Généralités.
La photographie subaquatique consiste, comme son nom l'indique, à effectuer des prises de vues sous l'eau. Il s'agit d'une activité liée aux loisirs, à la recherche scientifique, aux travaux publics pour la surveillance des ouvrages immergés, etc.
Opérer sous l'eau présente des contraintes très importantes. Il faut bien sûr respecter les règles de sécurité liées à la plongée et tenir compte des caractéristiques particulières du milieu aquatique. Le matériel doit être étanche et il faut bien sûr qu'il résiste à la pression et à la corrosion. Il doit en outre être soigneusement équilibré pour que l'on puisse le manipuler facilement. Le fait que l'eau soit un milieu beaucoup plus réfringent que l'air fait paraître les objets plus gros qu'ils sont en réalité et oblige à corriger les distances. Par ailleurs, l'absorption sélective de la lumière en fonction de la profondeur dénature les couleurs et vers 30 m, en eau claire, tout devient bleu. La restitution des teintes et des nuances colorées de la flore, de la faune et des objets immergés ne peut se faire sans l'appoint d'un éclairage artificiel.
À ceux qui lui demandaient s'il apprenait à photographier aux plongeurs, l'ami bordelais Henri Fort, qui en savait un bout sur la question, répondait que non ; il ajoutait qu'en revanche il acceptait volontiers d'apprendre à plonger aux photographes.
Pendant très longtemps, l'absence de matériel spécifique aussi bien pour la plongée que pour la photographie représentait une véritable difficulté. Le Docteur Hans Hass, grand spécialiste de la prise de vues sous-marine, racontait que pour obtenir des images stables, il plantait au fond de la mer un solide pied supportant le matériel, puis remontait à la surface et ne plongeait à nouveau que lorsqu'il voyait des poissons se présenter dans le champ de l'appareil. Aujourd'hui, heureusement pour les passionnés, ces équipements sont nettement plus accessibles et les choses ont bien changé.
Historique.
Les premières photographies sous-marines connues sont l'œuvre du biologiste français Louis Boutan qui inventa les premiers appareillages spécifiques, et notamment un caisson étanche pour l'appareil et une lampe photo sous-marine. 
Certaines de ses photographies étaient pour son époque aussi étonnantes et novatrices que celles aujourd'hui prises sur Mars ou des astéroïdes. 
Ces appareillages (dont un appareil pouvant être déclenché in situ par un scaphandrier ou à partir d'une embarcation en surface) sont décrits dans l'article qui lui est consacré. 
Boutan a aussi testé et développé quelques « trucs » simples pour se prémunir des effets du courant ou des reflets du soleil. 
Depuis, en plus d'un siècle, les appareils photo, les caméras et les éclairages étanches ont été constamment améliorés, miniaturisés et allégés. Ils se sont démocratisés grâce à un coût de plus en plus accessible et une relative simplicité d'usage. 
Parallèlement, les progrès du matériel de plongée ont permis aux photographes de rester plus longtemps sous l'eau et d'y descendre plus profondément. 
Puis des engins habités et enfin des robots ont pu emporter des caméras jusque dans les abysses, jouant un rôle considérable pour l'inventaire général de la biodiversité marine. 
Perspectives : de nouvelles pistes se dessinent, qui ouvrent de nouveaux horizons, par exemple avec des systèmes de microrobotique et d'intelligence embarquée, ou encore avec la possibilité de produire des images dans des eaux extrêmement troubles (sur le principe de l'imagerie radar), ou encore avec l'apparition de ou biomimétiques...
Le problème de la lumière.
C'est le premier qu'il faut résoudre.
Sauf dans des circonstances exceptionnelles, l'eau diffuse toujours plus ou moins la lumière du fait des multitudes de particules qui s'y trouvent maintenues en suspension. Ces particules forment une sorte de brouillard qui diminue les contrastes et masque les lointains ; il est très souvent impossible de photographier des sujets qui se trouvent à plus de quelques mètres et dans le « café au lait » qui va et vient dans les estuaires comme la Gironde, toute prise de vue est pratiquement impossible.
