Современные цифровые камеры значительно облегчили работу фотографа, сделав ее более эффективной, ускорив процесс получения готовой фотографии в сотни раз. По сути, мы сразу видим почти готовую фотографию на дисплее камеры. Другой вопрос, выросло ли от этого качество фотографий… Но речь сейчас не об этом.

Одним из способов предварительной оценки качества фотографии, является анализ гистограммы на экране камеры.

Гистограмма - это график распределения яркости пикселей изображения. Фотокамера может отображать как общую гистограмму композитного канала RGB, так и гистограммы отдельных каналов, красного, зеленого и синего. Горизонтальная ось - это значения яркости пикселей, от черного до белого, через промежуточные градации (для цветовых каналов, соответственно, от черного до максимально насыщенного цвета). Вертикальная ось - это количество пикселей, соответствующее определенной яркости, выраженное в относительных единицах.

Как пользоваться гистограммой

Давайте разберем на примерах, какую информацию можно получить из анализа гистограммы, и каким образом нужно корректировать настройки фотоаппарата, чтобы получить наилучшее качество изображения. Ведь во многих статьях присутствует фраза "следите за гистограммой" или "ориентируйтесь по гистограмме". Давайте разберемся, за чем, конкретно, нужно следить и что потом с этими "ориентировками" делать.

Нормально экспонированный снимок

Если в сцене, которую вы снимаете, представлен достаточно широкий диапазон яркостей, то гистограмма нормально экспонированного снимка будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке выше. Гистограмма занимает весь тоновый диапазон, при этом справа, в области светов, она не должна обрезаться (должна оставаться небольшая площадка). Хотя, в некоторых случаях, гистограмма может и обрезаться. Это происходит в том случае, если в кадре присутствуют очень яркие источники света или блики. Если снимок экспонирован нормально, никакие поправки в настройки вводить не нужно.

Важное замечание: на экране фотоаппарата вы видите изображение, специально созданное для просмотра, так называемую встроенную миниатюру. Оно уже подверглось обработке процессором фотоаппарата, то есть был поднят контраст, отрегулирована гамма и т.д. Таким образом, если вы снимаете в формате RAW, то имеете некоторый запас по светам, то есть можно допускать небольшой клиппинг (обрезку гистограммы) в светлых областях. При последующем снижении экспозиции в конвертере информация восстановится, а шум в изображении немного снизится. Такой способ съемки называется ETTR (Exposure To The Right).

Снимок с недостаточной экспозицией

Иначе этот снимок называют недоэкспонированным или недодержанным.

В этом случае снимок визуально выглядит темнее, чем он должен быть на самом деле. Гистограмма при этом обрезается слева, в области теней, а в области светлых тонов образуется протяженная площадка.. Если съемка производится в формате JPEG, то при последующей постобработке такого снимка мы наживаем себе массу проблем. Это потерянные детали в тенях, повышение уровня шума при осветлении изображения, необходимость цветовой коррекции. При съемке в формате RAW ситуация не столь трагична, но качество изображения будет все равно ниже, чем если бы мы использовали снимок с нормальной экспозицией. Шумы в изображении возрастут неизбежно, следовательно, необходимо будет с ними бороться. А борьба с шумом - это всегда компромисс между шумом и мелкими деталями. Нет еще ни одной программы, которая бы прекрасно удаляла шум, оставляя при этом такую же детализацию, как у снимка с более низким ISO и нормальной экспозицией.

Для того чтобы получить нормально экспонированный снимок, если пробный оказался недоэкспонирован, следует выполнить одно или два из следующих действий:

1. Открыть диафрагму на 1-2 (значения даны примерные, в каждом конкретном случае они определяются индивидуально) ступени. В этом случае вы получите меньшую глубину резкости.
2. Если невозможно открыть диафрагму, либо необходимо сохранить глубину резко изображаемого пространства, можно увеличить время выдержки на 1-2 ступени. При этом следует иметь ввиду, что движущиеся объекты могут быть смазаны, либо может получиться эффект "шевеленки" из-за дрожания рук.
3. Если необходимо сохранять неизменными глубину резкости и выдержку, увеличьте значение ISO на 1-2 ступени. При этом неизбежно возрастет уровень шума, однако, лучше получить резкий, четкий снимок с некоторым шумом, чем смазанный, но с низким уровнем шума.

