Зрозуміти гістограму - Мультимедійна школафотографії - авторська фотошкола В’ячеслава Слободчука
Можливо, найкорисніший інструмент у цифровій фотографії – це гістограма. І, можливо, найнезрозуміліший для багатьох. Про що розповідає гістограма фотографу, і як краще скористатися цією інформацією?
Майже будь-яка цифрова камера, від найпростішої цифромильниці до супернавороченої цифрової дзеркалки може показувати гістограму (іноді — для сюжету, що знімається, але частіше — для вже знятих кадрів). Більшість камер показують гістограму на дисплеї на задній стороні камери.
Експонометр 21-го століття
Коли я проводжу свої майстер-класи зі зйомки ландшафтів та дикої природи і я користуюсь при цьому цифровою дзеркальною камерою, мене часто запитують, навіщо я постійно дивлюсь на дисплей камери після зробленого знімка. Відповідь – головним чином, щоб подивитися на гістограму.
Вбудований експонометр камери показує, яка експозиція потрібна для того, щоб добре вийшли середні тони (точніше кажучи – щоб добре вийшла стандартна 18% сіра еталонна карта). Зазвичай камера заміряє освітленість різних ділянок сцени, що знімається, і вибирає деяке середнє значення. Іноді ви самі можете заміряти освітленість у світлах, у тінях і деяких інших областях сюжету, що знімається, і потім вирішити, що осьтакі установки (діафрагма+витримка) дадуть найкращу компромісну експозицію для даного сюжету.
Ці установки (діафрагма+витримка), як і будь-які інші значення, які ви або ваша камера вибирає для зйомки сюжету, завжди є компромісом. Для більшості реальних життєвих ситуацій немає якоїсь «ідеальної експозиції». Просто є якийсь варіант, який найбільше вдало розподіляє тони в межах динамічного діапазону сенсора камери. Вираз«найбільш вдало»означає, щопроміжні тони(напівсвіту), які будуть видно на фотографії,розмістяться приблизно на однаковій відстані від найтемніших і найсвітліших тонів.
А тепер трохи відвернемось, щоб розібратися з поняттям динамічного діапазону.
Сенсор цифрової камери дуже схожий на кольорову позитивну плівку (плівку для зйомки слайдів), якщо говорити про його чутливість до світла.
Як на позитивній плівці, якщо частина сенсора отримає занадто багато світла, вона стане пересвіченою, а якщо занадто мало – залишиться занадто чорною. Зображення буде помітним лише тоді, коли кількість світла, що потрапляє на сенсор, лежатиме в межах 5 «стопів» (F-stops).
Кожен «стоп» - це подвійна (або половинна) кількість світла, що падає на плівку або на матрицю/сенсор.
Сенсор цифрової камери в цьому відношенні дуже схожий на фотоплівку і навіть динамічний діапазон у нього такий самий, як у фотоплівки слайдової - близько 5 «стопів».
Будемо говорити про зображення, що знімаються та записуються в 8-бітному режимі – для простоти подальших обчислень. (Для 12-, 14- та 16-бітних режимів все далісказане теж правильно, тільки цифри будуть іншими).
Так ось, у зображень, отриманих у 8-бітному режимі (це JPEG-режим у будь-якій фотокамері), є 256 дискретних рівнів яскравості від абсолютно чорного (0) до абсолютно білого (255). 18% сірого (на це значення налаштовані всі експонометри, у тому числі і вбудовані експонометри фотокамер) має числове значення близько 128 – половина шляху між чорним та білим. Якщо подумати, то налаштування експонометра на 18% сірий колір є цілком логічним. Це означає, що якщо ви експонуєте середньостатистичний сюжет, скажемо щось типу сцени, де є люди, дерева, трава і т.д., ці об'єкти будуть експоновані приблизно за параметрами середньої точки динамічного діапазону камери.
Чому за середню точку сприймають 18% сірого?
Тому що якщо об'єкт експонуватиметься надто близько до будь-якого з крайніх значень, то ми потрапимо в ті області, де сенсор має обмеження на запис зображень.
Якщо візьмемо «середню освітленість» надто близько до 0 (абсолютно чорного) – і картинки взагалі не буде видно або вона буде дуже темною та зашумленою.
Візьмемо надто близько до 255 (абсолютно білого) – і не буде нічого, крім пересвічених пікселів, з яких не отримати жодної інформації.
Ну ось, ми дісталися гістограми. Гістограма - це просто графік, що показує, де розташовуються всі рівні яскравостей, які містить даний сюжет - від найтемнішого до найяскравішого. Ці значення вибудовані вздовж нижнього краю графіка зліва (найтемніші) направо (найяскравіші). Висота кожної лінії показує, скільки в цьому сюжеті точок з таким рівнем яскравості.