Par ailleurs, l'eau absorbe très fortement certaines radiations. L'infrarouge disparaît pratiquement à 1 m, le rouge à 5 m, l'orange à 10 m, le jaune à 20 m, le vert à 30 m. L'ultraviolet est lui aussi très fortement absorbé. Au-dessous de 10 m, il ne reste pratiquement qu'une lumière bleue qui s'atténue progressivement avec la profondeur. Cette lumière est relativement favorable si l'on expose du film noir et blanc, mais il n'en va évidemment pas de même en couleurs avec la disparition des teintes chaudes qui ne peuvent plus être perçues. L'éclairement change finalement très vite non seulement en qualité, mais aussi en quantité, même dans une eau parfaitement limpide. Dans les meilleures conditions, si l'on peut photographier à f/16 juste sous la surface, on passe à f/8 à 1 m de profondeur, à f/5,6 à 5 m, à f/4 à 10 m et à f/2,8 à 30 m, toutes choses égales par ailleurs.
Les sources de lumière artificielle, projecteurs sous-marins ou flashes électroniques, sont soumises au même phénomène et leur portée ne dépasse guère quelques mètres. En raison de la turbidité de l'eau, ces sources doivent toujours être fortement déportées par rapport à l'axe optique, sinon les particules directement éclairées produisent un halo qui cache tout ce qui se trouve derrière. On rencontre le même problème, quoique à un moindre niveau, en photographiant dans une pièce enfumée.
Une autre conséquence est que l'utilisation des téléobjectifs est pratiquement impossible en photographie subaquatique, où l'en n'emploie guère que des objectifs « normaux » ou à grand angle de champ.
Il va de soi que si l'on opère en lumière naturelle, mieux vaut choisir une journée ensoleillée...
Utilisation de films noir et blanc.
L'excès de bleu et de vert fait que la traduction directe des couleurs sous forme d'une gamme de gris équilibrée n'est pas possible sans corrections.
Le manque de lumière fait souvent choisir a priori une émulsion rapide. C'est souvent un mauvais choix en raison du faible contraste obtenu et de la granulation. Sous l'eau les contrastes sont généralement faibles ou très faibles, et la lumière est très diffuse. Il faut au contraire utiliser une émulsion de sensibilité moyenne ou faible, qui sera développée dans un révélateur vigoureux afin de renforcer les contrastes sans pour autant faire monter le grain d'une façon exagérée. L'utilisation de films plus sensibles n'est finalement conseillée que dans le cas de forts contrastes, donc dans les eaux très claires ou pour compenser des effets de contrejour trop marqués, par exemple lorsque l'on photographe vers la surface depuis l'entrée d'une grotte sous-marine, ou encore lorsque l'on utilise l'éclairage plutôt brutal d'un flash.
Les insuccès sont généralement dus à une exposition normale et à un développement normal, qui donnent des images dont la densité moyenne est correcte mais dont le contraste est trop faible. La photographe sous-marine est sur ce plan comparable à la photographie dans le brouillard : il faut donc adopter un temps de pose plus court que celui donné par le posemètre, puisque l'on n'a pas de problème de rendu de valeurs dans les ombres, puis développer plus longuement qu'on ne le fait d'habitude pour obtenir un contraste plus élevé sans provoquer la formation d'une granulation trop forte. Il s'agit tout simplement d'exploiter ici la latitude de pose, qui est grande puisque le contraste du sujet est très inférieur au contraste utile de l'émulsion utilisée. Pour la même raison, on évitera d'utiliser un révélateur compensateur pour s'orienter vers une formule plus énergique.
L'équilibrage des couleurs.
Avec des films.
L'usage de films négatifs ne pose pas de problème important car on peut faire varier l'équilibre des couleurs lors du tirage. En revanche, il n'en va pas de même pour les diapositives. Dans ce cas, il faut de toute manière utiliser des films équilibrés pour la lumière du jour.
À faible profondeur, quelques mètres, il était recommandé d'utiliser un éclairage artificiel à température de couleur relativement basse, 3.400 K par exemple, l'eau se chargeant de filtrer l'excès de lumière rouge. Avec des sources dont la température de couleur est plus élevée, des filtres correcteurs de teintes chaudes (dans la série Wratten 81 par exemple) donnent de bons résultats.
Au-delà de 10 m, la lumière artificielle devient pratiquement indispensable et elle prend le pas sur le restant de lumière naturelle. On peut faire appel aux mêmes techniques mais il est souvent conseillé d'utiliser des lampes survoltées ou des lampes à halogènes équilibrées pour 3.200 à 3.400 K, associées à des films équilibrés pour la lumière artificielle tungstène.
Avec des appareils numériques.