Снимок с чрезмерной экспозицией.

Иначе этот снимок называют переэкспонированным или передержанным.

В этом случае визуально снимок выглядит светлее, чем он должен быть на самом деле. Гистограмма при этом обрезается справа, в области светов, а в области теней, слева, образуется протяженная площадка. Если съемка производится в формате JPEG, то потерянную информацию восстановить невозможно, то есть детали в светлых областях теряются безвозвратно. Иногда передержку используют как художественный прием. Если вы снимаете в формате RAW, то он прощает небольшие ошибки в экспозиции (в пределах 1-2 ступеней, в зависимости от модели камеры), однако это не повод продолжать делать ошибки при съемке. В конвертере такие мнимые потери информации легко восстанавливаются, при этом несколько улучшается качество изображения (см. выше о методе ETTR).

Для того чтобы получить нормально экспонированный снимок, если пробный оказался переэкспонирован, следует выполнить одно или два из следующих действий:

1. Прикрыть диафрагму на 1-2 ступени. В этом случае вы получите бо̀льшую глубину резкости.
2. Если бо̀льшая глубина резкости нежелательна (например, вы хотите сильно размыть задний план), используйте уменьшение времени выдержки на 1-2 ступени. Риск получить смазанный снимок при этом наоборот, уменьшается.
3. Можно также воспользоваться уменьшением значения ISO на 1-2 ступени, если вы снимаете на ISO, отличном от минимального.

Если вы снимаете в яркий солнечный день светосильным объективом на открытой диафрагме, вам может не хватить предела выдержек и ISO вашей камеры для получения снимка с нормальной экспозицией. В этом случае имеет смысл воспользоваться нейтрально-серым фильтром, ослабляющим световой поток.

В этом уроке вы узнаете, какую информацию об изображении можно получить с помощью гистограммы в Camera Raw.

Adobe Camera Raw представляет собой мощный инструмент для редактирования и тонкой настройки фотографий. Формат RAW дает возможность неразрушающего редактирования фотографий, сохраняя исходный файл нетронутым. Вся информация о произведенных действиях записывается в виде текстовой инструкции в маленький XMP-файл, который связан с исходным RAW-файлом.

Adobe Camera Raw поставляется бесплатно в комплекте с Adobe Photoshop и Photoshop Elements.

Гистограмма в Camera Raw является основным источником информации об изображении и производимых в нем изменениях. На ней показано распределение яркостей пикселей различных каналов (красного, зеленого и синего). Гистограмма делится на три участка:

Левая часть гистограммы содержит информацию о темных участках изображения, тенях.

Средняя часть отвечает за полутона.

В правой части показано распределение пикселей, отвечающих за светлые тона изображения, света.

По гистограмме можно косвенно судить о потерях информации в светлых и темных участках изображения, так называемых пересветах и провалах в тенях. Для того, чтобы увидеть эти участки на изображении, нужно включить предупреждения о потере светов и теней. Сделать это можно, кликнув на треугольниках по краям гистограммы вверху, либо используя быстрые клавиши. Для предупреждения о потере светов это – клавиша О (от английского overexposed – переэкспонированный). Для предупреждения о провалах в тенях это – клавиша U (от английского underexposed–недоэкспонированный).

Если освещение снимаемой сцены попадает в динамический диапазон сенсора фотоаппарата, эти два треугольника должны быть черного цвета, а гистограмма не должна упираться в левый и правый край. Но такое бывает очень редко.

