Экспозиция и гистограмма

Экспозамер в вашей камере

Так что же такое экспозиция и почему ваша камера может устанавливать ее неправильно? Во-первых, нужно узнать как вообще работает система замера экспозиции, об этом в нижеизложенных трех пунктах:

1. Независимо от того на какую камеру вы снимаете и каким методом замера экспозиции вы пользуетесь, датчик экспозамера  внутри вашего фотоаппарата измеряет свет, отраженный от объекта съемки.
2. Ваша камера приводит свет, отражаемый от объекта съемки, к нейтральному серому тону (также известному как 18% серый). 
3. Если свет, отраженный от объекта, не соответствует нейтральному серому, то камера определит  экспозицию неправильно. Тогда вам следует внести изменения в настройки камеры.

Что же сбивает процесс замера экспозиции? По сути, камера настроена таким образом, что воспринимает объекты с отражающей способностью в 18%, т.е. отражающие 18% попадающего на них света, соответственно более светлые или более темные участки изображения приводят к неправильному замеру экспозиции.  

Все предметы полностью черные или белые сбивают замер экспозиции. То же самое происходит и когда преобладают светлые или темные тона. Белые или светлые объекты в кадре приведут к недоэкспозиции, а черные или темные, наоборот, к переэкспозиции.

Сможете ли вы, основываясь на только что прочитанном, определить, какая из фотографий  этого белого цветка была снята с настройками экспозиции по умолчанию? Если вы скажете, что левая, то будете правы.

Здесь экспозиция была определена неверно даже в условиях использования оценочного замера (он является одним из самых эффективных). Дело в том, что камера запрограммирована таким образом, что воспринимает всё в нейтрально сером тоне, соответственно и цветок она отображает не белым, а серым.

Фотография справа была правильно проэкспонирована, для этого мне пришлось самому изменять настройки камеры.

Экспозамер в вашей камере

Так что же такое экспозиция и почему ваша камера может устанавливать ее неправильно? Во-первых, нужно узнать как вообще работает система замера экспозиции, об этом в нижеизложенных трех пунктах:

1. Независимо от того на какую камеру вы снимаете и каким методом замера экспозиции вы пользуетесь, датчик экспозамера  внутри вашего фотоаппарата измеряет свет, отраженный от объекта съемки.
2. Ваша камера приводит свет, отражаемый от объекта съемки, к нейтральному серому тону (также известному как 18% серый). 
3. Если свет, отраженный от объекта, не соответствует нейтральному серому, то камера определит  экспозицию неправильно. Тогда вам следует внести изменения в настройки камеры.

Что же сбивает процесс замера экспозиции? По сути, камера настроена таким образом, что воспринимает объекты с отражающей способностью в 18%, т.е. отражающие 18% попадающего на них света, соответственно более светлые или более темные участки изображения приводят к неправильному замеру экспозиции.  

Все предметы полностью черные или белые сбивают замер экспозиции. То же самое происходит и когда преобладают светлые или темные тона. Белые или светлые объекты в кадре приведут к недоэкспозиции, а черные или темные, наоборот, к переэкспозиции.

Сможете ли вы, основываясь на только что прочитанном, определить, какая из фотографий  этого белого цветка была снята с настройками экспозиции по умолчанию? Если вы скажете, что левая, то будете правы.

Здесь экспозиция была определена неверно даже в условиях использования оценочного замера (он является одним из самых эффективных). Дело в том, что камера запрограммирована таким образом, что воспринимает всё в нейтрально сером тоне, соответственно и цветок она отображает не белым, а серым.

Фотография справа была правильно проэкспонирована, для этого мне пришлось самому изменять настройки камеры.

Как читать и использовать гистограмму

Умение правильно оценивать эту диаграмму поможет спасти снимок или просто сделать его качественнее

Есть несколько моментов, на которые стоит обратить внимание, читая график с тоновой характеристикой фотографии

Где найти гистограмму

Первым делом надо узнать, как открыть ее в фотоаппарате.