Les méthodes de traitement d'image permettent de modifier très facilement la température de couleur des images et de les rendre à volonté plus « chaudes » ou plus « froides ». Cependant, quels qu'ils soient, ces ajustements ont toujours pour effet de produire une certaine dégradation des fichiers et de compliquer les modifications ultérieures.
Pour ceux qui ne travaillent pas en mode RAW, le mieux est donc d'équilibrer les images au moment de la prise de vue, en suivant les mêmes principes qu'avec les films. Par exemple, régler la balance des blancs de l'appareil sur « éclairage à incandescence » et utiliser des projecteurs à 3.200 ou 3.400 K.
En fait, les capteurs n'ont qu'un seul mode de fonctionnement, qu'un seul équilibrage et qu'une seule sensibilité. Tous les autres réglages de l'appareil correspondent à un retraitement des fichiers bruts pour aboutir à des enregistrements aux formats TIFF ou JPEG. L'utilisateur de fichiers RAW bénéficiera donc toujours d'informations « de première main » qu'il pourra modifier à sa guise à l'aide d'un logiciel approprié. C'est évidemment le mode opératoire que l'on peut conseiller, de préférence à tous les autres.
Mesure de la lumière et durée d'exposition.
Il est pratiquement impossible d'exposer correctement les films au jugé, le recours à un posemètre séparé ou intégré au boîtier s'impose à l'évidence.
Quel que soit le mode de détermination du temps de pose, les mesures peuvent être faussées par la diffusion de la lumière. En outre, les arrière-plans sont souvent très sombres, lorsque l'appareil est dirigé vers un fond éloigné, ou au contraire très clair lorsqu'il est dirigé vers la surface. Il faut donc souvent interpréter les mesures, comme on le fait couramment pour la photographie « ordinaire ».
Sauf lorsque l'on utilise un flash, l'emploi d'un posemètre autonome peut être intéressant. Celui-ci peut être enfermé dans le sac contenant l'appareil mais il existe également des boîtiers destinés à certains modèles de cellules du commerce. On a aussi fabriqué des cellules prévues spécialement pour la plongée comme les modèles Calypsolux SOS ou Sekonic Marine L 164.
Le matériel spécifique.
Depuis quelques décennies, on a vu apparaître sur le marché un nombre considérable d'équipements photographiques dédiés à la photographie subaquatique. Cependant, ces équipements sont peu visibles dans les vitrines des revendeurs habituels, on les trouve plutôt dans des magasins spécialisés dans le matériel de plongée ou sur commande. De plus, ce secteur est plus ou moins « canalisé » par les clubs car la plongée comporte des exigences de sécurité qui ne peuvent être satisfaites que lorsque l'on se trouve en groupe.
Deux catégories de matériel de prise de vue peuvent être proposés aux photographes : des appareils spéciaux utilisables directement ou des appareils ordinaires logés dans des caissons ou des sacs étanches.
Appareils et chambres spécialisés.
Les appareils spéciaux (Calypso-Phot, Siluro, Nikonos, etc.) sont généralement très coûteux et surtout destinés aux professionnels ou aux passionnés avertis et fortunés. 
Certains appareils compacts dits « antiruissellement » ne sont pas spécialement dédiés à la plongée mais peuvent toutefois être utilisés sous quelques centimètres d'eau, de même que certains modèles d'appareils argentiques « jetables ». Quelques modèles d'appareils numériques actuels sont prévus pour une utilisation subaquatique à faible profondeur, généralement moins de 2 m.
La société californienne Liquid Image Company a mis sur le marché un masque de plongée incorporant un appareil numérique de 8 Mpixels.
Sacs, boîtiers et caissons étanches.
Les photographes amateurs ne sont généralement pas suffisamment spécialisés dans la photographie subaquatique pour faire l'achat d'un matériel de prise de vues spécifique. Ils sont donc amenés à faire l'achat d'une boîte étanche ou d'un sac souple adapté à leur appareil photographique « ordinaire », aussi bien argentique que numérique. Ces équipements sont très diversifiés et varient beaucoup, tant par leurs caractéristique que par leur prix.
