Как и зачем вы используете гистограмму изображения?

сильно вовлеченный

Как и зачем вы используете гистограмму изображения?

Я понимаю, что гистограмма изображения — это графическое отображение тонального распределения изображения (т. е. горизонтальное темное и светлое, вертикальное распределение пикселей), но как ее использовать на самом деле и почему? Я имею в виду, разве вы не можете определить все, что вам нужно, просто взглянув на изображение?

Рид

Имейте в виду, что гистограмма может вводить в заблуждение, так как она показывает дату обработанного JPEG, а не необработанного изображения. Есть способы минимизировать это; возможно, кто-то может написать ответ, объясняющий, как.

Карел

UniWB — это метод, позволяющий максимально эффективно использовать гистограмму в камере: photo.stackexchange.com/questions/664/… . @jrista - не стесняйтесь обновлять свой ответ в соответствии с этой информацией, если считаете ее актуальной.

Неотвлечение

К вашему сведению, гистограмма, добавленная Magic Lantern в качестве наложения на цифровые зеркальные фотокамеры Canon, получена из данных RAW, а не JPEG, как данные, отображаемые другими его наложениями.

джриста

Хотя на этот вопрос может и не быть «правильного» ответа, «правильные» ответы есть. Гистограмма — это мощный инструмент, и когда вы понимаете, как его эффективно использовать, он может значительно помочь вашей фотографии.

Как вы упомянули, гистограмма — это представление тонового диапазона и распределения на фотографии. Основная механика такова:

  1. Гистограмма представляет тональный диапазон слева направо, с черными и тенями слева, переходящими от средних тонов в середине к светлым справа.
  2. «Громкость» любого данного тона представлена ​​высотой вертикальной линии, которая представляет этот тон.
    • Вертикальная линия в самом левом конце указывает на объем всех черных тонов.
    • Вертикальная линия в самом правом конце указывает на общий объем светлых тонов.
    • Вертикальная линия в самом центре указывает на объем 18% оттенков серого.
  3. Тона для изображения берутся из интенсивности каждого пикселя (цветность или оттенок игнорируются, и измеряются только яркость/яркость/яркость).
    • Общее количество тонов в изображении зависит от разрядности изображения.
    • 8-битное (24-битное) изображение имеет в общей сложности 256 различных тонов.
    • 12-битное (36-битное) изображение RAW имеет в общей сложности 4096 различных тонов.
    • 14-битное (42-битное) изображение RAW содержит в общей сложности 16 384 различных тона.
    • 16-битное (48-битное) изображение RAW имеет в общей сложности 65 536 различных тонов.
    • 32-битное (96-битное) HDR-изображение эффективно может отображать бесконечный тональный диапазон.
  4. Технических ограничений на высоту гистограммы нет.
  5. Если у вас нет очень низкобитового изображения, одна гистограмма, как правило, не способна представить каждый отдельный тон в изображении, поэтому каждая вертикальная линия имеет тенденцию представлять небольшой диапазон похожих тонов.
  6. Цветовая гистограмма может представлять гораздо больший диапазон информации, чем чистая тональная гистограмма в том же пространстве.

(В качестве вещественного (плавающего) числа значения HDR-изображения с глубиной цвета 32 бита находятся в диапазоне от 1,0 x 10^-37 до 1,0 x 10^38. В более реальных числах тональный диапазон варьируется от черного до очень тусклого звездного света (0,00001). ), через освещение в помещении (1-10), через освещенное солнцем помещение на улице (1 000 000), до яркости самого солнца (100 000 000) и намного выше. Все эти значения могут быть представлены в одном HDR-изображении.)

Учитывая эти факты о гистограмме, вы можете извлечь из нее множество информации:

Контраст

Контрастность — это мера разницы между самыми яркими и самыми темными тонами. Чем больший диапазон охватывает гистограмма между левым и правым краями, тем выше контрастность изображения:

  • Низкий контраст:
    Низкий контраст

  • Высокий контраст:
    Высокий контраст

Ключ и экспозиция

Ключ — это грубая мера яркости изображения, где высокий ключ ярче, а низкий ключ темнее.

