» » Понять гистограмму
Информация
  • Просмотров: 95870
  • Дата: 27 декабря 2007
27 декабря 2007

Понять гистограмму

Категория: Фототеория

Это не перевод, а скорее, пересказ статьи, опубликованной на сайте http://www.dpreview.com.
Автор статьи — Michael Reichmann, фотографии в статье сделаны им же.



Возможно, самый полезный инструмент в цифровой фотографии — это гистограмма. И возможно — самый непонятный для многих. О чем же рассказывает гистограмма фотографу, и как лучше воспользоваться этой информацией?

Почти любая цифровая камера, от наипростейшей цифромыльницы до супернавороченной цифровой зеркалки может показывать гистограмму (иногда — для снимаемого сюжета, но чаще — для уже снятых кадров). Большинство камер показывают гистограмму на дисплее на тыльной стороне фотоаппарата.



Экспонометр 21-го века

Когда я провожу свои мастер-классы по съемке ландшафтов и дикой природы и я пользуюсь при этом цифровой зеркальной камерой, меня часто спрашивают, зачем я постоянно смотрю на дисплей камеры после сделанного снимка. Ответ – главным образом, чтобы посмотреть на гистограмму.

Понять гистограмму
In Bloom. Costa Rica — February, 2003.
Canon EOS 1Ds with 16-35mm f/2.8L lens @ 24mm. ISO 200


Понять гистограмму
Эта гистограмма демонстрирует почти идеальное распределение тонов, покрывающих примерно 4 «стопа» динамического диапазона камеры – от глубоких теней (в левой части графика) до коротких столбиков светлых светов (в правой части). Весь график располагается на пространстве примерно в 5 «стопов» динамического диапазона, который имеют сенсоры большинства цифровых камер.

Встроенный экспонометр камеры показывает, какая экспозиция нужна для того, чтобы хорошо получились средние тона (точнее говоря – чтобы хорошо получилась стандартная 18%-ная серая эталонная карта). Обычно камера замеряет освещенность разных участков снимаемой сцены и выбирает некоторое среднее значение. Иногда вы сами можете замерить освещенность в светах, в тенях и некоторых других областях снимаемого сюжета и затем решить, что вот такие-то установки (диафрагма+выдержка) дадут наилучшую компромиссную экспозицию для данного сюжета.

Эти установки (диафрагма+выдержка), как и любые другие значения, которые вы или ваша камера выбирает для съемки сюжета, всегда являются неким компромиссом. Для большинства реальных жизненных ситуаций не существует какой-то «идеальной экспозиции». Просто есть какой-то вариант, который наиболее удачно распределяет тона в пределах динамического диапазона сенсора камеры. Выражение «наиболее удачно» означает, что промежуточные тона (полусвета), которые будут видны на фотографии, разместятся примерно на одинаковом расстоянии от самых темных и самых светлых тонов.

А теперь немного отвлечемся, чтобы разобраться с понятием динамического диапазона.



Динамический диапазон

Сенсор цифровой камеры очень похож на цветную позитивную фотопленку (пленку для съемки слайдов), если говорить о его чувствительности к свету.

Как на позитивной пленке, если часть сенсора получит слишком много света, она станет пересвеченой, а если слишком мало – то останется слишком черной. Изображение будет различимым, только если количество света, попадающее на сенсор, будет лежать в пределах 5 «стопов» (F-stops).

Каждый «стоп» - это двойное (или половинное) количество света, падающее на пленку или на матрицу/сенсор.

Сенсор цифровой камеры в этом отношении очень похож на фотопленку и даже динамический диапазон у него такой же, как у слайдовой фотопленки – около 5 «стопов».

Полный диапазон яркостей в реальном мире составляет всего 10 стопов – от самого слабого света, при котором вы еще можете читать до ярчайшего песчаного пляжа или блестящего снега).

Понять гистограмму
Surf & Turf. Big Sur California — February, 2003
Canon EOS 1Ds with 135mm f/2.0L lens @ ISO 100


Будем говорить о изображениях, снимаемых и записываемых в 8-битном режиме – для простоты дальнейших вычислений. (Для 12-, 14- и 16-битных режимов все далее сказанное тоже верно, только цифры будут другими).