Les équipements rigides et étanches, boîtiers et caissons, comportent une enveloppe faite de métal léger, de matière plastique ou de matériaux composites. Comme leur pression interne ne varie pas sensiblement au cours de la plongée, ils doivent donc résister à l'écrasement et disposer d'une très sérieuse protection contre les entrées d'eau. Certains ne doivent pas être utilisés au-delà de quelques mètres de profondeur, d'autres en revanche peuvent sans problème descendre au-dessous de 100 m. Les réglages se font de l'extérieur via des traversées mécaniques étanches et les prises de vue s'effectuent à travers un hublot constitué d'une glace de qualité optique. Leur flottabilité ne varie pas sensiblement lors de la plongée puisque leur volume et leur masse restent pratiquement constants. Il vaut mieux qu'elle reste légèrement positive, ce qui permet à l'équipement de remonter vers la surface en cas de problème, plutôt que de se perdre à tout jamais dans les profondeurs.
Les sacs souples sont généralement constitués de vinyle transparent et d'un hublot de bonne qualité optique qui permet le passage de la lumière. La manœuvre du boîtier se fait en utilisant les gants ou autres dispositifs souples incorporés au sac. Du fait qu'ils se compriment lors de la plongée, les pressions interne et externe s'équilibrent et les problèmes d'étanchéité sont alors beaucoup plus simples à résoudre. Cette compressibilité entraîne une variation importante de leur volume et de leur flottabilité, de sorte que l'on ne peut guère les utiliser au-delà de quelques mètres. À une certaine profondeur, en effet, la compression du sac atteint son maximum et la pression interne ne peut plus augmenter ; les risques d'entrées d'eau et d'écrasement du boîtier empêchent de dépasser cette limite qui, dans tous les cas, reste assez modeste. Il ne faut évidemment pas oublier de remplir complètement d'air les sacs souples avant de plonger, sous peine de les voir se comprimer à bloc avant que la profondeur prévue soit atteinte.
Préobjectifs.
Contrairement à ce qui se passe lors de la prise de vue « atmosphérique », les rayons lumineux doivent traverser un dioptre comportant d'un côté l'air contenu dans le boîtier ou le sac et de l'autre, l'eau douce ou salée dans laquelle on désire réaliser les prises de vue. La réfraction des rayons lumineux fait que le sujet photographié se trouve rapproché et agrandi ; la focale de l'objectif est augmentée dans le rapport approximatif 4/3 (l'indice de réfraction de l'eau, ce qui diminue fortement l'angle de champ de l'objectif. De plus, le dioptre plan n'étant pas parfaitement stigmatique, l'image devient très floue sur les bords.
Pour corriger ces deux effets, les Professeurs Alexandre Ivanoff et Yves Le Grand ont mis au point un hublot spécial dénommé « préobjectif sous-marin ». Il s'agit de deux lentilles, distantes l'une de l'autre de 2 à 4 cm, placées devant l'objectif de prise de vue à la place de la vitre plane du hublot. La première lentille plan-concave a sa face extérieure au contact de l'eau et fait office de verre de hublot, c'est elle en particulier qui doit résister à la pression. La seconde lentille est plan-convexe et disposée aussi près que possible de l'objectif ; elle comporte le plus souvent une surface asphérique de façon à améliorer la correction des défauts de netteté constatés sur les bords de l'image. La présence d'un préobjectif est facile à déceler, à la fois par l'aspect et par l'encombrement des lentilles.
Matériel d'éclairage.
Dès que l'on se trouve à plus de 10 m de profondeur, ou même moins si l'eau n'est pas parfaitement limpide, il est pratiquement nécessaire d'utiliser un éclairage artificiel, ne serait-ce que pour restituer aux sujets leurs « vraies » couleurs, du moins les couleurs qu'ils prennent en lumière blanche ; ces couleurs sont souvent très vives, ce qui peut sembler quelque peu étonnant.
Le matériel doit évidemment être parfaitement entretenu, lavé soigneusement à l'eau douce après chaque plongée, et vérifié avant chaque utilisation. Une attention particulière doit être portée aux divers éléments en caoutchouc et en matière plastique, et plus encore aux divers joints d'étanchéité.
Le flash.
C'est le mode d'éclairage le plus simple. Il existe d'assez nombreux modèles, dont la synchronisation avec l'appareil se fait généralement à l'aise de liaisons électriques étanches. Il vaut toujours mieux utiliser un matériel simple et peu encombrant, car un excès d'équipement peut fortement gêner les évolutions du plongeur.
Les lampes à lumière continue.
Elles sont évidemment nécessaires pour pratiquer la prise de vue cinématographique ou vidéo. Il s'agit presque toujours de matériels à basse tension alimentés par des batteries autonomes de forte puissance. En photographie, ces sources sont également utilisables et même indispensables si l'obscurité est trop forte, ne serait-ce que pour percevoir les sujets et les divers éléments de l'environnement.
