Гистограмма фотографии как читать. Как правильно научиться читать гистограмму и получать качественный фотографии? Нужно ли нам пользоваться гистограммой

Гистограммы позволяют сделать при контроле качества предварительную оценку закона распределения случайной величины, т.е. понять, как происходит разброс значений, есть ли влияющие факторы и как они влияют на измеряемый результат.
Гистограмма является столбчатым графиком и позволяет наглядно представить характер распределения случайной величины

Построение гистограммы происходит следующим образом
1. Создаётся план исследования, проводятся измерения, результаты заносятся в таблицу. Результатом может быть, как фактическое измеренное значение, например, момент затяжки 20 Н*м, так и отклонение от требуемого значения, например, запись отклонения в 0,05 мм при оценке диаметра изделия.
В Таблице 1 приведён пример для 40 результатов измерений момента силы (Н*м).
Заданный момент силы равен 25,5 Н*м, отклонения ±1,5 Н*м. Он будет рассмотрен для построения гистограмм.
Таблица 1.

2. В полученной выборке находят минимальное и максимальное значение X min и X max (Таблица 2).
3. Вычисляют разницу R=X max -X min (Таблица 2).
4. Разницу R разбивают на z равных интервалов (L), где z=√ N , N – объём всей выборки (количество измеренных значений параметра) (Таблица 2). Для точного анализа выборка должна быть представительной, т.е. быть достаточной для проведения анализа и его точной интерпретации. Представительной считается выборка от 35 до 100 значений, обычно N=100 . Длина интервала L=R/x должна быть больше цены деления шкалы измерительного устройства, которым выполнялись измерения.
Таблица 2.

5. Подсчитываются частоты попадания значений в интервалы, составляется таблица распределения и строится его графическое изображение. При этом частоты значений, оказавшиеся на границе интервалов, поровну распределяют между соседними интервалами (Рис.1)

Рис.1
Имея таблицу распределения значения X (среднее арифметическое) и S 2 (стандартное отклонение) можно рассчитать по формулам

Где x i – среднее значение i-го интервала

Или воспользовавшись соответствующими функциями в MS Excel
СРЗНАЧ() для X
СТАНДОТКЛОН.В() или СТАНДОТКЛОН.Г() для S 2
Зная X и S 2 можно оценить индекс воспроизводимости процесса (С р ), который будет рассмотрен в другой статье.

Исходя из гистограммы, рассмотренной в примере, можно сделать вывод о том, что часть значений находится вне допусков и большинство значений уходят в сторону двух пиков по левую и правую границу допусков, что характерно для выборки, объединяющей результаты двух процессов, когда происходит смешивание двух распределений с далеко отстоящими средними значениями. В данном случае необходимо применить метод стратификации и провести анализ ещё раз. В данном случае можно предположить, что измерения проводились двумя различными ключами, что и дало такой результат. Разделение данных по различным ключам позволит исключить двойные пики в гистограмме.
Таким образом, существуют некоторые основные типы гистограмм исходя из графического представления которых можно сделать выводы о характере популяции.

Наличие у цифрового фотоаппарата жидкокристаллического экрана во многом облегчило жизнь современного фотографа. Возможность сразу же посмотреть отснятый кадр и при необходимости сделать дубль - одно из самых удобных отличий «цифры». К сожалению, экран не позволяет верно оценить качество полученного изображения. Более точным инструментом для контроля экспозиции снимка является гистограмма, функция отображения которой имеется в большинстве цифровых фотоаппаратов.

Гистограмма представляет собой график распределения тонов в изображении. По горизонтали отложены градации яркости: крайняя левая точка соответствует черному цвету, крайняя правая - белому. По вертикали отображается количество пикселей соответствующей яркости. Оценив по гистограмме количество светов и теней в полученном изображении, можно определить, правильно ли выбрана экспозиция , и при необходимости внести поправки.

Рассмотрим на конкретных примерах как пользоваться гистограммой.

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.