Так вот, у изображений, полученных в 8-битном режиме (это JPEG-режим в любой фотокамере), есть 256 дискретных уровней яркости от абсолютно черного (0) до абсолютно белого (255). 18% серого (на это значение настроены все экспонометры, в том числе и встроенные экспонометры фотокамер) имеет числовое значение около 128 – половина пути между черным и белым. Если подумать, то настройка экспонометра на 18% серый цвет вполне логична. Это означает, что если вы экспонируете среднестатистический сюжет, скажем что-нибудь типа сцены, где есть люди, деревья, трава и т.д., эти объекты будут экспонированы примерно по параметрам средней точки динамического диапазона камеры.

Почему за среднюю точку принимают 18% серого?

Потому что если объект будет экспонироваться слишком близко к любому из крайних значений, то мы попадем в те области, где у сенсора есть ограничения на запись изображений.

Если возьмем «среднюю освещенность» слишком близко к 0 (абсолютно черному) – и картинки вообще не будет видно или она будет очень темной и зашумленной.

Возьмем слишком близко к 255 (абсолютно белому) – и не будет ничего, кроме пересвеченых пикселей, из которых не получить никакой информации.



Гистограмма

Ну вот, мы добрались до гистограммы. Гистограмма – зто просто график, показывающий, где располагаются все уровни яркостей, которые содержит данный сюжет – от самого темного до самого яркого. Эти значения выстроены вдоль нижнего края графика слева (самые темные) направо (самые яркие). Высота каждой линии показывает, сколько в данном сюжете точек с таким-то уровнем яркости.

Понять гистограмму

Имейте в виду, что здесь довольно произвольно обозначены каждая из пяти зон (пяти «стопов»), составляющих динамический диапазон сенсора. Они обозначены как Темные тени / Тени / Средние / Света / Светлые света (в английском варианте - Very Dark / Dark / Medium / Light / Very Light).

Каждый из этих «1-стоповых» диапазонов содержит в себе всего лишь около 50 дискретных уровней яркости. (Вообще-то, 5х50=250, а не 256, но кто будет считать точно?) А если серьезно, то 4-5 самых левых точек (самых темных уровней) и 4-5 самых правых точек (самых светлых уровней) можно считать непригодными для формирования изображения. Они находятся слишком близко к краям.

Замечание. Это слишком упрощенная трактовка. Как дело обстоит в реальности подробно объясняется в статье «как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке».

Понять гистограмму
Так выглядит дисплей на тыльной стороне камеры Canon 1Ds. На нем вы видите гистограмму некоего снимка. Вертикальные пунктирные линии на гистограмме показывают приблизительные границы 5 «стопов» из всего доступного камере динамического диапазона. Вы можете видеть по гистограмме, что этот кадр содержит большей частью тени и света, средних уровней яркости здесь мало.

Понять гистограмму
Scanning The Scene. Costa Rica — February, 2003

Итак, ситуация начинает проясняться. Гистограмма позволяет мгновенно оценить правильность экспозиции сделанного снимка (часть гистограммы не должна «уехать» за правый или левый край). Это особенно удобно, когда гистограмма отображается на дисплее одновременно с отснятым кадром.

Разберем несколько примеров.



Примеры

Еще раз напомню – за исключением гистограммы, которая слишком сдвинута вправо и слишком «вылезает» за правый край (переэкспонирована, пересвечена), нет в действительности такого понятия как «плохая» или «хорошая» гистограмма. Гистограмма просто показывает вам, как обстоит дело с освещенностью в кадре, а вы уже сами решаете, нужно ли предпринимать какие-то специальные действия или оставить все как есть.

Вот несколько примеров.