Conseils en vrac.
Le grand nombre de plongeurs rend aujourd'hui nécessaire l'observation d'un code de déontologie rigoureux, afin de préserver au maximum les fonds marins.
La prise de vue rapprochée.
Les appareils.
Les meilleurs résultats en prise de vues sous-marines sont obtenus à des distances inférieures à 1 m. C'est en effet dans ces conditions que la diffusion de la lumière est la moins importante, on obtient donc une meilleure netteté, un meilleur contraste et un meilleur équilibre chromatique. Il est d'ailleurs communément admis que la distance maximale de prise de vues ne dépasse pas un tiers de la distance maximale de visibilité. Quant au flash, il est assez illusoire de vouloir l'utiliser au-delà de 1,5 à 2 m.
Les meilleurs appareils sont ici ceux qui permettent conjointement une visée reflex et une mise au point rapprochée, avec ou sans lentilles additionnelles. La notoriété des appareils argentiques 24 x 36 dans le domaine de la photographie subaquatique ne vient pas de ce que ces appareils possèdent des propriétés particulièrement intéressantes, mais surtout de leur renommée bien établie pour la photographie terrestre. En pratique les appareils reflex 6 x 6 ou même ceux de formats plus grands sont ceux qui donnent les meilleurs résultats. Comme les caissons n'acceptent ni les soufflets, ni les bagues-allonges, il est pratiquement obligatoire de faire appel aux lentilles additionnelles pour permettre de se rapprocher suffisamment des sujets. Les données sur le matériel numérique actuel sont passablement incertaines, en raison du renouvellement très rapide des gammes d'appareils, qui ne permet guère de pérenniser les fabrications d'accessoires.
En 1969, l'appareil le plus réputé pour la photographie subaquatique rapprochée est probablement le Rolleiflex dans une boîte étanche Rolleimarin. Celle-ci accepte les lentilles additionnelles Rolleinar, qui existent en trois puissances (I, II et III) et sont vendues par paires. Dans chaque paire, on trouve une lentille destinée à l'objectif de prise de vue et une autre, munie d'un prisme de correction de la parallaxe, qui se monte sur l'objectif de visée. Dans le boîtier Rolleimarin, les lentilles I ou II se montent dans une tourelle et l'opérateur peut les mettre en place ou les retirer grâce à une commande extérieure. La lentille III est nécessairement montée de façon fixe, et pour diminuer encore la distance de prise de vue, on peut l'associer avec la lentille II.
Le boîtier Hecomar, d'origine allemande, peut quant à lui recevoir les appareils Yashica Mat, Yashica 124 et Yashica 12 ; il permet d'utiliser en plongée deux lentilles de puissances différentes, ce qui en fait la singularité. Si quelqu'un a par hasard davantage d'informations sur ce boîtier ...
Les appareils reflex 24 x 36 ne sont pas inutilisables pour autant. Cependant, les viseurs à prisme redresseur ne sont généralement pas conçus pour permettre l'observation du dépoli à travers un caisson étanche et il faut bricoler des montages permettant de restituer l'observation de l'image de visée. Les boîtes Hecomar II et III sont conçues pour permettre la visée reflex avec les appareils Exa I. Quelques appareils possédant un prisme démontable (Zeiss Ikon Icarex 35, divers modèles Miranda, etc.) permettaient d'observer le dépoli directement ou par l'intermédiaire d'un capuchon de visée muni d'une loupe, il existait peut-être des boîtiers étanches adaptés permettant de tirer profit de cette particularité.
L'utilisation des flashes.
Dès que la profondeur ne permet plus un bon rendu chromatique des sujets, le recours à une source de lumière extérieure s'impose pour le rendu des tons rouges et jaunes.
Les flashes doivent impérativement être orientables pour s'adapter à la position du sujet par rapport à l'appareil. S'ils continuaient d'éclairer dans la direction de l'axe, le sujet ne recevrait pas la lumière, ou la recevrait partiellement, ce qui serait peut-être pire. Les flashes utilisés en photographie subaquatique « normale » sont généralement très puissants, et cette puissance est presque toujours trop forte pour les sujets très proches. Il faut donc atténuer la lumière, par exemple en recouvrant partiellement l'ampoule par un tube d'aluminium, ou tout autre dispositif ayant le même effet.