В зеркальных фотокамерах обычно предусмотрено 2 способа просмотра.

1. Открыть график уже снятых кадров. Для этого нужно включить просмотр фотографии и при помощи мультиселектора настроить необходимый режим отображения. Для этого в фотоаппарате зачастую нужно нажать на кнопку «Вверх»;
2. Также ее можно открыть непосредственно в момент съемки. Это возможно при включении режима “Live View”. Для этого следует нажать на кнопку “info”. На экране отобразится много полезной информации, среди которой и гистограмма.

“Недосвет” и “пересвет”

Если часть гистограммы соприкасается с левым или правым краем, ряд деталей потерян. Это значит, что произошел «клиппинг». Если график коснулся левой границы, часть деталей на фотографии провалилась в черноту (недоэкспонированные зоны), если правой части – на снимке явно есть пересветы (переэкспонированные зоны). К такому итогу приводит неправильно выставленная экспозиция.

Проблему можно постараться устранить при последующей обработке снимков. Но не все умеют и хотят работать в графических редакторах, да и далеко не всё и не всегда эти деффекты поправимы. Особенно в случае с форматами, отличными от “сырого” RAW. Так что лучше сразу подкорректировать экспозицию. При работе с мыльницами это вряд ли удастся. А зеркальные фотоаппараты позволяют просто и оперативно внести нужные изменения.

Чтобы не терять детали в темной части снимка, необходимо прибавить несколько пунктов экспозиции от +0.3 до +0.7. Для затемнения светлых участков – наоборот убавить – от -0.3 до -0.7. Также, изучая график, следует учитывать обстоятельства. Например, при съемке ночью гистограмма должна иметь больше информации в темной части. Она и не должна быть светлой.

Анализ цветовых каналов

Благодаря гистограмме можно узнать сведения об использовании трех основных цветов: синего, красного, зеленого. То есть информацию об RGB каналах по отдельности. Такая диаграмма содержит несколько графиков, на которых указаны не только три главных цвета, но и серый – в местах объединения этих цветов. А также голубой, пурпурный и желтый – в местах пересечения двух основных цветов.

Также бывают графики, отдельно указывающие распределение по фотографии каждого из основных цветов. Однако они не пользуются такой популярностью и бывают необходимы лишь в специфических ситуациях.

Мифы и заблуждения о гистограмме

Существует множество споров о том, стоит использовать этот график яркости или нет. Чтобы разобраться в этом, развенчаем несколько мифов о том, как и когда применяется гистограмма фотоаппарата.

• Профессиональные фотографы определяют равновесие светотени “на глаз”, не полагаясь на процессор камеры.
• В зависимости от уровня фотоаппарата показанные данные могут быть ошибочны.
• Фотография не обязательно должна быть идеально вымерена по экспозиции, иногда пересвет или затемнение является частью творческой задумки.
• Гистограмма фото, как правило, применяется только при черно-белой съемке.
• Профессионалы чаще доверяют обработке снимков формата RAW в программах Adobe Photoshop, Adobe Lightroom и некоторых других корректорах.

В связи с этим мнения об использовании графиков разделяются на “за” и “против”.

Гистограмма интенсивности непрерывных данных

Идея гистограммы интенсивности может быть обобщена на непрерывные данные, скажем, аудиосигналы, представленные реальными функциями, или изображения, представленные функциями с двумерной областью .

Пусть (см. Пространство Лебега ), тогда оператор кумулятивной гистограммы может быть определен как:
ж∈L1(рп){\ Displaystyle е \ в L ^ {1} (\ mathbb {R} ^ {n})}ЧАС{\ displaystyle H}

ЧАС(ж)(y)знак равноμ{Иксж(Икс)≤y}{\ Displaystyle Н (е) (у) = \ му \ {х: е (х) \ Leq у \}}.

μ{\ displaystyle \ mu}- мера множеств Лебега .
в свою очередь это реальная функция . (Некумулятивная) гистограмма определяется как ее производная .
ЧАС(ж){\ displaystyle H (f)}

час(ж)знак равноЧАС(ж)′{\ Displaystyle ч (е) = Н (е) ‘}.