Понять гистограмму

Понять гистограмму

Здесь мы видим один и тот же сюжет, снятый дважды с разными экспозициями (с разницей примерно в три с половиной «стопа»). Оба снимка сделаны со значением диафрагмы f/9. Левый снимок сделан с выдержкой 1/2000 sec, правый – с выдержкой 1/200 sec. Гистограмма левого снимка «кучкуется» у темного края (изображение недоэкспонировано, слишком мало света попало на сенсор камеры). Гистограмма правого снимка «уехала» за светлый край (снимок переэкспонирован, слишком много света попало на сенсор камеры).

Динамический диапазон этого сюжета составляет около 8 «стопов». На сегодняшний день не существует такой цифровой камеры (и такой позитивной фотопленки тоже), которая могла бы при некой правильной экспозиции запечатлеть весь динамический диапазон этого сюжета. Поэтому вы сами должны решать, как поступить с этим пейзажем. Чтобы как-то запихнуть 8 «стопов» в динамический диапазон сенсора камеры (которая может охватить только 5 «стопов»), у вас есть такие варианты:
  • применить заполняющую вспышку для подсветки темного переднего плана
  • использовать градиентный нейтральный фильтр для притемнения заднего плана (неба и гор)
  • сделать несколько снимков с разной экспозицией и потом наложить их друг на друга в фотошопе
  • развернуться и уйти домой

Заполняющая вспышка в данном случае не помогла бы, так как объекты на переднем плане были слишком большими и находились слишком далеко.

У меня не было при себе градиентного нейтрального фильтра, а уходить домой у меня и в мыслях не было.

Вместо этого я сделал два снимка, которые вы видели выше (с разницей в экспозиции примерно в 3 с половиной «стопа») и дома наложил их друг на друга в программе обработки изображений.

Посмотрите на результат. Не бог весть что с художественной точки зрения, но зато прекрасно иллюстрирует тему.

Понять гистограмму

Понять гистограмму



«Гистограмма просто есть»

Как отмечалось ранее, за исключением может быть сильно пересвеченных светов (сильный «уход» гистограммы за правую границу), нет такого понятия, как «плохая» гистограмма. Гистограмма просто есть. И все.

Понять гистограмму

Понять гистограмму

Гистограмма этого снимка «в темном ключе» показывает, что почти все детали этого изображения лежат в темных областях. Только небольшая часть изображения относится к светлой луне (группа коротких штришков справа).

Так как темные участки не упираются в левую границу гистограммы, а светлые участки не упираются в правую границу, весь сюжет укладывается в динамический диапазон камеры и вполне может быть сфотографирован. Детали лунного диска – вот «изюминка» этого снимка.

Понять гистограмму

Понять гистограмму

В противоположность предыдущему примеру здесь мы видим изображение «в высоком ключе». Почти все значения, которые мы здесь наблюдаем, лежат в правой части гистограммы, в области светов. Именно там, где я и хотел их видеть, чтобы правильно передать белизну этого заснеженного пейзажа. Но так как гистограмма не «уехала» за правый край, я знаю, что никакие света на этом снимке не пересвечены.



Итог

Включите функцию отображения гистограммы в вашем фотоаппарате (желательно одновременно видеть и саму снятую картинку, и гистограмму). Заведите себе привычку бросать беглый взгляд на гистограмму после снимка.

Гистограмма — это величайшее изобретение после встроенного экспонометра.



    Понять гистограмму

    Понять гистограмму
<
Arkady

26 января 2008 21:00

0
Полезня статья!
<
Сергей

30 января 2008 14:07

0
Спасибо.
Действительно, для понимания процессов полезно прочитать.
<
strotell

25 февраля 2008 11:43

0
Очень полезная для меня инфо
<
KalinoDron!

28 марта 2008 13:52

0
Как всё просто,полезно и интересно!!!
Спасибо большое!!!!
<
sergey

4 октября 2008 18:25

0
Да, теперь я понял как это полезно. А я думал раньше, чё эт за график непонятный!!! angry Теперь всё ясно laughing
<
Михаил

1 декабря 2008 21:27

0
Я так понял, фото является нормальным если гистограмма не «уехала» за левый или правый край
Очень позновательная статья

Да, Вы правильно поняли :) При этом, если не предполагается дальнейшая обработка, лучше, чтобы на дисплее фотоаппарата фотограф ия выглядела нормально. А если предполагается съемка в RAW с дальнейшей обработкой в фотошопе, то лучше, если гистограмма будет сдвинута к светлому краю.