  • Если гистограмма сгущается в светлых участках, у вас изображение в светлых тонах :Высокий ключ

  • Если гистограмма сгущается в оттенках и тенях, у вас неброское изображение:Низкий ключ

  • Очевидно, что если гистограмма распределена равномерно, вы получите сбалансированную экспозицию:Сбалансированная экспозиция

(Гистограмма, поднимающаяся вверх по правой стороне гистограммы, вероятно, указывает на передержку — обрезанные светлые участки. Гистограмма, поднимающаяся вверх по левой стороне гистограммы, вероятно, указывает на недодержку — заблокированные тени.)

Баланс белого

При использовании цветной гистограммы схождение красных, зеленых и синих пиков указывает на баланс белого. В частности, смещение основных синих пиков может быть сильным индикатором теплоты или холодности фотографии:

  • Синие пики, смещенные вправо, указывают на более холодный тон изображения.Холодный баланс белого
  • Синие пики, смещенные влево, указывают на более теплые тона изображения.Теплый баланс белого
  • Синие пики в непосредственной близости от красных и желтых пиков указывают на слегка теплое изображение.

В изображении с правильным балансом белого синий обычно немного правее красных и желтых пиков.

Тональный диапазон

Баланс и высота пиков на гистограмме являются показателем тонального диапазона и тонального баланса. Очень низкие участки гистограммы (впадины) указывают на очень низкую громкость этих тонов. Части гистограммы с очень высокими значениями (пики) указывают на очень высокую громкость этих тонов.

Цвет Объем

Базовая цветная гистограмма часто показывает серый, красный, синий и зеленый цвета. Более продвинутая цветная гистограмма может также отображать желтый, пурпурный и голубой цвета.

Цветные пики указывают на объем данных основных цветов, горизонтальное положение цветного пика указывает на тон цветов этого конкретного основного или основных цветов.

Серый указывает на баланс основных цветов в этих тонах. Пики неосновного цвета (или частичные линии высоты), такие как желтый, пурпурный и голубой, указывают на смешение двух основных цветов в этих тонах.


РЕДАКТИРОВАТЬ

Как упомянул Джордан Х., существует прием под названием « выставить вправо » (или ETTR ), который может быть полезен для получения оптимальных данных RAW. При съемке сцен, особенно тех, которые имеют широкий диапазон контрастности, который может быть на границе или, возможно, немного за пределами динамического диапазона 5-6 ступеней цифровой камеры, захват достаточного тонового диапазона в тенях может быть затруднен.

Это связано с ограничениями большинства современных цифровых датчиков и тем, что они более чувствительны к бликам, чем к теням. «Экспозиция вправо» — техника, при которой вы немного переэкспонируете свои снимки на 1/3–1/2 ступени (что, в свою очередь, сдвигает гистограмму вправо… в сторону светлых участков), может помочь смягчить эти ограничения.

Экспозиция вправо также может помочь решить проблемы с шумом в более затененных частях ваших изображений. Следует отметить, что экспозиция вправо требует, чтобы вы использовали формат RAW, так как только в формате RAW вы сохраняете достаточно информации, чтобы исправить передержку во время постобработки, чтобы вернуть изображение в нормальный диапазон. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет захватывать детали, которые в противном случае были бы потеряны, без необходимости прибегать к градиентным фильтрам нейтральной плотности или другим более экстремальным мерам.

Это руководство — это всего лишь руководство. Благодаря новым сенсорам камеры расширяется динамический диапазон, и становится проще захватывать более контрастный диапазон сцены одним кадром. Однако даже по мере того, как динамический диапазон цифрового сенсора улучшается, всегда будут моменты, когда нам нужно снимать «с края» или что-то возможное, и такие трюки, как съемка вправо, всегда будут полезны.

Джордан Х.

Я бы добавил «стрелять вправо», но это, вероятно, ближе к религиозным дебатам, чем к фактическому ответу.

джриста

@Jordan: Это хороший момент, и на самом деле у него есть техническая база, которая его оправдывает. Я обновлю свой ответ.

Ник Бедфорд

Проясняет ситуацию. Ваше здоровье!