Использование гистограммы

В то время, когда я только начал заниматься фотографией, были пленочные фотоаппараты, и единственным способом проверить верно ли была выставлена экспозиция – это посмотреть на негатив пленки или уже на проявленный снимок. Определять экспозицию нужно было крайне точно, изменение экспозиции в 1/3 ступени приводило к разительным различиям изображений.

Когда я снимал на пленку, у меня был выбор между фотопленкой Kodachrome, проявка которой в среднем занимала чуть больше недели и E6, на которую уходило три, четыре дня. В любом случае приходилось ждать довольно долго, чтобы таки узнать правильно ли была определена экспозиция или нет.

Сегодня все что нужно, чтобы установить экспозицию верно – это взглянуть на гистограмму.

Прочтите руководство пользователя к вашему фотоаппарату и выясните, как вывести на экран гистограмму при просмотре изображений. Если в вашей камере можно отображать гистограмму яркости и гистограмму цвета, то выбирайте первую.

Гистограмма яркости покажет вам две очень важные вещи:

1. Является ли фотография недоэкспонированной или переэкспонированной.
2. Сколько светлых, темных и средних тонов на фотографии.

Гистограмма яркости представляет собой столбчатый график с 256 столбцами, расположенными вплотную друг к другу. Нижняя ось показывает диапазон из 256 тонов от чисто черного (левая граница) до чисто белого (правая граница). Ось слева показывает число пикселей, отвечающих за  эти тона. Чем выше на гистограмме столбец, тем больше пикселей данного тона содержит изображение.

Изображение сверху показывает, как разные части гистограммы взаимодействуют с изображением. Я специально сделал фотографию чёрно-белой, потому что именно так видит картинку экспонометр фотоаппарата. Для экспозиции важна яркость, а не цвет.

У каждой фотографии есть гистограмма. В идеале, гистограмма должна вписаться в диапазон графика. Она должна брать свое начало у основания нижней оси, но не должна выезжать за боковые границы.

Я намеренно переэкспонировал эту фотографию, чтобы показать, как это отразится на гистограмме. В правой части графика столбцы получились обрезанными, что как раз и свидетельствует о переэкспозиции. Соответственно экспозицию следует уменьшить.

Здесь гистограмма показывает область, которая была переэкспонирована. Изображение явно пересвечено, так как столбцы в правой части графика не вписались в его диапазон. Возможно, мне удастся вытянуть какие-то детали в этой засвеченной области в результате пост-обработки, если фотография была сделана в формате Raw, но лучше изначально выставлять экспозицию правильно.

На этом графике мы видим, что изображение было недоэкспонировано. Гистограмма выехала за левую границу графика, указывая на то, что фотография была недоэкспонирована, результатом является потеря деталей в теневой зоне. Соответственно экспозицию следует увеличить.

Давайте посмотрим на гистограммы к фотографиям белого цветка, которые я показывал вам ранее:

На своей камере для этого снимка я установил режим оценочного замера экспозиции, самый широко используемый режим. Но тем не менее фотография вышла недоэкспонированной. Это подтверждает гистограмма, сместившаяся в левую сторону и оставив большой промежуток между столбцами гистограммы и правой границей.

Для этой фотографии я воспользовался экспокоррекцией, чтобы увеличить экспозицию на две ступени. Гистограмма сдвинулась вправо и почти соприкасается с правой границей, значит, экспозиция выставлена правильно. 

О чем нам говорит гистограмма к этому изображению? Вы наверно решите, что фотография была недоэкспонирована, глядя на высокие столбцы в левой части графика, но это не так, с экспозицией здесь все в порядке. На самой фотографии много темных тонов в области гор, неба, а пики гистограммы лишь это подтверждают.