Кроме того, по гистограмме можно судить, какие именно каналы попадают в клиппинг. Клиппинг - это область отсечки, то есть переэкспонированная или недоэкспонированная. Если цвет треугольника предупреждения красный, зеленый или синий, значит отсечка произошла в одноименном канале. Если цвет голубой, пурпурный или желтый, то отсечка имеет место уже в двух каналах. В случае желтого цвета это красный и зеленый каналы, пурпурного – синий и красный, голубого – зеленый и синий. Эту информацию важно знать для того, чтобы правильно выбрать затем соответствующий канал в фотошопе, для восстановления информации в поврежденном канале.

На изображении переэкспонированные участки будут залиты красным цветом, а провалы в тенях синим.

Таким образом, по гистограмме можно сразу оценить, имеются ли какие-либо потери информации в изображении на крайних участках диапазона. О том, как восстанавливать потерянную информацию, вы узнаете в следующем уроке.

В компьютерной графике тон это уровень (оттенок) цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого от белого до черного. Для одного цвета число таких градаций (ступеней) в цветовой модели RGB равно 256 (8 бит).

Смысл тоновой коррекции фотоизображения состоит в придании фотографии максимального динамического диапазона за счет настройки яркости и контрастности изображения. Для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции) в редакторе используются гистограммы .

Новый термин

Гистограмма - столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселей изображения (по вертикали), имеющих заданный уровень яркости (по горизонтали). В другой формулировке гистограммой называется график, отображающий распределение пикселей изображения по яркости. При построении этого графика по оси X откладываются значения яркостей в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый), а по оси Y - количество пикселей, имеющих соответствующее значение яркости.

Специалисту в компьютерной графике анализ гистограмм позволяет понять, какие тоновые области изображения нуждаются в коррекции, и в какой именно (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Изображение и его гистограмма

При рассматривании гистограмм на светлом фотоизображении основная горка пикселей смещена вправо, на темном - влево, а в нормальном изображении она находится посередине гистограммы.

В светлом изображении все объекты ярко высвечены. Примером таких изображений могут служить фотографии ярко освещенных светлых предметов. Области теней и средних тонов таких изображений обычно содержат мало информативного материала и не представляют интереса.

В темном изображении многие важные детали скрыты (теряются) в теневых областях. Средние тона и света выделены слабо. Такие изображения получаются при фотосъемке в условиях недостаточной освещенности.

Нормальные изображения характеризуются наивысшим качеством, то есть равномерным распределением тонов по всем трем областям: светам, средним тонам и теням.

Итак, гистограммой называется график, отображающий распределение пикселей изображения по яркости. Инструмент Гистограмма (Histogram) позволяет оценить динамический диапазон изображения, то есть разницу между его самым ярким и самым темным участком (разброс между минимальной и максимальной яркостью изображения). Другими словами, с помощью гистограммы вы также можете определить, какие тоновые области доминируют: тени (темные области), света (светлые области) или средние тона. В Adobe Photoshop проверка динамического диапазона изображения выполняется командой Изображение | Коррекция | Уровни .

В Adobe Photoshop инструментом коррекция гистограммы является инструмент Уровни (Levels) . С помощью Уровней (за счет изменения яркости и контрастности изображения) можно изображение сделать более светлым или более темным, то есть улучшить его динамический диапазон. Иначе говоря, с помощью гистограмм вы можете оценить качество изображения, а с помощью уровней это качество улучшить. Для работы с гистограммой в уровнях им(Hisется инструмент Установка точки черного , инструмент Установка точки серого и инструмент Установка точки белого . В соответствии с гистограммой тоновую характеристику изображения можно отнести к одному из трех типов: светлому, темному или нормальному.

Точка белого - это самая яркая светлая точка изображения. Соответственно, точка черного - точка изображения с минимальной яркостью (самая черная). Серая точка находится между белой и черной.

Итак, набор из трех пипеток предназначен для установки значений белой и черной точек и значения коэффициента гаммы путем указания их непосредственно на редактируемом изображении с помощью выбора соответствующей пипетки.

