Чтение гистограммы на примере цветной фотографии

   В предыдущем уроке мы познакомились с понятием гистограммы изображения и рассмотрели график на основе чёрно-белой фотографии.

Мы узнали, что каждому тону на фотографии соответствует собственный столбик в графике гистограммы.

В этом материале мы рассмотрим гистограмму цветного изображения, узнаем, как с её помощью выявлять проблемы фотографии и познакомимся с некоторыми другими важными моментами.

А пока, для лучшего понимания, я хочу показать гистограмму простого изображения, рисунок ниже. На прозрачном фоне имеются пять одинаковых прямоугольников, крайний левый прямоугольник тёмно-серого цвета, второй слева светло серого, а три следующих одинакового средне-серого цвета.

Важно! Прямоугольники расположены на прозрачном фоне, понятно что фон не имеет ни цвета, ни тона, поэтому на гистограмме он никак не отражён!

На графике гистограммы отображаются три тонких столбца, каждый из которых соответствует своему тону. Обратите внимание, два крайних столбца одинаковой высоты, т.к. они соответствуют двум одинаковым по площади квадратам. Средний же столбец соответствует средне серому цвету, а площадь этого цвета на рисунке в три раза больше (три квадрата справа), поэтому он в три раза выше двух других столбцов:


чтение гистограммы на примере цветной фотографии
Объяснение гистограммы: на изображении имеются три тона - на гистограмме три столбца. Площадь области средне-серого цвета в три раза больше - столик в три раза выше остальных двух.

Анализ цветной (полноцветной) фотографии с помощью гистограммы

Теперь давайте рассмотрим другое изображение, на этот раз полноцветную фотографию:


фото для анализа гистограммой

Я снова открою диалоговое окно команды "Уровни", чтобы мы могли просмотреть гистограмму изображения:


гиста
Диалоговое окно команды "Уровни" показывает гистограмму для второго изображения.

А теперь давайте рассмотрим гистограмму внимательнее и проанализируем информацию, которую она нам сообщает.

Здесь мы снова видим пример изображения с хорошей экспозицией. Левая сторона гистограммы начинается с чистого черного, а правая часть заканчивается на чисто белом, из этого следует, что наш тоновый диапазон изображения полностью распространяется от одного края до другого, причём пикселей крайних цветов в изображении относительно немного:


тоновый диапазон
Гистограмма начинается с чисто черного цвета на левом крае и заканчивается на белом справа, это говорит о хорошем экспонировании фотографии.

При чтении гистограммы слева направо (от самого темного к самому светлому), мы видим, что она быстро поднимается над теневыми тонами. Но, в отличии от предыдущего изображения, где гистограмма проседала в полутонах, на этот раз график остается относительно постоянным до тех пор, когда он принимает неожиданный, резкий подъём вверх, а затем резко снижается к чисто белому:


гистограмма для второго изображения показывает больше деталей в полутонах, чем предыдущее изображение
Гистограмма для второго изображения показывает больше деталей в полутонах, чем предыдущее изображение.

О чём это нам говорит? О том, что наше изображение имеет много деталей во всех трех тоновых областях (тени, полутона и яркие тона), но, тем не менее, мы имеем больше деталей в более светлых тонах, чем где-либо еще. Опять же, мы можем увидеть это, если смотреть на изображение: рубашка мужчины и платье женщины являются белыми (или близко к тому) и составляют большую часть фотографии, так что объясняет, почему гистограмма находится в самой высокой в ​​области светов:


фото для анализа гистограммой
Большая часть изображения - светлые тона.

Использование гистограммы для выявления проблем

До сих пор мы рассматривали гистограммы качественно снятых фотографий с правильной экспозицией (к примеру, второе фото снято по методу "экспонирование вправо"). Но конечно, встречаются фотографии и с худшим качеством, и гистограмма как раз таки нужна для выявления проблем. Например, данная гистограмма показывает высокий шип у правого края графика:


пересвет
Изображение гистограммы для примера. Высокий пик в правой части гистограммы указывает на переэкспонированное фото.

Это, как правило, признак того, что изображение переэкспонировано. Высокий пик, прижатый к правому краю, означает, что мы имеем много пикселей в изображении, которые являются чисто белыми, а это в свою очередь означает, что, скорее всего, на фотографии не хватает деталей в светах. Для того, чтобы показать на примере, возьмём вырезанный фрагмент - рубашку мужчины. Изображение справа переэкспонировано, в нём почти все светлые детали стали чисто белыми. Слева - нормальное изображение. Обратите внимание на то, как много деталей в рубашке на изображении справа теряется:


потеря деталей в самых светлых областях изображения
Гистограмма правой картинки показывает высокий пик на правом крае. Это приводит к потере деталей в самых светлых областях изображения.

Возьмем противоположный пример:


темная
На картинке слева потеряны тёмные области.