Гистограмма и экспокоррекция

Итак, в качестве примера совместного использования гистограммы и экспокоррекции рассмотрим всё тот же снимок. Экспонометр фотокамеры в режиме приоритета диафрагмы выдал, что подходящая экспозиция будет при выдержке 1/60, диафрагме F4.0 и ISO в
автомате 600.

Однако после пробного снимка, оказалось, что яркое небо и его отражение в воде «сделали своё коварное дело» — обманули экспонометр камеры, в результате чего снимок оказался совершенно
пересвеченным, что сразу стало видно в режиме просмотра гистограммы по скоплению очень высоких стoлбиков у правого края графика. При этом, на самом снимке
пересвеченные области замигали, указывая на пересвет. А высота столбиков у правого края вдобавок оказалась срезанной сверху, сообщая о том, что снимок будет ещё и пониженной контрастности…

Фотограф решил сделать ещё один снимок. Для того чтобы сместить гистограмму влево (в минус) ввёл
отрицательную экспокоррекцию на -1 (естественно глядя на показания экспонометра). Второй снимок, оказался недоэкспонированным и с потерей цвета и деталей в тенях. Это заметно по гистограмме, которая сместилась влево, причём часть её ушла за левую границу графика, говоря о потерях в зоне теней:

Итак, два кадра можно было удалить. Но теперь начинающий фотограф
знал, что нужно делать. Он немножко кpутнул колёcикo настройки экспокоррекции вправо и установил поправку экспозиции на -2/3. И… о, слава гистограмме! Получилось то, что задумал фотограф!!!

Cтoлбики гистограммы плавно приподнялись и … всё же столпились в правой части графика, но они не дошли до границ — это значит что потерь больше нет. Фотография практически
вписалась в динамический диапазон матрицы! Да, слева маленький cтoлбик упёрся в левый край графика, да и сверху незначительная подрезка всё же осталась… Но ведь в жизни редко бывает всё, как в учебнике :о)

Эта история ВЫМЫШЛЕННАЯ, любые совпадения с реальными событиями являются случайным совпадением, КРОМЕ
гистограммы и правил коррекции экспозиции на основе данных гистограммы яркости :о)

Между прочим, во многих современных фотоаппаратах, гистограмму яркости можно оценить ещё до того, как вы сделаете снимок. При настройках экспозиции вы сразу можете увидеть как изменяется гистограмма при тех или иных экспозиционных параметрах.

Такой способ отображения гистограммы яркости называется отображением гистограммы в режиме реального времени. Он доступен не только в компактных фотоаппаратах, но и в зеркалках начального уровня — в режиме съёмке по ЖК-дисплею — LiveView («живой просмотр»)

Принципы формирования цветовой гистограммы

Формирование цветовой гистограммы довольно просто. Исходя из приведенного выше определения, мы можем просто подсчитать количество пикселей для каждых 256 шкал в каждом из 3 каналов RGB и нанести их на 3 отдельных столбчатых диаграммы.

Как правило, цветовая гистограмма основана на определенном цветовом пространстве, таком как RGB или HSV. Когда мы вычисляем пиксели разных цветов в изображении, если цветовое пространство велико, мы можем сначала разделить цветовое пространство на определенное количество небольших интервалов. Каждый из интервалов называется корзиной. Этот процесс называется квантованием цвета. Затем, подсчитывая количество пикселей в каждой из ячеек, мы получаем гистограмму цвета изображения.

Конкретные шаги принципов можно увидеть в Примере 2.

Инструмент Уровни (Levels). Точки черного и белого.

Откройте файл в формате JPG. Так выглядит наша фотография после обработки процессором камеры. Создаем корректирующий слой «Уровни» (Levels). Справа от графика находятся три «пипетки». С помощью них на фотографии устанавливаются правильный цветовой баланс и коррекция яркости.

Принцип действия очень прост: выбираем черную пипетку и кликаем в область, которая, по нашему мнению, должна быть черной. После этого действия ваша фотография преобразится, а цвета изменятся относительно указанного вами черного цвета.

