Гистограммы камер: цвет и контраст

Понимание гистограмм изображений является, вероятно, наиболее важным элементом приобретения навыков работы с изображениями, снятыми цифровой камерой. Гистограмма расскажет вам, правильной ли была экспозиция изображения, является свет жёстким или мягким, и какие изменения сработают наилучшим образом. Это повысит ваши умения не только в компьютерной обработке, но и как фотографа.

В каждом пикселе изображения содержится цвет, который образован некоторой комбинацией первичных цветов: красного (R), зелёного (G) и синего (B). Каждый из этих цветов имеет значение яркости в диапазоне от 0 до 255 для цифрового изображения разрядностью 8 бит. RGB-гистограмма образуется, когда компьютер сканирует все значения яркостей RGB и считает количество яркостей от 0 до 255 в каждом из них. Существуют и другие типы гистограмм, но все они будут иметь базовый вид, аналогичный примеру гистограммы, показанному ниже.

Цвета

Область, в которой находится большинство значений яркости, называется «тональным диапазоном». Тональный диапазон может радикально отличаться от изображения к изображению, и потому выработать ощущение того, как числа соотносятся с яркостями, зачастую критически важно, как до съёмки, так и по её результатам. Не существует «идеальной гистограммы», которой должны соответствовать все изображения; гистограммы должны соответствовать тональному диапазону сцены и замыслу фотографа.

Вышеприведенный пример изображения имеет весьма широкий тональный диапазон, на котором проставлены маркеры для иллюстрации соотношения между уровнями яркостей и элементами изображения. Эта прибрежная сцена имеет очень немного полутонов, но она изобилует тенями и яркими зонами в нижнем левом и верхнем правом углах изображения, соответственно. Это отражается на гистограмме, которая содержит большое число пикселей как на левой, так и на правой границах.

Свет часто не настолько экстремален, как на приведенном примере. В условиях обычного и ровного освещения при правильно подобранной выдержке гистограмма обычно будет показывать максимум в центральной части, спадая в области теней и яркостей. За исключением прямого солнечного света, отражающегося от крыши и окон здания, сцена с лодкой достаточно равномерно освещена. Большинство камер не испытает никаких затруднений с передачей изображения, которое имеет гистограмму наподобие приведенной ниже..

Изображения в высоком и низком ключе

Несмотря на то, что большинство камер в режиме автоматической экспозиции зафиксирует центрированную гистограмму, разброс пиков в гистограмме зависит также от тонального диапазона предмета съёмки. Изображения с перевесом теней называются «низким ключом», тогда как изображения в «высоком ключе» состоят преимущественно из ярких элементов.

Перед тем как сделать снимок, бывает полезно оценить, относится ли предмет съёмки к высокому или низкому ключу. Поскольку камеры измеряют отражённый свет, а не падающий, они не могут оценить абсолютную яркость предмета съёмки. В результате во многих камерах содержатся комплексные алгоритмы, которые пытаются обойти это ограничение и оценить, насколько ярким должно оказаться изображение. Эти оценки часто создают итоговое изображение со средней яркостью в полутонах. Обычно это решение верно, но для сцен в высоком или низком ключе от фотографа может потребоваться скорректировать экспозицию вручную относительно того, что камера сделала бы автоматически. Возьмите за правило применять экспокоррекцию, если средняя яркость предмета съёмки должна оказаться больше или меньше, чем полутона.

Следующий набор изображений мог бы получиться, если бы я использовал автоэкспозицию камеры. Обратите внимание,как среднее число пикселей сдвигается в сторону полутонов.

Большинство цифровых камер лучше воспроизводят сцены в низком ключе, поскольку это предотвращает засветку ярких областей, вне зависимости от того, насколько тёмным может оказаться остальное ихображение. С другой стороны, сцены в высоком ключе зачастую порождают снимки, которые заметно недоэкспонированы. К счастью, недосвет гораздо более простителен, чем пересвет (хотя он и ухудшает соотношение сигнал-шум). Из тех областей, которые в результате переэкспонирования превратились в абсолютно белый, извлечь детали уже невозможно. Когда это происходит, говорят, что произошла «засветка» или «клип».

Гистограмма является хорошим инструментом контроля засветок, поскольку они непосредственно видны на границе диапазона. В случаях, когда в кадре присутствуют отражения от воды или металла, солнце или другие источники яркого света, некоторый небольшой объём засветок может быть вполне приемлем. В конечном счёте количество засветки остаётся на усмотрение фотографа и воплощения его замысла.

Контраст

Гистограмма может также описать степень контраста в изображении. Контраст является измерением разницы яркостей между светлыми и тёмными частями изображения. Широкие гистограммы отражают сцены со значительным контрастом, тогда как узкие гистограммы означают, что контраст снижен, и изображение может оказаться плоским или скучным. Это может быть вызвано любой комбинацией предметов съёмки и условий освещения. Снимки, сделанные в тумане, будут иметь малый контраст, тогда как те, что были сняты в ярком дневном свете, окажутся высококонтрастными.

Контраст может иметь значительное визуальное влияние на изображение, выделяя текстуры, как показано на снимке выше. На высококонтрастной воде тени глубже, а свет более выраженный, порождая текстуру, которая «торчит» из снимка.

Контраст может также варьироваться в различных частях одного снимка как вследствие самих предметов, так и их освещённости. Мы можем поделить снимок с лодкой на три независимых части, каждая со своей собственной гистограммой.

Из всех трёх частей верхняя наиболее контрастна, поскольку снимок сделан при освещении, которое не отражалось сперва от поверхности воды. Это создаёт более глубокие тени под лодкой и её бортами и более яркие тона на освещённых участках. Средняя и нижняя части полностью освещены рассеянным отражённым светом, и потому контраст в них меньше; они соответствуют тем фотографиям, которые могли бы быть сняты в тумане. В нижней части контраста больше, чем в средней, несмотря на гладкое и монотонное синее небо, поскольку здесь присутствует сочетание тени и более интенсивного солнечного света. Условия в нижней части создают более выраженные зоны яркости, но всё же ей не хватает глубины теней из верхней части. Сумма гистограмм всех трёх частей создаёт гистограмму, приведенную ранее.

За дальнейшей информацией о гистограммах обратитесь ко второй части данной статьи:
«Гистограммы: яркость и цвет»