Бишоф

Этот пост очень полезен, но не могли бы вы быть немного более точным? Я очень новичок, поэтому более подробная информация была бы очень признательна. Примеры тоже всегда приветствуются. В частности, раздел о ключе я нахожу кратким. Кроме того, не слишком ли много стоит просить вас объяснить, почему некоторые из ваших утверждений верны? Многие из вас говорили, что я вижу правду, глядя на примеры моих собственных фотографий в LR и их соответствующие истории, но я хотел бы понять технически, почему они верны. Спасибо уже за ваш ответ и терпимость к моей трудности. :D +1 :)

джриста

@BBishof: я посмотрю, смогу ли я прояснить причины, по которым каждый бит информации можно извлечь из гистограммы. Существует определенная теория того, как работает гистограмма.

Ник Бедфорд

Основная причина, по которой ETTR является горячо обсуждаемой темой, заключается в том, что ее действительно не следует практиковать до тех пор, пока вы не станете менее чувствительными. Теоретически при ISO 200 экспозиция при +1 EV должна быть не более эффективной, чем съемка при +0 EV при ISO 100 . На практике технология камеры и рабочие характеристики ISO играют роль в искажении результатов этой теоретической основы.

джриста

@NickBedford: я согласен с вашей предпосылкой, и теория верна. Однако люди, которые спорят о ETTR, часто игнорируют простой факт: вполне возможно, что вы не можете снизить чувствительность при ISO 200, ISO 800 или даже ISO 6400 из-за ограничений выдержки и диафрагмы. Если вам нужна определенная скорость затвора, а снижение с ISO 800 до ISO 400 означает, что вы не можете достичь требуемой скорости затвора... тогда ETTR при ISO 800 полностью подходит как теоретически, так и на практике.

GoodSp33d

+1 за аккуратное объяснение гистограмм, но добавление нескольких фотографий сделает его полным, просто мои мысли.

джриста

Я посмотрю о добавлении некоторых примеров гистограмм.

Регми

Да, некоторые фотографии отлично иллюстрируют и без того хороший ответ.

джриста

Наконец-то я добавил несколько образцов гистограмм. Надеюсь, они помогут.

Генри Пич

В старомодной фотолаборатории у нас был прибор под названием денситометр. Он измерял плотность (сколько света блокируется, когда вы светите сквозь него) негатива или слайда. Это было громоздкое и дорогое устройство, и, конечно же, требовалось проявление пленки, поэтому его было не очень удобно использовать в полевых условиях. Но мы могли бы использовать его при тестировании, чтобы определить оптимальную экспозицию и методы проявления для личного использования.

Пленочных фотографов в первую очередь беспокоит недостаток плотности. Вероятно, слишком большая плотность может быть прожжена (примените большую интенсивность и/или продолжительность света к локальной области) для восстановления деталей при печати. Недостаток плотности (тени с негами, блики со слайдами) нельзя исправить, так как это означает, что детали/информация не могут быть восстановлены.

Цифровые фотографы должны быть обеспокоены с обеих сторон. Когда тональный диапазон выходит за края шкалы гистограммы, это означает, что в этих областях нет ничего, кроме белого или черного. Вы можете осветлить или затемнить, но вы делаете только сплошные серые тона без возможности восстановления деталей. Я использую отображение гистограммы как полевой денситометр. Он показывает мне, есть ли у меня области моей фотографии, где детали не будут восстановлены, независимо от того, какие приемы Photoshop я знаю. Поскольку я использую ETTR (экспонировать справа), я не ожидаю, что мои файлы будут выглядеть как готовая фотография, больше, чем я ожидал, что мои неги будут выглядеть как мои готовые фотографии. Гистограмма помогает мне оценить экспозицию, даже если то, что отображается на ЖК-дисплее, выглядит не совсем правильно.