Цифровые технологии делают работу фотографа намного более эффективной и быстрой. Сегодня цифровые фотоаппараты могут не только показать результат съемки сразу на дисплее камеры, но и провести анализ этих фотографий — показать переэкспонированные области кадра и гистограмму (общую и раздельные для каждого из трех каналов RGB).

Гистограмма позволяет фотографу проанализировать кадр и мгновенно ввести коррективы в съемку. И тем самым избавить вас от лишней обработке в RAW-конвертере и фотошопе.

— это графическое отображение распределения полутонов в фотографии. По горизонтали идет шкала яркости, а по вертикали — относительное количество пикселей с данной яркостью.

Гистограмма читается слева на право, от черного к белому.

Посмотрите на следующие примеры и вы поймете как читать гистограмму.

По гистограмме видно, что на фотографии нет абсолютно черных областей. Справа видно, что на фото есть небольшие пересвеченые участки.

Гистограмма в целом распределена равномерно по всему диапазону яркостей. Есть небольшие зоны пере- и недосвета, но они не критичны.

В следующем примере видно как по гистограмме увидеть недо- и пересветы.

На дисплее не будет ясно насколько белый фон является белым. Гистограмма показывает полный провал на экране ноутбука, светло-серые тона корпуса и белый фон вокруг объекта.

Глядя на экран камеры — сложно понять есть ли потери на корпусе авто. Гистограмма ясно показывает, что нет абсолютно черных участков, зато ясно видно пересветы на белых объектах.

Гисторграмма помогает и при обработке в фотошопе в режиме Levels. Посмотрите как после увеличения контраста выглядит гистограмма и фото.

Слева оригинал фотографии, справа результат после небольшого увеличения контраста. Как видите работа контраста растягивает гистограмму, добавляя темных и светлых областей.

Зачем нужна Гистограмма?

Все современные камеры оснащены достаточно большими и качественными дисплеями. Зачем же тогда нужна гистограмма?

Дисплеи имеют свой уровень яркости, восприятие которой зависит так же от окружающего света. Если смотреть на дисплей ночью картинка будет казаться очень яркой, а днем наоборот — очень блеклой. За счет того, что гистограмма показывает изображение в виде графика, она независима от любых условий просмотра.

Качество дисплеев в камерах действительно высокое, но не настолько чтобы отобразить разницу между почти белым и абсолютно белым, как и разницу между почти черным и абсолютно черным.

Посмотрите на следующее фото:

http://www.flickr.com/photos/bigfrank/368734607/

Это просто идеальная фотография для нашей ситуации. Конечно она была обработана в фотошопе, но это не важно.

Как вы видите на фото нету пересветов или темных участков. Гистограмма показывает нам тоже самое. По краям есть не высокие столбики, которые указывают на пересветы от ламп освещения и темные области на витрине. В остальном как видно гистограмма показывает что наибольшая часть информации в средних тонах.

Одного взгляда на гистограмму достаточно чтобы удостовериться в верной экспозиции и идти снимать дальше.

Как вы уже поняли у каждого изображения своя гисторграмма, соответствено не бывает правильной или не правильной гистограммы.

Гистограмму стоит рассматривать как инструмент быстрого анализа фотографии во время съемки (или во время обработки).

Когда нужно использовать гистограмму

Ночная съемка
При отсутствии внешних источников света особенно сложно определить яркость и контрастность фотографии.

Студийная съемка
Если вы снимаете в студии и у вас нет экспонометра, чтобы замерить мощность приборов, приходится работать наугад, настраивая камеру по результату на дисплее. Гистограмма более аккуратно покажет ситуацию на картинке.

Предметная съемка
Предметы как правило снимают на белом фоне. Фото может показать только области пересвета. А гистограмма поможет понять насколько белый действительно является белым.

Итог

Как вы видите, гистограмма очень мощный и удобный иструмент работы фотографа. Это совершенно необходимая вещь для создания технически качественных снимков. А в наших следующих статьях мы продолжим рассказывать о интересных и эффективных инструментах для работы с фотографиями.

– это диаграмма по тоновому распределению пикселей на снимке.