Вячеслав Слободчук
<
Владимир

26 декабря 2008 05:29

0

Все замечательно. Один вопрос: если можно, уточните, откуда все-таки 18%?


Владимир, лично я точно не знаю. Удобная формулировка - "так исторически сложилось".

Возможно, 50% белой краски + 50% черной краски = слишком светлый тон, с которым неудобно практически работать. Большинство пейзажных и портретных сюжетов очень близко к яркости 20% белого + 80% черного.
(Лицо белокожего европейца интегрально - кожаглазаволосыроттенисвета - очень близко к 18% серого)

В те времена, когда выбор этого 18% стандарта произошел, командовали черно-белые пленочные фотографы. Видимо, на практике для ч/б фотографии удобнее оказалось взять за опорную точку именно 18%

Вячеслав Слободчук
<
Евгения

21 января 2009 08:55

0

применить заполняющую вспышку для подсветки темного переднего плана
использовать градиентный нейтральный фильтр для притемнения заднего плана (неба и гор)
сделать несколько снимков с разной экспозицией и потом наложить их друг на друга в фотошопе
развернуться и уйти домой


Есть ли еще какие-нибудь действенные методы работы при построение изображения?
И если невозможно передать весь динамический диапазон картины, то чем лучше пожертвовать?


Иногда что-то можно на месте придумать.

Например, солнце лупит в лицо, но если встать так, чтобы его заслоняло дерево или какой-нибудь предмет (или подождать. пока облако закроет), то сразу динамический диапазон сюжета уменьшится на порядки.

Матрица - это физическая данность. Если весь диапазон яркостей в нее "не влазиет", тут мало вариантов. Или снять за два раза - отдельно света, отдельно тени, а потом накладывать.
Или ждать, пока ситуация с освещением изменится.
Или применить градиентный фильтр.

Если небо пересвечено, то можно потом в фотошопе тупо наложить на белые места красивое небо с другого снимка.

Чем пожертвовать - зависит от того. что Вы хотите показать. Если хотите создать ощущение света - жертвуйте светами (то есть, все будет яркое-яркое, просто пересвеченное, зато не будет тяжелых теней). Так поступают при съемке в высоком ключе (хотя часто весь диапазон можно охватить, но фотограф сознательно гробит света, чтобы снимок казался светлым и воздушным).

Пример (не мой снимок, просто попался под руку).

И наоборот.

Иногда один и тот же снимок Вы может "гробить" под настроение, пересвечивая или перетемняя, как Вам покажется уместным в данный момент.

А иногда покрутишь-покрутишь такой снимок... в реале все было так солнечно, ярко, резко, а на фотографии получается как-то безжизненно. Заплачешь и выбросишь в корзину no

Вячеслав Слободчук

<
Александр

23 января 2009 18:54

0
Спасибо! Очень полезная информация!
С уважением! Александр

Очень понравилось!
<
К.

11 марта 2009 02:25

0
Я прочел с удовольствием.Спасибо за статью.с Уважением
<
ССС

30 марта 2009 22:30

0
Спасибо, очень толково разъяснено
<
Дмитрий

31 мая 2009 14:55

0
Спасибо!!! Разобрался!!! Очень понятно и доходчиво :)
<
Виктор

12 июня 2009 20:30

0
А как происходит автофокусировка в матрице?
<
Артём

11 августа 2009 13:09

0
Спасибо,доходчиво но не всё понятно - ведь гистограмму можно править и в Fotoshop???так стоит ли мучатся?Наверное имеет смысл сфотографировать с различной диаф./выдержкой а потом попробывать доделать в shope - может даже получится HDR)))


Да, гистограмму можно править в фотошопе. Но лучше, если она изначально будет по максимуму "хорошая".

Почему?

Во-первых, ЛЮБАЯ операция в фотошопе приводит к НЕОБРАТИМОМОЙ потере или искажению информации. Это может быть незаметно, но несколько операций подряд могут уже дать вполне видимые последствия.