Для удобства демонстрации эффекта применения пипеток посмотрите на картинки: слева то, что было, а справа то — что стало. Место нажатия черной пипеткой обведено красным кружком.

Аналогично делаем и с белой пипеткой. Выбираем на фотографии область, которую хотим сделать белой, и нажимаем туда.

Для демонстрации мной были выбраны более контрастные значения, чтобы эффект от применения пипеток был сильнее. Теперь сравним два файла: до обработки и после.

Используя инструмент «Уровни», сделать фотографию более яркой и контрастной можно не только с помощью пипеток. Для этого отключим первый корректирующий слой «Уровни» и создадим новый.

Здесь все проще, чем с пипетками. Снизу графика находятся три указателя: черный, белый и серый. Они указывают на точки черного, белого и среднего тонов. Если вы сдвинете черный указатель вправо, то фотография станет контрастнее. Двигая черный указатель, вы сдвигаете точку черного ближе к светлым тонам. Учтите, что в таком случае все полутона слева от черного указателя «срезаются» и пропадают, но в нашем случае это не страшно, т.к. теням явно не хватает контраста. Сдвигаем и белый указатель (в левую сторону). Как видите, картинка стала похожа на первый вариант, обработанный с помощью пипеток.

Теперь приступим к серой пипетке. С ней все сложнее, но не сильно. Серая пипетка задает нейтральный тон. Например, при съемке вы заметили, что стена была серого цвета. Но когда вы открыли фотографию на компьютере, цвет стены изменился и стал более желтым. В таком случае смело нажимайте на серую пипетку и указывайте «правильный» серый на вашей фотографии.

При обработке фотографий необязательно знать, что какой-то объект на фотографии был серого цвета. Часто приходится искать «правильный» цвет, применяя пробники (пипетки) к разным областям. Я открою другую фотографию для более наглядного примера.

Теперь выберем серую пипетку и нажмем в область теней. Место клика серой пипетки отмечено на фотографии красным. Как видите, синий тон, который я указал, превратился практически в серый (нейтральный).

Для эксперимента можно нажать на область неба. Точка серого на фотографии изменится. Поэкспериментируйте с этими настройками на своих фотографиях.

Эталонная гистограмма

Не существует эталонного графика. Правильно проэкспонированный кадр может выдавать разные диаграммы – в виде холма в центре схемы, в виде бесформенной картинки, в виде горной гряды. Основные показатели, указывающие на хорошую фотографию – сосредоточенность информации ближе к центру графика, то есть в средних тонах и минимум по краям. На плохом снимке много информации будет концентрироваться по краям и касаться их. Значит, детали будут теряться в пересветах или тенях. Иногда на снимке присутствует оба недостатка – и пересветы и слишком глубокие тени, что ведет к сверх контрастности сделанной фотографии.

Однако новичку не стоит бояться всех теней и света. На каждом снимке они в любом случае присутствуют. Для творческой задумки автора может понадобиться преобладание светлых тонов или тени. В таком случае и гистограмма будет перемещена в одну из сторон. Это не говорит о некорректно проэкспонированном снимке.

Как читать гистограмму фотографии: разбираем примеры

Фото 1

Видно, что снимок не имеет участков, в которых потеряны детали. Гистограмма подтверждает это: достаточно ровный, без резких всплесков график имеет вид относительно ровного «холма», который протянулся от левого края нижней оси до правого. Такой тип гистограммы означает как наличие ярких и темных областей на снимке, так и широкого спектра полутонов. Эта фотография не требует коррекции. Что произойдет, если мы скорректируем параметры экспозиции? Гистограмма будет уходить вправо или влево, иллюстрируя то, что на снимке потеряны либо светлые, либо темные тона.

Гистограмма этого снимка тоже занимает всю координатную сетку, однако график отличается от предыдущего. На снимке имеется малое количество полутонов. Пики, относящиеся к темным и светлым областям, и провал между ними характеризуют снимок как контрастный. Но, поскольку график дает лишь количественное распределение тонов, никак не отображая распределение пикселей на фотографии, определить контрастность снимка с помощью гистограммы достаточно сложно. Разумеется, как и в предыдущем случае, изменения в экспозиции ухудшат фотографию.