Слева направо (по горизонтали) указана яркость, а снизу вверх (по вертикали) количества площади фотографии той или иной тональности. Часто говорят, что вертикальные столбцы просто показывают соотношения количества пикселов той или иной тональности. То есть, диаграмма показывает сколько на снимке преобладает светлых или темных оттенков, сколько зеленых или красных или других оттенков цветов на снимке больше. Гистограммы бывают разные. В фотографии, в основном, используют трех типов:

1. Общая гистограмма (которая на рисунке ниже).
2. Гистограмма по каждому из трех основных цветов, такую гистограмму часто называют RGB – red, green, blue – красный, зеленый, синий (как на других примерах)
3. Гибридная гистограмма для общей и для основных цветов (часто, просто на гистограмму по накладывают гистограмму RGB).

Как пользоваться гистограммой

Гистограмма показывает сколько темных или светлых участков на снимке, какой общий баланс снимка.

Фотография с огромным темным участком. Гистограмма “сдвинута” влево.

Гистограмму часто разделяют на 3-4 части. Часть гистограммы с самого левого края называют «тенями» или темными тонами, так как эта область показывает на сколько сильны темные участки изображения. Крайнюю правую часть «светАми» или светлыми тонами, так эта часть показывает сколько количество светлых участков на гистограмме. Середину – «полутенями» или средними тонами. Самую крайнюю правую часть иногда называют областью засветки, если в самом крайнем правом углу имеется всплеск на гистограмме, то, скорее всего, фотография переекспонированная.

Чем полезна гистограмма?

1. С ее помощью легко контролировать недодержки (недоэкспонированное изображение) и пересветы (переэкспонированное). При переэкспонировании пик (вершина на диаграмме) будет виден в правой стороне гистограммы, а при недоэкспонировании пик будет наблюдаться в левой стороне гистограммы.
2. Точно подстраивать экспозицию
3. Контролировать цветовые каналы на фотографии. С помощью гистограммы можно определить цветовую насыщенность снимка.
4. Контролировать контраст. По гистограмме можно легко угадать на сколько контрастная картинка.

Какой должна быть гистограмма?

Единственного ответа на данный вопрос не существует. В идеальном случае вид гистограммы должен напоминать форму колокола (когда я учился в институте, такую форму называли гауссианой). По идее, такая форма самая правильная – ведь на изображении будет мало очень ярких и очень темных объектов, а преобладать будут средние тона на фотографии. Но как показывает практика, все очень сильно зависит от типа и идеи самой фотографии. Гистограмма – это сугубо математическое описания фотографии (искусства), а как известно, очень сложно описывать красивые вещи математически, тем более с помощью такого простого метода, как гистограмма. Потому, не нужно приводить снимок к шаблонному виду по гистограмме. Гистограммой нужно пользоваться просто как дополнительным инструментом при создании фотографии.

Гистограмма фотографии. Тон сдвинут в область светлых тонов. Контраст не высокий.

Когда я использую гистограмму?

Лично я использую гистограмму всего в двух случаях – когда нужно проверить экспозицию снимка при ярком освещении, когда самого снимка на дисплее камеры практически не видно. Это могут быть условия летнего пляжа или яркого солнца в горах. При таких условиях просто не видно того, что на снимке, потому, я смотрю на гистограмму, чтобы приблизительно прикинуть отклонения . И, во-вторых я использую гистограмму при редактировании фотографий, очень удобно определять ключ, в котором сделана фотография по гистограмме, а иногда подгонять фото с помощью корректировки части кривой гистограммы. Например, иногда я просто беру «света» в гистограмме и ползунком двигаю их влево – двигаю в тени, фотография получается без пересветов. Такую гистограмму, как на примерах в данной статье, дает ViewNX 2.

Выводы

Гистограмма – полезный инструмент фотографа . Пользоваться гистограмой или нет – решать Вам, можно прекрасно обходиться и без нее, или все же разобраться в ее свойствах и использовать ее при обработке фотографии или корректировке точной .

Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.