올렛 400 nm 100미터
파랑색 475 nm 275m
초록의 525 nm 110m
노란 색 575 nm 50미터
오렌지 600 nm 20미터
빨간. 685 nm 5미터
적외선 800 nm 3미터

물의 가시성에 가장 적합한 색상은 Luria 등에 의해 제시되었으며,[2][7] 아래의 Adolfson과 Berghage에서 인용했다.

가. 시야가 낮은 탁수(리버, 항만 등)의 경우

1. 자연 조명 사용 시:
a. 형광 노란색, 주황색, 빨간색.
b. 보통 노란색, 주황색, 흰색.
2. 백열 조명 사용 시:
a. 형광색 및 일반 노란색, 주황색, 빨간색 및 흰색.
3. 수은 광원의 경우:
a. 형광 황녹색 및 황주황색
b. 보통 노란색과 흰색.

B. 중간 정도의 탁수(사운드, 만, 연안수)용.

1. 자연조명 또는 백열원 사용 시:
a. 노란색, 주황색, 빨간색 형광체
b. 보통 노란색, 주황색, 흰색.
2. 수은 광원의 경우:
a. 형광 황녹색 및 황주황색
b. 보통 노란색과 흰색.

C. 맑은 물(남쪽 물,[clarification needed] 앞바다 깊은 물 등)의 경우

1. 어떤 종류의 조명용 도료든 형광 도료가 우수합니다.
a. 시야 거리가 길고 형광 녹색과 황록색입니다.
b. 시야 거리가 짧기 때문에 형광 오렌지가 우수합니다.
2. 자연 조명 사용 시:
a. 형광 페인트
b. 보통 노란색, 주황색, 흰색.
3. 백열 광원의 경우:
a. 형광 페인트
b. 보통 노란색, 주황색, 흰색.
4. 수은 광원의 경우:
a. 형광 페인트
b. 보통 노란색, 흰색.

물 배경의 시야 한계에서 가장 어려운 색상은 회색이나 검은색 등 어두운 색입니다.

가시성

가시성은 일반적으로 특정 환경에서 물체를 감지하는 일부 인간이나 기구의 능력을 예측하는 용어이며 물체나 [4]빛을 식별할 수 있는 거리의 척도로 표현될 수 있다.550 nm의 빛에 대한 물의 광학 특성 값에 기초한 순수 흑체 이론 가시성은 74 [16]m로 추정되었다.비교적 큰 물체의 경우, 햇빛에 충분히 비춰지는 물체의 수평 가시성은 광빔 감쇠 계수(눈의 스펙트럼 감도)의 함수이다.이 함수는 4.6을 광빔 감쇠계수로 [4]나눈 것으로 보고되었습니다.

가시성에 영향을 미치는 요인으로는 물 속의 입자(흔들림), 염도 변화(할로크라인), 온도 변화(온도 변화), 용해된 유기물 [5]등이 있습니다.

특정 파장에서의 수평면에서의 거리와의 대비 감소는 해당 파장의 빔 감쇠 계수에 직접 의존하는 것으로 밝혀졌다.검은색 표적의 고유 대비는 -1이므로 수평 방향의 검은색 표적의 가시성은 단일 매개변수에 의존하며, 이는 다른 색상이나 방향의 경우가 아니며, 검은색 표적의 수평 가시성을 가장 단순한 경우로 만들고, 이러한 이유로 수중 가시성의 표준으로 제안되었다.상당히 간단한 [17]계측으로 측정할 수 있습니다.

다이버 가시성이 좌우되는 광빔 감쇠계수는 인간의 눈에 의해 인식되는 자연광의 감쇠이지만 실제로는 하나 이상의 파장 대역에 대해 감쇠계수를 측정하는 것이 더 간단하고 일반적이다.Davies-Colley에서 도출한 광학적 빔 감쇠 계수로 나눈 함수 4.8은 광범위한 전형적인 연안 및 내수 조건과 가시 조건에 대해 평균 오차가 10% 미만인 가시성 값을 제공하며, 단일 파장 대역의 경우 광학적 빔 감쇠 계수에 대한 값을 제공하는 것으로 나타났다.약 530nm 피크는 약간의 [17]조정으로 많은 실제 목적을 위해 전체 가시 스펙트럼에 적합한 프록시이다.