Помимо пипеток, управляющих точками, уровни имеют ползунки-треугольники между крайними треугольниками, характеризующими значение светов и теней изображения, расположен третий треугольник, который предназначен для управления яркостью в области средних тонов изображения. Этот элемент управления в растровой графике имеет специальное название - коэффициент гамма, а действия выполняемые путем перемещения среднего треугольника, называют настройкой гаммы. Установка значения этого параметра меньше 1 (это значение задается по умолчанию), приводит к затемнению изображения и, наоборот, больше 1 - к осветлению изображения в области средних тонов. В обоих случаях происходит изменение контрастности изображения.

Новый термин

Гамма - коэффициент контраста в средних тонах изображения.

Параметрами раздела Выходные уровни (Output Levels) можно управлять точно так же, как и входными параметрами. Однако в отличие от них, здесь перемещение левого треугольника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и, наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (света).

Нажатие кнопки Авто (Auto) является альтернативой выполнения специальной команды Авто Уровни (Auto Levels) . Оно приводит к запуску процедуры автоматической тоновой коррекции, сущность которой состоит в отбрасывании заранее установленного количества самых светлых и самых темных пикселов изображения.

Список Канал (Channel) предоставляет доступ к любому цветовому каналу с помощью раскрывающегося списка. С его помощью вы можете выполнять настройки входных и выходных значений яркости отдельно для каждого канала раздельно.

Примечание

Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображению максимального динамического диапазона, что в свою очередь это напрямую связано с настройкой яркости изображения. Однако не только гистограммы и уровни служат для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции). Photoshop предоставляет широкий набор подобных средств, среди которых можно отметить инструменты Кривые (Curves) , Яркость (Brightness) и Контраст (Contrast) .

Цифровые технологии делают работу фотографа намного более эффективной и быстрой. Сегодня цифровые фотоаппараты могут не только показать результат съемки сразу на дисплее камеры, но и провести анализ этих фотографий — показать переэкспонированные области кадра и гистограмму (общую и раздельные для каждого из трех каналов RGB).

Гистограмма позволяет фотографу проанализировать кадр и мгновенно ввести коррективы в съемку. И тем самым избавить вас от лишней обработке в RAW-конвертере и фотошопе.

— это графическое отображение распределения полутонов в фотографии. По горизонтали идет шкала яркости, а по вертикали — относительное количество пикселей с данной яркостью.

Гистограмма читается слева на право, от черного к белому.

Посмотрите на следующие примеры и вы поймете как читать гистограмму.

По гистограмме видно, что на фотографии нет абсолютно черных областей. Справа видно, что на фото есть небольшие пересвеченые участки.

Гистограмма в целом распределена равномерно по всему диапазону яркостей. Есть небольшие зоны пере- и недосвета, но они не критичны.

В следующем примере видно как по гистограмме увидеть недо- и пересветы.

На дисплее не будет ясно насколько белый фон является белым. Гистограмма показывает полный провал на экране ноутбука, светло-серые тона корпуса и белый фон вокруг объекта.

Глядя на экран камеры — сложно понять есть ли потери на корпусе авто. Гистограмма ясно показывает, что нет абсолютно черных участков, зато ясно видно пересветы на белых объектах.

Гисторграмма помогает и при обработке в фотошопе в режиме Levels. Посмотрите как после увеличения контраста выглядит гистограмма и фото.

Слева оригинал фотографии, справа результат после небольшого увеличения контраста. Как видите работа контраста растягивает гистограмму, добавляя темных и светлых областей.

Зачем нужна Гистограмма?

Все современные камеры оснащены достаточно большими и качественными дисплеями. Зачем же тогда нужна гистограмма?

Дисплеи имеют свой уровень яркости, восприятие которой зависит так же от окружающего света. Если смотреть на дисплей ночью картинка будет казаться очень яркой, а днем наоборот — очень блеклой. За счет того, что гистограмма показывает изображение в виде графика, она независима от любых условий просмотра.