Как упоминалось в комментариях, отображение гистограммы создается из файла JPEG, обработанного в соответствии с параметрами программного обеспечения камеры, даже если вы снимаете в формате RAW. Raw похож на экспонированную, но непроявленную пленку. Там есть потенциальное изображение, но мы не можем его увидеть, пока оно не будет обработано. Необработанные данные необходимо обработать для построения гистограммы. Я держу свои камеры настроенными на наиболее нейтральные параметры обработки в камере, чтобы получить более точную гистограмму. Это все еще не то же самое, что гистограмма, которую я увижу в Adobe Camera Raw, когда открою там файлы. Стандартная обработка в камере по умолчанию, среди других «Стилей изображения» или как их называет ваш бренд, часто имеет более высокую контрастность и более высокую насыщенность. Оба они могут привести к тому, что гистограмма из встроенного в камеру jpeg будет отображать гистограмму, выпадающую из светлых областей (правая сторона), когда это не так с фактическими необработанными данными, и потенциальное изображение, если оно обрабатывается другим программным обеспечением или методами. . Только практика и опыт научат вас, как интерпретировать гистограмму для ваших методов обработки и сколько мерцаний вы сможете игнорировать.

Кендалл Хелмстеттер Гелнер

Мне очень нравятся практические и исторические аспекты вашего поста. Мне особенно нравится и я согласен с тем, что при съемке в формате RAW вы должны понимать, насколько близко ваше реальное изображение будет к гистограмме предварительного просмотра камеры, что занимает некоторое время и может варьироваться в зависимости от сцены.

Раввин Давид

Я не технический фотограф и никогда особо не использовал гистограммы, которые я видел последние 5 или 6 лет, до этого лета. Этим летом я ездил в Израиль с семьей, и так как целью группы было увидеть много мест, а не находиться в разных местах с идеальным фотографическим освещением, я сделал много фотографий при полуденном солнце. Что еще сложнее, многие исторические места в Израиле состоят из руин, построенных из светлого камня. Светлый камень, полуденное солнце: вы понимаете картину (или нет, в зависимости от обстоятельств).

Потребовалось много пост-обработки, чтобы фотографии выглядели так, как я хотел показать всем, и когда я играл с различными настройками контраста и света в Picassa, я заметил, что к тому времени, когда я получил фотографию там, где я Я хотел этого, я внес определенные изменения в гистограмму: я расширил ее от сгруппированного вправо, чтобы распространить эту кривую на весь диапазон, и тогда пейзаж выглядел довольно хорошо. В качестве альтернативы, когда я снимал людей на фоне белых скал, способ получить эти кадры заключался в том, чтобы взять выступ с левой стороны и распределить его по всей области (переэкспонируя фон, но получая хороший контраст на лицах). В процессе обработки около 1000 фотографий я начал разбираться в гистограмме и в том, как использовать ее как инструмент даже в менее экстремальных ситуациях.

Я знаю, что я не так хорошо разбираюсь в технике, как многие из вас, но именно так я, как любитель, освоил гистограмму.

джриста

+1 За эксперименты и исследования. Несмотря на технические особенности гистограммы, существует фундаментальное инстинктивное чувство, которое фотограф должен иметь при просмотре своей гистограммы. Понимание того, каковы ваши цели и как гистограмма отражает эти цели, — это то, чему вам просто нужно научиться путем экспериментов и исследований.

Босикена

Чтобы добавить к отличному ответу jrista, гистограмма является ниспосланной богом в ярких ситуациях, когда ваш ЖК-дисплей очень плохо читается (например, в полдень на снежном поле, например).

Джахазиил

Также очень полезен в обратном состоянии: если вы долго снимали при слабом освещении, то ваши глаза привыкли к слабому освещению и переходят в гиперчувствительный режим. Изображения на ЖК-дисплее будут казаться слишком яркими для чувствительного глаза, но гистограмма ближе к истине скажет вам, правильна ли ваша экспозиция. Это также спасет вас, если кто-то возился с настройкой яркости вашего ЖК-дисплея.

Джош Голдшлаг

Основное, для чего я его использую, — это быстро определить, достаточно ли света. Если гистограмма полностью слева, она слишком темная, и в лучшем случае вам потребуется выполнить некоторые настройки постобработки, чтобы получить пригодную для использования фотографию. Если это все вправо, это, вероятно, будет размыто.

Обратите внимание, что вы можете восстановить некоторые из них при постобработке, но вы почти наверняка потеряете некоторые детали.

Гуффа

Когда вы смотрите на изображение, может быть трудно точно сказать, насколько хорошо тени и блики заполняют диапазон, особенно если вы смотрите на изображение на дисплее камеры. Гистограмма дает вам точное представление о том, как экспонируется изображение.