가시성 측정

수중 가시성의 표준 측정은 Secchi 디스크가 보이는 거리입니다.수중 시야의 범위는 보통 탁도에 의해 제한된다.매우 맑은 물에서는 가시성이 약 [18]80m까지 확장될 수 있으며, 남극 [18]동부 웨델해의 해안 폴리냐에서 79m 깊이의 기록적인 기록이 보고되었다.다른 해역에서는 1985년 동부에서 53m, 열대 태평양에서 62m의 기록을 포함하여 50-70m 범위의 세키 수심이 때때로 기록되었다.이 정도의 가시성은 지표 담수에서는 [18]거의 찾아볼 수 없다.오리건주의 크레이터 호수는 종종 명확성으로 언급되지만, 2m 원반을 사용하여 기록된 최대 세키 깊이는 44m이다.[18]남극 대륙의 맥머도 드라이 밸리와 아이슬란드의 실프라 호수 또한 예외적으로 [citation needed]맑은 것으로 보고되었다.

가시성은 임의의 방향과 다양한 색상의 표적을 측정할 수 있지만, 검은 표적의 수평 가시성은 변수를 줄이고 수중 가시성을 위한 간단하고 견고한 파라미터 요건을 충족한다.이러한 파라미터는 광산 사냥꾼과 폭발물 처리팀의 운용 결정에 사용할 수 있다.를 [4]참조해 주세요.

수중 가시성 계측기는 기본적으로 대상과 관찰자 사이의 물 투과성을 측정하여 손실을 계산하고 투과계라고 합니다.기존의 강도 및 파장 분포의 광원으로부터, 기존의 거리를 개입시켜 캘리브레이션 된 광원에 투과하는 빛의 양을 측정함으로써, 물의 선명도를 객관적으로 [19]정량화할 수 있다.532nm(녹색)의 파장은 인간의 시각적 지각 스펙트럼의 피크와 잘 일치하지만 다른 파장을 [4]사용할 수도 있습니다.투과계는 미립자 농도가 낮을 때 더 민감하며 비교적 투명한 [20]물을 측정하는 데 더 적합합니다.

탁도 측정

네펠로미터는 투과계보다 선형적인 반응을 보이는 탁한 물에서 부유 입자를 측정하는 데 사용됩니다.물의 탁도 또는 탁도는 상대적인 척도이다.이는 현탁 입자의 특성, 조명 및 계측기 특성에 따라 달라지는 명백한 광학 특성입니다.혼탁도는 혼탁도 기준의 네프헬로미터 단위 또는 포마진 혼탁도 [20]단위로 측정한다.

네펠로미터는 부유 입자에 의해 산란되는 빛을 측정하여 입자의 크기와 농도의 1차 효과에 주로 반응한다.네펠로미터는 제조사에 따라 빔의 축에서 약 90~165° 떨어진 범위에서 산란광을 측정하며 파장이 660nm 안팎인 적외선을 사용하는데, 이 파장은 물에 의해 빠르게 흡수되기 때문에 서리 근처를 제외한 주변 일광으로 인한 오염이 거의 없다.얼굴을 [20]봐 주세요.

저시정

NOAA는 운영상 낮은 가시성을 "다이브 버디와의 시각적 접촉을 더 이상 [21]유지할 수 없는 경우"로 정의합니다.