Качество дисплеев в камерах действительно высокое, но не настолько чтобы отобразить разницу между почти белым и абсолютно белым, как и разницу между почти черным и абсолютно черным.

Посмотрите на следующее фото:

http://www.flickr.com/photos/bigfrank/368734607/

Это просто идеальная фотография для нашей ситуации. Конечно она была обработана в фотошопе, но это не важно.

Как вы видите на фото нету пересветов или темных участков. Гистограмма показывает нам тоже самое. По краям есть не высокие столбики, которые указывают на пересветы от ламп освещения и темные области на витрине. В остальном как видно гистограмма показывает что наибольшая часть информации в средних тонах.

Одного взгляда на гистограмму достаточно чтобы удостовериться в верной экспозиции и идти снимать дальше.

Как вы уже поняли у каждого изображения своя гисторграмма, соответствено не бывает правильной или не правильной гистограммы.

Гистограмму стоит рассматривать как инструмент быстрого анализа фотографии во время съемки (или во время обработки).

Когда нужно использовать гистограмму

Ночная съемка
При отсутствии внешних источников света особенно сложно определить яркость и контрастность фотографии.

Студийная съемка
Если вы снимаете в студии и у вас нет экспонометра, чтобы замерить мощность приборов, приходится работать наугад, настраивая камеру по результату на дисплее. Гистограмма более аккуратно покажет ситуацию на картинке.

Предметная съемка
Предметы как правило снимают на белом фоне. Фото может показать только области пересвета. А гистограмма поможет понять насколько белый действительно является белым.

Итог

Как вы видите, гистограмма очень мощный и удобный иструмент работы фотографа. Это совершенно необходимая вещь для создания технически качественных снимков. А в наших следующих статьях мы продолжим рассказывать о интересных и эффективных инструментах для работы с фотографиями.

В этом уроке мы поговорим о том, что такое гистограмма, и какую полезную информацию для дальнейшей работы с изображением можно извлечь из нее.
Увидеть гистограмму изображения можно, выбрав в меню Окно - Гистограмма (Window - Histogram).

На первый взгляд, понятного мало. Столько же понимает человек, далекий от медицины, когда видит кардиограмму или энцефалограмму. Но, в отличие от медицинских графиков, с гистограммой все обстоит намного проще. Она служит основным инструментом объективной оценки технических параметров фотоснимка, наряду с палитрой Инфо.

Гистограмма графически показывает распределение пикселей изображения по уровням яркости. Чем выше столбик гистограммы, тем больше пикселей данной яркости присутствует в изображении. Изучать гистограмму можно непосредственно в палитре, либо вызвав команду Уровни (Levels). Для этого нужно нажать CTRL+L.

Гистограмму можно условно разделить на три области: самая левая называется областью теней (Shadows), самая правая - областью светов (Highligts), центральная часть - средними тонами (Midtones).

Также принято различать четвертные градации яркости: света, четвертьтона, полутона, тричетвертьтона, тени . По шкале плотности черного цвета соответственно 0, 25, 50, 75, 100%. В программе фотошоп такая градация применяется в диалоговом окне Кривые Curves).

Основную информацию об изображении получают при выборе в поле Канал (Channel) значения Свечение (Luminosity). При этом на гистограмме отображается только яркостная составляющая. Также в этом поле можно выбирать для отображения другие каналы (красный, зеленый, синий и т.д., в зависимости от того, в каком цветовом пространстве вы работаете).

В строке Среднее (Mean) указывается средневзвешенный уровень яркости пикселей изображения, которое получается путем умножения каждого уровня яркости на число пикселей данного уровня, а затем делится на общее число уровней яркости. Чем выше средневзвешенное значение, тем выше светлота изображения.

В строке Отклонение (Std Dev) указывается статистическое (среднеквадратичное) отклонение уровней тонов. Чем больше отклонение, тем выше контрастность снимка.