матдм

Гистограмма полезна в двух основных областях:

  • При съемке фотографии можно использовать ее для оценки экспозиции и динамического диапазона .
  • При оценке обработанной фотографии ее можно использовать для получения некоторой информации об общих методах постобработки .

Во-первых, вкратце: гистограмма — это особый вид гистограммы, в которой для набора данных сходные значения объединены в «ячейки». Каждый бин получает столбец на графике, а высота этого графика представляет количество различных выборок в этом бине. За пределами фотографии он часто используется для графического отображения событий в зависимости от возрастного диапазона людей, с которыми что-то происходит.

«Гистограмму изображения», вероятно, следует называть гистограммой тонов или гистограммой тонов изображения из-за всех возможных способов группировки аспектов фотографии. яркость. Удобно, что процесс оцифровки аналогового мира в 8-битное изображение JPEG называется «биннингом» — бесконечный непрерывный диапазон от темного до светлого разбивается на 256 цифровых значений. Так что обычно гистограммы изображений просто показывают это.

При съемке

Это оказывается действительно полезным быстрым способом оценки экспозиции — если гистограмма имеет много значений, сгруппированных с левой (нижней) стороной, вы, вероятно, недоэкспонируете (вплоть до того, что не записываете данные, которые не соответствуют диаграмме). и если значения сдвинуты вправо, вы, вероятно, переэкспонируете (и то же самое касается не записи всей информации — мы называем этот случай «засветом»).

Это также полезно для оценки контраста — то есть общего диапазона от темных до ярких, не путать с микроконтрастом . Если гистограмма простирается от одного края до другого, у вас высокая контрастность (и, вероятно, у вас есть сцена с высоким динамическим диапазоном ). Если гистограмма сгруппирована вместе и не достигает ни одного края, у вас низкий контраст (и захвачен весь динамический диапазон сцены).

При оценке существующих изображений

Гистограмма тона изображения также очень полезна при реверс-инжиниринге постобработки. Посмотрите эти примеры из этого вопроса и этого вопроса :

первый пример

второй пример

В обоих случаях мы можем видеть, что в экстремальных черных тонах не так много, но в первом случае кажется, что изображение было намеренно ярко экспонировано (или обработано таким образом, чтобы имитировать это), в то время как во втором ясно, что черная точка (самый темный черный цвет на изображении) была намеренно приподнята (что характерно для «ретро-фотографии»), а темные тона были подавлены, поэтому появилось много очень темных оттенков (что дает контрастный вид журнальной печати).

Для получения дополнительной информации о гистограммах изображения (тона) и их связи с внешним видом изображения см.: Как форма гистограммы влияет на эстетику изображения? .

О цвете

Есть вариант этого, который также распространен в фотографии: гистограмма RGB. Это делает то же самое, но отображает каждый канал отдельно — либо в виде трех отдельных графиков рядом, либо в виде перекрывающихся на одном запутанном и трудночитаемом графике:

это из примера с зонтиком

Поскольку эти каналы являются артефактом того, как цифровые изображения записываются и хранятся, и не очень хорошо связаны с человеческим восприятием цвета, это полезно как технический инструмент, чтобы убедиться, что вы не пропускаете определенный канал. (Посмотрите на этот прекрасный пример: изображения темно-фиолетового цветка кажутся светло-голубыми. Это проблема объектива или техники? ). Это не особенно полезно для размышлений о фактических цветах в композиции, и по этой причине, хотя вы иногда будете видеть, что это называется «цветовой гистограммой», я думаю, что лучше зарезервировать это для гистограмм, которые окрашиваются по-другому. . См. Как интерпретировать отдельные цвета на гистограмме RGB? для некоторого обсуждения этого, включая оттенокгистограмма, которая группирует цвета по этому измерению, а не по значению . Для примеров изображений выше они выглядят так:

гистограмма оттенков для зонта

гистограмма оттенков для модели с отрезанной головой

Это совершенно бесполезно для экспозиции, но может быть полезно для размышлений о цвете и композиции. См. Хороши ли цвета и тона в этом морском пейзаже? для некоторых из них на практике, наряду с некоторыми другими способами визуализации тона и цвета на фотографии.