Анализ гистограммы яркости стал уже привычным делом во время редактирования фотографий в графическом редакторе. Гистограмма яркости, которую для краткости обычно называют просто "гистограмма", помогает оценить общее качество фотографии на основе математической интерпретации тонального диапазона изображения в виде специальной диаграммы.

Корректировка изображения в редакторе (в том числе и автоматическая) зачастую производится именно на основе гистограммы яркости, а пресловутая установка "автоуровней" в Photoshop представляет собой не что иное, как "растягивание" гистограммы со сдвигом значений белой точки и черной точки, то есть уровней максимально светлого и темного оттенков на фотографии. Визуально, на экране, фотография при этом становится натуралистичнее, однако зачастую фактическое качество изображения ухудшается, что может проявиться в виде исчезновения оттенков, оконтуривания фотографии, потери мелких деталей. В таких случаях принято говорить об издержках компьютерной обработки фотографий, хотя на самом деле это лишь свидетельство неудачной фотосъемки. Что же делать?

Предварительный просмотр кадра на дисплее является ключевым преимуществом цифровой фотографии. Производители цифровых камер вполне осознают важность этого преимущества и пытаются максимально его использовать. В результате многие современные цифровые фотоаппараты позволяют просмотреть предварительную гистограмму непосредственно во время визирования. Эта, казалось бы, мелочь способна помочь фотографу мгновенно оценить экспозицию, сразу заметить потенциально неудачный снимок и значительно улучшить качество будущей фотографии еще до нажатия кнопки срабатывания затвора. Конечно, при условии, что фотограф понимает значение гистограммы и знает характерные дефекты будущего изображения, которые гистограмма очень наглядно демонстрирует.

Что такое гистограмма

Гистограмма - это один из стандартных графиков, которые используются для визуального представления массива математических данных. Как в электронных таблицах Excel, где на основе таблицы данных можно построить столбчатую диаграмму. Гистограмма яркости изображения - это и есть такая столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселов изображения (по вертикали), имеющих заданный уровень яркости (по горизонтали). Она построена на основе "таблицы", которую представляет собой матрица из светочувствительных элементов в цифровой камере. То есть в нашем случае массивом данных является само изображение, в котором каждый пиксел матрицы передает значение яркости света, поступившего на него в каждом из цветовых каналов. Эти цифры усредняются и используются для построения гистограммы, которая выводится на дисплей фотоаппарата во время визирования.

Гистограмма яркости представляет собой график, который показывает, какие оттенки присутствуют в изображении. Диапазон оттенков изображения представлен в виде последовательности вертикальных линий, расположенных слева направо от самого темного до самого светлого. Высота каждой линии показывает, сколько в изображении пикселов соответствующего оттенка. Гистограмму можно получить и для каждого цветового канала в отдельности. В этом случае она показывает количество пикселов, имеющих определенное значение величины яркости для каждого цвета. Величина яркости изменяется в диапазоне от 0 до 255 с точностью до единицы, что соответствует цветовой глубине в 8 бит на каждый цветовой канал.

Гистограмма является вспомогательной функцией для оценки качества фотографии, поэтому получаемую с ее помощью информацию нужно соотносить с изображением на дисплее цифровой камеры. Фотограф должен понимать, какие участки изображения вызывают возникновение полос на гистограмме. Слева на графике отображаются темные участки снимка, то есть тени. Справа - светлые участки. Если подъемы расположены примерно симметрично, ближе к центру гистограммы, то изображение хорошо сбалансировано. Если подъемы смещены влево или вправо относительно центра, то это является показателем того, что изображение, соответственно, слишком темное или светлое. В таком случае нужно в меню Levels редактора Photoshop переустановить конечную точку для черного или белого цвета (фото 1 и 2).

Фото 1. Подъем на гистограмме смещен влево, то есть фотография затемнена. Возможно, это связано с недодержкой при съемке.

Фото 2. После смещения конечной точки гистограмма "отцентрировалась", и изображение стало реалистичнее.

Конечно, "слишком темное" или "слишком светлое" изображение не обязательно является свидетельством брака, а может быть вызвано объективными условиями композиции, объектом съемки. Например, гистограмма зимнего пейзажа объективно не может иметь подъемы, сгруппированные в центральной части (фото 3).

Фото 3. Гистограмма зимнего пейзажа по понятным причинам смещена вправо, и это не передержка.