В строке Медиана (Median) дано значение тона, разбивающего выборку гистограммы на две равные части. Этот тон является средней точкой данной гистограммы. Половина выборки лежит по одну сторону медианы, половина по другую. Близость значения медианы к значению отклонения говорит о равномерном сбалансированном тоне снимка.
В строке Пикселы (Pixel) показывается общее число пикселей в изображении.

В строке Счетчик (Count) - число пикселей данного тона или тонового диапазона (в точке, куда наведен курсор мыши на гистограмме).

В строке Процентиль (Percentile) показывается процентное число пикселей левее курсора.

На строке Уровень (Level) мы остановимся подробнее. В ней показывается уровень светлоты тона Данные из этой строки используются для расстановки контрольных точек на кривых, что позволяет произвести очень тонкую и точную коррекцию изображения (об этом вы узнаете в одном из следующих уроков). Также из этой строки можно получить данные для некоторого диапазона тонов. Чтобы его выбрать, нажмите левую кнопку мыши и протяните курсор на нужном участке гистограммы. Не отпускайте кнопку мыши.

Выделенный участок гистограммы станет белым, а в строке Уровень отобразится начальное и конечное значения диапазона.

Теперь рассмотрим, как по форме гистограммы определить некоторые типы дефектов.

1. Недоэкспонированный снимок.

Область заполнения пикселями снимка с недостаточной экспозицией смещена влево. Снимки с данным дефектом хорошо поддаются коррекции, но возможно увеличение шума в тенях. Исключение составляют сильно недоэкспонированные снимки, либо снимки, сделанные против солнца. Темные области таких изображений становятся почти черными, в них утрачивается информация о цвете, поэтому восстановить снимки с таким дефектом проблематично.

Снимки, сделанные в вечернее или ночное время, а также снимки изначально темных объектов, где нет светлых областей, недоэкспонированными не считаются (при условии, что на них адекватно изображен соответствующий диапазон тонов).

2. Переэкспонированный снимок.

Случай с точностью, до наоборот. В данном случае на гистограмме не хватает информации в области теней и четвертьтонов. В области светов гистограмма вплотную подходит к правому краю, что указывает на отсечение самых светлых областей.

Искусственная растяжка тонового диапазона до полного приводит к увеличению белых областей, что нарушает баланс цветов. Кроме того, в пересвеченных участках полностью отсутствует информация о цвете, т.е. они имеют чистый белый цвет.

Коррекция переэкспонированных снимков представляет собой одну из самых сложных задач в цифровой фотографии. Обычно сильно переэкспонированные снимки советуют считать испорченными.

Восстановить цвета в светлых областях возможно только при съемке в формате RAW, и то лишь при переэкспозиции не более 0,5-1,5 ступени.
Следует также различать недоэкспонированные снимки и сюжеты, где тени практически отсутствуют, например, портреты в стиле высокий ключ, съемка светлых цветов на светлом фоне, зимние пейзажи.

3. Слабый контраст.

Гистограмма снимка с низкой контрастностью не имеет выраженных пиков, ее площадь ограничена плавной кривой. Хотя, на первый взгляд, на фото представлен полный тоновый диапазон, общий контраст явно недостаточен, что снижает выразительность изображения.

4. Чрезмерный контраст (постеризация).

При чрезмерном контрасте происходит потеря яркостной и цветовой информации, что выражается в изрезанности, появлении разрывов и пробелов в гистограмме. Такие снимки плохо поддаются коррекции.

5. Нормальная гистограмма.

Обратите внимание на полный тоновый диапазон и наличие нескольких резких пиков. Они свидетельствуют о хорошей проработке отдельных объектов и достаточном уровне контраста. Конечно, характер нормальной гистограммы зависит от сюжета съемки и целей публикации. В большинстве случаев на ней желательно иметь полный тоновый диапазон и выраженные акцентированные участки.