(Однако потеря потере рознь! Можно делать так, что теряться будет как раз ненужная часть. Например, информация о шумах. Поэтому после шумодава часть информации теряется, но изображение выглядит гораздо лучше smile )

Во-вторых, если часть гистограммы уехала за край (изображение пересвечено или недодержано), то никакими манипуляциями нельзя восстановить информацию, которой на матрице просто нет. Можно только нарисовать самому fellow

Ну, и в третьих, если совсем грамотно распоряжаться гистограммой, то в снимок можно запихнуть максимум информации:
http://www.fotoscope.ru/2007/12/12/signal_noise.html

Вячеслав Слободчук

Ах, да, по поводу HDR...

Во-первых, не так легко сделать картинку, используя HDR. Я имею в виду - чтобы не бросался в глаза этот самый HDR.

Во-вторых, обычно трудно снять несколько одинаковых кадров с разной экспозицией - предметы движутся, ветер дует, рука дрожит.

Ну и мороки много. В отдельных случаях можно (и нужно!) поиграться с HDR. Но использовать эту технологию постоянно - не знаю, не знаю...
<
Мифриль

22 октября 2009 14:24

0
Ура! Я всё поняла!))))))))))
<
NLS

26 октября 2009 23:03

0
Спасибо!! Наконец-то понял зачем гистограмма нужна и какую информацию она предоставляет.
В ближайшее время попробую на практике. Пока только рассмотрел гистограммы уже сделанных снимков.
<
Дон_Педро

14 января 2010 11:44

0
Вроде понял про гистограмму, но в заблуждение вводят стопы. То их чета пять то десять и даже восем. Вобщем стоты меня запутали...
<
R.R.

17 января 2010 08:18

0
Вобще здорово что есть люди которые ХОТЯТ и УМЕЮТ делиться знаниями
спасибо
<
Еv

19 января 2010 23:05

0
Статья отличная:) спасибо,тоже никогда не мог понять что я для чего и к чему :)

Дон Педро насколько я понял то что 10 стоп это в реальном мире и никто и ничто в цифровом мире пока достигнуть 10 стоп не может.а пять стоп это какбэ уровни яркость которая показывает гистограмма.
Вообщем расписано автором отлично и я думаю если с первого раза непонятно,то со второго прочтения ясность будет явно внесена!! winked
Еще раз огромное спасибо wink
<
inok

13 июля 2010 14:28

0
18% - кажись светлота среднестатистического лица - вот почему (возможно эталонной условной фигуры человека, одетой в условную одежду)


Да, совершенно верно (если мы говорим о европеоидах с белой кожей)

В.С.
<
ivanov243425645

15 ноября 2010 18:19

0
это очень круто огромный респект автору
<
User

5 мая 2011 11:42

0
Очень полезная и интересная информация. Спасибо!
<
dasha

20 июня 2011 23:59

0
Спасибо! Стал намного понятнее критерий оценки в выборе экспозиции!
<
bliz

23 июня 2011 16:31

0
Прекрасный образец популярного изложения сложной темы с наглядными примерами. Спасибо!
<
Taylor_Jr

25 октября 2011 18:31

0
Очень полезная статья! Раньше вообще это фигней какой то считал...
<
Andreymk

16 декабря 2011 14:29

0
Цифровые задники имеют диапазон к примеру 12стопов
Как такое может быть если видимый мир ограничен десятью
<
bassalt

12 октября 2012 17:32

0
Автору спасибо!
Чтение увлекательное и понятное, что бывает не часто.
Добавление комментария
Имя:*
Электронная почта:
Комментарий:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Отзывы студентов

Здравствуйте, уважаемый Вячеслав! Приношу свои извинения, за то, что сразу не ответила Вам. Безусловно, Ваши курсы оказались для меня очень полезными. По поводу "Курса Фото-мастер": многое из этого материала мне было известно (просто потому, что я не совсем новичок в фотографии)…

Подробнее…

^
 
Бесплатные фотокурсы