В некоторых случаях гистограмма может иметь всплески как в правой, так и в левой своей части, что говорит о наличии в кадре максимально темных и максимально светлых областей. Это бывает, когда фотография очень контрастна или имеет ярко выраженную игру света и тени, как видно из примера на фото 4, и ничего плохого тут, естественно, нет.

Фото 4. Фотография имеет ярко выраженную игру света и тени, что отражается в виде двух пиков на гистограмме.

Гистограмма в цифровой камере

В процессе съемки взгляд на гистограмму позволяет понять, насколько корректно настроена измерительная система камеры. Гистограмму можно использовать в качестве своеобразного экспонометра. Если она показывает недодержку или передержку, то в фотоаппарате следует активировать механизм компенсации экспозиции для исправления ситуации.

Компенсация экспозиции (экспокоррекция) позволяет настроить измерительные приборы камеры в тех случаях, когда автоматика работает, мягко говоря, неидеально. Есть определенные типы объектов, которые почти всегда сбивают с толку измерительные приборы фотоаппарата, в результате чего неправильно выставляется экспозиция. Такое часто бывает, например, при съемке заснеженных ландшафтов.

Эффект недодержки на очень ярких снимках связан с характерными особенностями работы автоматики, которая, ориентируясь на гистограмму яркости, пытается сгруппировать подъемы в центре кадра, как мы это описывали выше для "правильного" кадра. Но в некоторых случаях, в том числе при съемке заснеженных пейзажей, теоретически "правильная" гистограмма только портит снимок. Хотя более современные системы автозамера не делают таких глупых ошибок, но большинство все-таки ошибаются, и каждая из них время от времени допускает промашку. Фотограф может это понять еще во время предварительного визирования или сразу после съемки, увидев провал в правой части гистограммы. В таком случае нужно провести экспокоррекцию, после чего выполнить или повторить фотосъемку.

Если гистограмма показывает недодержку, то нужно установить положительное значение компенсации экспозиции (например, +0.5 EV или +1 EV) и выполнить снимок. В идеале в таком случае лучше всего применить брекетинг, то есть выполнить несколько снимков с разными значениями компенсации экспозиции, постепенно увеличивая или уменьшая ее.

Если гистограмма показывает передержку, то, соответственно, нужно установить отрицательное значение компенсации экспозиции, в результате чего автоматика камеры уменьшит или размер диафрагмы, или выдержку.

В процессе съемки "неправильная" гистограмма может сигнализировать и о других недостатках изображения. Например, если гистограмма располагается не по всей ширине, а имеет серьезный разрыв слева или справа, значит, камера недостаточно хорошо распознает затененные или светлые элементы. Если заметный разрыв наблюдается на гистограмме справа, значит, подсветка слишком мала.

Другой характерный дефект, хорошо заметный на гистограмме, - это острые выступы на одном из концов гистограммы. Это означает, что в изображении имеются слишком большие области полностью белых или полностью черных пикселов, что мешает воспроизведению светлых или темных деталей. Такое случается при неправильном освещении объекта съемки, когда возникают блики, области изображения сплошного белого цвета (фото 5) или слишком глубокие, неразличимые тени (фото 6).

Фото 5. Область изображения сплошного белого цвета "приклеилась" к правому краю гистограммы.

Фото 6. На этой фотографии имеются как области сплошного белого, так и сплошного черного цвета. Это, скорее всего, не художественный эффект, а брак.

Соответственно, уже в процессе съемки нужно скорректировать освещение, использовать специальные фильтры, изменить настройки экспокоррекции и другие параметры съемки.

Должно вызвать подозрение наличие на гистограмме острых выступов или случайных полос. Это может свидетельствовать о помехах на светочувствительной матрице или о том, что какой-то оттенок в изображении ненормально сильный.

Если планируется в дальнейшем обрабатывать фотографию в графическом редакторе, то нужно позаботиться об этом заранее, настроив камеру таким образом, чтобы диапазон оттенков изображения был как можно ближе к идеальному, то есть максимальным. Иногда ради максимального диапазона оттенков можно даже временно пожертвовать реалистичностью изображения (например, изменить значение самой яркой точки, то есть фактически исказить баланс белого), это можно будет потом исправить в среде Photoshop. Как говорят профессионалы, утрата деталей - худшее, что может случиться с цифровым снимком.

Анатолий АЛИЗАР