DAN-Southern Africa는 시야가 제한적인 것은 "3m [22]이상의 거리에서 버디를 식별할 수 없을 때"라고 제안한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h Luria, S. M.; Kinney, J. A. (December 1974). "Linear polarizing filters and underwater vision". Undersea Biomedical Research. 1 (4): 371–8. PMID 4469103. Retrieved 2008-07-06.
  2. ^ a b c d e f g h Adolfson, J.; Berghage, T. (1974). Perception and Performance Under Water. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-00900-8.
  3. ^ a b Hegde, M. (30 September 2009). "The Blue, the Bluer, and the Bluest Ocean". NASA Goddard Earth Sciences Data and Information Services. Archived from the original on 12 July 2009. Retrieved 27 May 2011.
  4. ^ a b c d e f "Water Visibility Research". www.seabird.com. Sea-bird Scientific. Retrieved 24 October 2021.
  5. ^ a b Gibb, Natalie. "Factors That Affect Visibility Underwater When Diving". Scuba diving terminology. about.com. Retrieved 26 November 2016.
  6. ^ Wood, R. W. (1906-08-01). "XXIII. Fish-eye views, and vision under water". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 12 (68): 159–162. doi:10.1080/14786440609463529. ISSN 1941-5982.
  7. ^ a b Luria, SM; Kinney, J. A. (March 1970). "Underwater vision". Science. 167 (3924): 1454–61. Bibcode:1970Sci...167.1454L. doi:10.1126/science.167.3924.1454. PMID 5415277.
  8. ^ Weltman, G.; Christianson, R. A.; Egstrom, G. H. (October 1965). "Visual fields of the scuba diver". Human Factors. 7 (5): 423–30. doi:10.1177/001872086500700502. PMID 5882204. S2CID 45543055.
  9. ^ a b Sawatzky, David (1 November 2015). "Corrective Dive Masks". Columns, Diving Medicine. Diver magazine. Retrieved 10 December 2016.
  10. ^ Lonne, Torben (16 September 2015). "Diving With Contact Lenses". Articles. DIVE.in. Retrieved 10 December 2016.
  11. ^ Bennett, Q. M. (June 2008). "New thoughts on the correction of presbyopia for divers". Diving and Hyperbaric Medicine. 38 (2): 163–4. PMID 22692711. Retrieved 2013-04-19.
  12. ^ "Moken Sea Gypsies: Seeing Underwater". Archived from the original on August 29, 2008. Retrieved 2007-02-11.{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원래 URL 상태를 알 수 없습니다(링크).
  13. ^ Gislén A, Dacke M, Kröger RH, Abrahamsson M, Nilsson DE, Warrant EJ (May 2003). "Superior underwater vision in a human population of sea gypsies". Curr. Biol. 13 (10): 833–6. doi:10.1016/S0960-9822(03)00290-2. PMID 12747831. S2CID 18731746.
  14. ^ Gislén A, Warrant EJ, Dacke M, Kröger RH (October 2006). "Visual training improves underwater vision in children". Vision Res. 46 (20): 3443–50. doi:10.1016/j.visres.2006.05.004. PMID 16806388.
  15. ^ "How Mokens see clearly underwater, Building Your Brain, Inside the Human Body - BBC One". BBC. Retrieved 4 May 2018.
  16. ^ Smith; Baker (1995). Davies-Colley, R.J.; Smith, D.G. (eds.). "Optically pure waters in Waikoropupu ('Pupu') Springs, Nelson, New Zealand". New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. The Royal Society of New Zealand. 29 (2): 251–256. doi:10.1080/00288330.1995.9516658. 0028-8330/95/2902-0251
  17. ^ a b Zaneveld, J. Ronald V.; Pegau, W. Scott (2003). "Robust underwater visibility parameter". Optics Express. Optica Publishing Group. 11 (23): 2997–3009. Bibcode:2003OExpr..11.2997Z. doi:10.1364/OE.11.002997.
  18. ^ a b c d Davies-Colley, R. J.; Smith, D. G. (1995). "Optically pure waters in Waikoropupu ('Pupu') Springs, Nelson, New Zealand" (PDF). New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. The Royal Society of New Zealand. 29 (2): 251–256. doi:10.1080/00288330.1995.9516658. Retrieved 19 October 2013.0028-8330/95/2902-0251
  19. ^ Rossier, Robert N. (3 November 1995). "What is visibility? Illuminating facts about an unclear situation". dtmag.com. Dive Training Magazine. Retrieved 14 October 2021.
  20. ^ a b c Thomson, Richard E.; Emery, William J. (2014). "Chapter 1 - Data Acquisition and Recording". In Thomson, Richard E.; Emery, Richard E. (eds.). Data Analysis Methods in Physical Oceanography (Third ed.). Elsevier. pp. 1–186. doi:10.1016/B978-0-12-387782-6.00001-6. ISBN 9780123877826.
  21. ^ Staff (9 July 2014). "Diving in low visibility" (PDF). Policy 0308. NOAA Office of Marine and Aviation Operations. p. 2. Retrieved 26 November 2016.
  22. ^ Staff. "Lost Diver Procedure Guidelines" (PDF). Dive Safety Partners. Retrieved 4 January 2017.

추가 정보