О чем может рассказать гистограмма

Гистограмма может использоваться как непосредственно при съемке так и при редактировании цифровой или оцифрованной фотографии в графическом редакторе. Рассмотрит тот случай, когда гистограмма используется для оценки экспозиции непосредственно в процессе съемки. Сделав кадр и перейдя в режим просмотра с отображением гистограммы, вы можете оценить экспозицию по гистограмме и, если она некорректна, переснять кадр. Чаще всего это необходимо при съемке в сложных условиях, когда система экспозамера вашей камеры может ошибиться. Разумеется для этого необходимо понимать гистограмму и знать на какие недостатки снимка она может указать.

Часть первая, теоретическая.
Что такое гистограмма и как она образуется.

Гистограaмма — способ графического представления табличных данных, т.е. столбчатая диаграмма, построенная на основе таблицы данных. А в нашем случае, гистограмма яркости – это столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселей изображения (вертикальная ось), имеющих определенный уровень яркости (горизонтальная ось). Можно сказать, что данные для нашей «таблицы» дает сенсор фотоаппарата, каждый пиксель которого – это ячейка «таблицы». Каждый пиксель несет значение яркости света поступившего на него в каждом из цветовых каналов (красного, синего и зеленого). На основе усредненных значений этих параметров и строится гистограмма, которую вы видите на дисплее своего фотоаппарата.

Важно понимать, что каждый пиксель сенсора камеры - это отдельное монохромное устройство. У него одна задача: записывать суммарный эквивалентный свет попадающий на него. Сложность этого устройства определяется количеством значений яркости, которые он может различить. Это количество измеряется в битах. Однобитное устройство как лампочка: имеет 2 состояния - включено (белый цвет) или выключено (черный цвет). Двухбитное устройство имеет 4 состояния (тона) ( иначе говоря - 4 градации серого: белый, светло-серый, темно-серый, черный). Трехбитное устройство имеет 8 состояний (белый, 6 градаций серого и черный),4-х битное - шестнадцать и 8-ми битное имеет 256 (2x2x2x2x2x2x2x2). Двенадцати битное устройство имеет 4096 и 14-ти битное - 16384 возможных состояния. Применительно к фотографии, количество состояний – это количество значений яркости – полутонов.

Чтобы было понятней, рассмотрим пример. Допустим у вас имеется фотокамера с матрицей разрешением 9 пикселей (3x3)J. Каждый пиксель может отображать 4 оттенка - 4 градации серого: белый, светло-серый, темно-серый, черный, т.е. это 2-х битный сенсор.

После того как вы сделали снимок своей девятипиксельной цифровой камерой, пиксели матрицы зафиксировали попавший на них свет. Какую яркость зафиксировал каждый пиксель можно увидеть на рисунке выше. Белый свет зафиксировали 2 пикселя из 9, светло-серый – 3, темно-серый – 1 и черный 3 пикселя. Гистограмма яркости для этого случая изображена справа от рисунка нашей матрицы. Как видим, она является графиком, показывающим все оттенки (полутона), присутствующие в изображении. Если отложить по вертикали количество пикселей, который зафиксировали соответствующий оттенок, то получим последовательность линий, расположенных от самого темного оттенка до самого светлого.

Аналогичным образом можно получить отдельную гистограмму для каждого цветового канала. Величина яркости будет изменяться в диапазоне соответствующем глубине цвета. В нашем примере диапазон будет простираться от 0 до 4 в целых значениях, что соответствует глубине цвета в 2 бита на каждый из цветовых каналов.

То же самое с обычными камерами, только количество пикселей измеряется миллионами и глубина цвета варьируется в зависимости от камеры от 8 бит (при сохранении изображения в jpeg) до 12 или 14 при съемке в формате RAW.

Продолжение следует...