Рассмотрим эту фотографию. На снимке нет очень ярких или очень темных областей. Диапазон яркостей такого кадра достаточно мал, и гистограмма будет иметь вид сжатого по горизонтали «холма», который значительно не доходит до краев поля графика. Подобная гистограмма характерна для слабоконтрастных снимков. Такой вид диаграммы не означает, что на снимке будут области с потерянными деталями, ведь матрица фотоаппарата в этом случае способна запечатлеть весь диапазон яркостей. Однако следует внимательно отнестись к тому, в какой части графика будет находиться гистограмма. Для объектов, слабо отражающих свет (к примеру, черная одежда, глубокие тени), гистограмма должна быть смещена ближе к левому краю координатной сетки, для средне-серых (типичный пример: листва, трава) — располагаться в районе центра и, наконец, для объектов с хорошей отражающей способностью (например, белое платье невесты) гистограмма должна тяготеть к правому краю.

Если график находится в неправильной части поля, следует внести экспокоррективы. Для смещения гистограммы влево поправки должны быть отрицательными, а для смещения вправо — положительными. Коррекцию рекомендуется делать, изменяя значение выдержки, поскольку при диафрагмировании объектива произойдет изменение глубины резко изображаемого пространства.

Разновидностью данного типа гистограммы является узкий «холм», частично ушедший за пределы координатной сетки в темную или светлую область. При введении соответствующих поправок гистограмма примет надлежащий вид, целиком уместившись на поле графика.

Давайте посмотрим на гистограмму этого снимка. График не сходит на нет у краев поля — он выходит за пределы координатной сетки. Такая ситуация возникает в том случае, когда диапазон яркостей снимаемого объекта больше диапазона, воспринимаемого матрицей фотоаппарата. Это самый неприятный случай. Придется выбирать, потерять детали в тенях или в свете.
Одним из способов решения такой проблемы является создание снимков с широким динамическим диапазоном (HDR). Для этого необходимо сделать несколько снимков, различающихся только экспозицией. Затем с помощью специального программного обеспечения (Photoshop последних версий позволяет это сделать) кадры объединяются в один снимок, не имеющий провалов в тенях и свете.

Следует помнить, что внесение поправок в экспозицию возможно всегда, но не всегда обязательно — это зависит от художественного замысла фотографа. Кроме того, заметим, что дальнейшую коррекцию, например контраста, в Photoshop проще проводить у фотографий, гистограмма которых относится к первому типу. Разумеется, отредактировать можно любой снимок, однако первый вариант гистограммы позволит изменять вид графика с меньшими усилиями.

В заключение стоит отметить тот факт, что не существует «правильной» гистограммы. Все зависит от изображаемого объекта. Гистограмма лишь инструмент, позволяющий в процессе съемки избавиться от ошибок в экспозиции либо свести их к минимуму, не более. Так, например, у фотографии Анселя Адамса Moon and Half Dome гистограмма смещена в область темных тонов, что никак не отражается на уровне фотографии. Один и тот же тип гистограммы может быть как у плохого снимка, так и у гениального.

Чем гистограммы отличаются от столбчатого графика?

Гистограмма в первую очередь отличается от столбчатого графика с точки зрения приложения.

Гистограмма используется для понимания распределения данных, а столбчатый график используется для сравнения переменных. Типы данных, отображаемых гистограммами и столбчатыми графиками, также различаются.

Гистограммы в основном отображают количественные данные. Таким образом, вы строите график распределения данных одной категории. С другой стороны, гистограммы отображают категориальные данные. Таким образом, вы наносите на график количество или частоту данных в разных категориях.

В этом руководстве мы покажем вам, как использовать Google Таблицы для создания столбчатых графиков для визуализации ваших данных и как дополнительно настроить гистограмму в соответствии с вашими требованиями.