Майте на увазі, що тут досить довільно позначені кожна з п'яти зон (п'яти «стопів»), що становлять динамічний діапазон.сенсор. Вони позначені якТемні тіні / Тіні / Середні / Світла / Світлі світла(в англійському варіанті - Very Dark / Dark / Medium / Light / Very Light).
Кожен із цих «1-стопових» діапазонів містить у собі лише близько 50 дискретних рівнів яскравості. (Взагалі-то, 5х50 = 250, а не 256, але хто буде вважати точно?) А якщо серйозно, то 4-5 найлівіших точок (найтемніших рівнів) і 4-5 найправіших точок (найсвітліших рівнів) можна вважати непридатними для формування зображення. Вони надто близько до країв.
Зауваження.Це дуже спрощене трактування. Як йдеться в реальності докладно пояснюється в статті "як отримати найкраще відношення сигнал / шум на цифровому знімку".
Отже, ситуація починає прояснюватись. Гістограма дозволяє миттєво оцінити правильність експозиції зробленого знімка (частина гістограми не повинна виїхати за правий або лівий край). Це особливо зручно, коли гістограма відображається на дисплеї одночасно зі знятим кадром.
Розберемо кілька прикладів.
Ще раз нагадаю – за винятком гістограми, яка надто зсунута вправо і надто «вилазить» за правий край (переекспонована, пересвічена), немає насправді такого поняття як «погана» чи «хороша» гістограма. Гістограма просто показує вам, як іде зосвітленістю в кадрі, а ви вже самі вирішуєте, чи потрібно робити якісь спеціальні дії чи залишити все як є.
Ось кілька прикладів.
Тут ми бачимо той самий сюжет, знятий двічі з різними експозиціями (з різницею приблизно в три з половиною стопи). Обидва знімки зроблені зі значенням діафрагми f/9. Лівий знімок зроблений із витримкою 1/2000 sec, правий – із витримкою 1/200 sec. Гістограма лівого знімка "купкується" біля темного краю (зображення недоекспоновано, занадто мало світла потрапило на сенсор камери). Гістограма правого знімка «поїхала» за світлий край (знімок переекспонований, надто багато світла потрапило на сенсор камери).
Динамічний діапазон цього сюжету становить близько 8 «стопів». На сьогоднішній день не існує такої цифрової камери (і такої позитивної фотоплівки теж), яка могла б за певної правильної експозиції зафіксувати весь динамічний діапазон цього сюжету. Тому ви самі маєте вирішувати, як вчинити з цим пейзажем. Щоб якось запхати 8 "стопів" в динамічний діапазон сенсора камери (яка може охопити тільки 5 "стопів"), у вас є такі варіанти:
- застосувати спалах, що заповнює, для підсвічування темного переднього плану
- використовувати градієнтний нейтральний фільтр для затемнення заднього плану (неба та гір)
- зробити кілька знімків з різною експозицією і потім накласти їх один на одного у фотошопі
- розвернутися і піти додому
У мене не було при собі градієнтного нейтрального фільтра, а йти додому в мене й гадки не було.
Натомість я зробив два знімки, які ви бачили вище (зрізницею в експозиції приблизно в 3 з половиною «стопа») та вдома наклав їх один на одного у програмі обробки зображень.
Подивіться результат. Не бозна що з художньої точки зору, зате чудово ілюструє тему.
«Гістограма просто є»
Як зазначалося раніше, крім може бути сильно пересвічених світлов (сильний «догляд» гістограми за праву кордон), немає такого поняття, як «погана» гістограма. Гістограма просто є. І все.
Гістограма цього знімка "в темному ключі" показує, що майже всі деталі цього зображення лежать у темних областях. Тільки невелика частина зображення відноситься до світлого місяця (група коротких штришок праворуч).
Так як темні ділянки не впираються в ліву межу гістограми, а світлі ділянки не впираються в правий кордон, весь сюжет укладається в динамічний діапазон камери і може бути сфотографований. Деталі місячного диска - ось "родзинка" цього знімка.
На противагу попередньому прикладу тут бачимо зображення «у високому ключі». Майже всі значення, які ми тут спостерігаємо, лежать у правій частині гістограми у сфері світла. Саме там, де я й хотів їх бачити, щоб правильно передати білизну цього засніженого краєвиду. Але оскільки гістограма не «поїхала» за правий край, я знаю, що ніякі світла на цьому знімку не пересвічені.
Увімкніть функцію відображення гістограми у вашому фотоапараті (бажано одночасно бачити і саму зняту картинку, і гістограму). Заведіть собі звичку кидати погляд на гістограму після знімка.
Гістограма - це найбільший винахід після вбудованого експонометра.