Правое фото нормальное, а левое - недоэкспонировано. Большая часть деталей в волосах мужчины потеряна. Следовательно, гистограмма покажет высокий пик с левого края.
Как правило, это означает, что изображение будет недодержано с большим количеством пикселей, которые обрезаны до чистого черного, а это значит, что мы потеряли детали в тёмных областях.


пик справа гистограммы
Гистограмма показывает высокий пик на левом крае.

Если вы заметили эти проблемы отсечения при просмотре гистограммы на ЖК-экране камеры сразу после создания снимка, вы, скорее всего, настроите заново параметры экспозиции и сделаете новый снимок. Возможно, эту проблему можно исправить и в Photoshop или Camera Raw, но это тема другого урока, здесь же мы рассматриваем гистограмму.

Сколько всего уровней яркости имеется на гистограмме?

На данный момент мы выяснили, что гистограмма отображает диапазон тонов в изображении от чистого черного до чистого белого. Но сколько градаций тонов имеется в гистограмме? Есть ли определенное количество уровней яркости, которые отображает гистограмма? Да, есть, гистограмма отображает точно 256 уровней яркости, каждый из этих 256-ти уровней отображён в виде вертикальной черной полосы, хотя, в зависимости от тонального диапазона вашего изображения, некоторые уровни яркости могут попросту отсутствовать.

В общем, гистограмма состоит из 256 шипов, каждый из которых является тонкой вертикальной полоской, в свою очередь каждая из которых является уровнем яркости.


гистограмма 256 уровней
Гистограмма отображает одну вертикальную полосу для каждого из 256 уровней яркости от черного до белого.

Но почему именно 256? Для этого имеется несколько причин. Во-первых, большинству из нас хватит примерно около двухсот уровней яркости, чтобы увидеть непрерывный плавный переход от черного цвета к белому. Т.е. изображению, в котором чёрный цвет плавно перетекает в белый без каких-то видимых порогов и переходов между цветами, требуется всего 200 изменений от одного тона к другому. Да, вот такие, оказывается, на самом деле нетребовательные наши глаза.

Если же мы уменьшим это количество переходов между цветами, на фото появится эффект постеризации (эдакая полосатость), где перескакивание от одного тона к другому стало очевидным. На примере ниже я показал пример такого изображения вместе с его гистограммой:


у этого изображения всего 32 тона и 64 цвета
Этого изображение имеет всего 32 уровня яркости и 64 цвета.

Так что объясняет, почему количество тонов должно быть по меньшей мере 200. Но почему именно 256? Почему не 257 или 300, или 500?

А это уже получаемся из-за алгоритмов работы компьютера. Нам необходимо, чтобы изображения содержало не менее двухсот уровней яркости, но компьютеры обрабатывают и хранят изображения в виде битов и байтов. Напомню, что стандартное JPEG-изображение является типичным 8-битным файлом. А 8-битный файл изображения содержит ровно 256 возможных уровней яркости, что дает нам 200 необходимых уровней яркости плюс ещё 56, которые можно потерять при редактировании фото (частенько при редактировании некоторые уровни яркости выбиваются).

Если вам это не совсем понятно, не волнуйтесь. Вы можете использовать все преимущества гистограммы, не зная тонкости бит в изображении. Все, что нам действительно нужно знать - это то, что гистограмма отображает диапазон из 256 возможных уровней яркости от черного до белого. Мы можем увидеть это, если посмотрим на цифры под графиком справа и слева в диалоговом окне "Уровней" (Levels):


цифры под гистограммой представляют собой черный (0) и белый (255)
Цифры под гистограммой представляют собой черный (0) и белый (255), Между ними находятся ещё 254 уровня.

С левой стороны, мы видим число 0, которое представляет чистый черный цвет. Справа мы видим число 255, которое представляет чистый белый. Почему числа идут от 0 до 255, а не 1 до 256? Опять же, это происходит из-за особенностей работы компьютера. Как правило, люди начинают отсчет с цифры 1, но компьютеры начинают отсчет с нуля.

Если Вам понравился материал, скажите свое "спасибо", поделитесь ссылками с друзьями в социальных сетях! Спасибо!

Похожие материалы:

В этой статье по теоретическому обзору инструментов программы Adobe Photoshop мы рассмотрим сходства и различия между двумя из самых важных...
Восстановление скрытых деталей фотографии коррекцией теней и светов
В предыдущем уроке из серии по и коррекции тона цвета в Photoshop, мы узнали о настройке изображения с помощью инструмента Яркость/Контрастность (...
Сама по себе опция "Свободная трансформация" (Free Transform) несколько ограничена в своих возможностях. Вот почему Adobe Photoshop включает в себя...
Вопрос: Почему у меня работают экшены в Photoshop CS5? Вернее, начинают работать, а затем выводят сообщение типа слои не работают layer 1, 2, 3...