Что такое гистограмма

Довольно часто в статьях, посвященных цифровой фотографии, встречается упоминание о гистограмме. Использовал его и я, хотя употреблять термин, не объяснив его значения, как-то неправильно. Пришло время исправить это досадное упущение. Попытаемся разобраться, что такое гистограмма, и как она нам может помочь в нашем увлечении...

Само слово «гистограмма» обозначает тип столбчатой диаграммы, показывающей распределение некоторой величины... кто изучал мат. статистику, возможно, помнит. В фотографии на гистограмме можно наглядно увидеть сколько каких полутонов содержится в изображении. По горизонтали откладывается уровень общей светлоты или яркости каждого канала. Высота же столбиков пропорциональна числу соответствующих пикселов.

Посмотреть гистограмму можно на многих фотокамерах. Некоторые позволяют сделать это даже в процессе съемки (так называемая «живая» гистограмма) (1). Чаще — в режиме просмотра (2, 3). Иногда помимо общей яркости можно увидеть и уровни отдельных цветовых каналов (4). Однако гистограмма на дисплее камеры особой точностью и информативностью не отличается. Оно и понятно: и размеры, и разрешение этого экранчика невелики.

При компьютерной обработке мы можем увидеть заметно больше. Например, в Adobe Camera Raw используется совмещенная гистограмма цветовых каналов, в Photoshop (Photoshop Elements) и GIMP можно выбрать, наряду с совмещенной, отдельно каждый из каналов, а также общую яркость.

Однако необходимо помнить, что детали, потерянные из-за ошибочной экспозиции при съемке, восстановить уже невозможно. Поэтому роль маленькой и грубой гистограммы в фотоаппарате весьма велика.

Сегодня мы остановимся именно на том, как прочесть данные исходного изображения.

Итак, как же выглядит гистограмма нормально экспонированного снимка? В большинстве случаев мы должны увидеть «горы», заполняющие всю ширину диаграммы. При этом на границах (как на левой — в тенях, так и на правой — в светах) высота столбиков должна спадать до нуля.

В «пейзаже» может быть один явно выраженный «холм» (кто знаком с математикой, припомните гауссиану) — если большая часть изображения имеет среднюю яркость. Можем столкнуться и с крутыми «горами» — если в кадр попали резко выделяющиеся по яркости объекты (темные создадут пики в левой, светлые, как в данном примере,— в правой части гистограммы). И то, и другое — совершенно нормально.

А вот если спад до нулевого уровня происходит не на самой границе тонового диапазона, а на заметном удалении, значит изображение у нас неконтрастное, вялое. Хотя, скорее всего, с этой бедой можно будет справиться при последующей обработке. Но в таких ситуациях — при съемке малоконтрастных сюжетов — я советую увеличивать экспозицию (чтобы гистограмма сместилась, насколько возможно, вправо). Это сделает менее заметным шум (особенно, крайне неприятный цветовой) в тенях.

Теперь посмотрим на гистограммы снимков с неверно выбранной экспозицией. Вот здесь, к примеру, видно, что пик справа как бы выходит за пределы диапазона. То есть, выходит он не «как бы», а на самом деле — некоторые элементы снимка должны были бы быть ярче... да не могут. Результат — потеря деталей в светах. Очевидный брак, устранить который можно, только уменьшив экспозицию при съемке.

Тут, кстати, показана чрезвычайно распространенная ситуация с «выбеливанием» неба. До обидного часто мы сталкиваемся со случаями, когда избежать этого не удается, не сделав недопустимо темным основной объект съемки... Но об этом как-нибудь в другой раз.

А вот пример с прямо противоположным результатом. Недодержка на гистограмме выглядит как срезанный левый край. А в изображении проявляется «глухими» тенями (если же срез проходит по высокому пику, то еще и явно выраженным цветовым шумом).

Приведенный снимок в некоторой степени «спасает» то, что, хотя черных пикселов в нем и много, они не образуют больших сплошных участков. В результате «проваленные» тени становятся почти незаметными.

Не надо думать, что смещение гистограммы влево или вправо обязательно является признаком ошибки фотографа или/и автоматики. Далеко не для всех сюжетов характерна средняя тональность. Вот здесь мы имеем дело с совершенно правильно экспонированным кадром. При этом явно виден пик в области теней. Почему мы можем считать, что здесь всё нормально?

Слева виден спад до нуля — тени не провалены. В областях средних тонов и светов пикселы есть — динамический диапазон используется полностью. Ну, а то, что большая часть кадра — темная, так это особенность самого сюжета.

Конечно же, наравне со снимками в темной тональности имеют право на существование и светлые кадры. Вот как в этом примере, где основной тон задают облака — и их отражение в воде.

Заметьте, что спад в левой части гистограммы начинается довольно-таки рано. Теней почти нет. Это очень характерно для снимков в светлой тональности (или, как говорят, «в высоком ключе»).

---

Итак, подведем некоторые итоги. Так сказать, «правила хорошей гистограммы»

• У левой и правой границы — спад до нуля.
• Если гистограмма срезана слева, экспозицию нужно увеличить, если справа — уменьшить.
• Гистограмма должна, по возможности, занимать всю ширину.
• Если сюжет малоконтрастный, стараемся использовать область светов (т.е. смещаем горб гистограммы вправо)

Напоследок совет: гистограмма — очень полезная штука. Но не надо на ней зацикливаться. Достаточно подобрать коррекцию один раз после существенной смены условий освещения или сюжета. Чрезмерно увлекшись гистограммой, можно позабыть и о том, ради чего всё делается ;)

---

Примечание. Если в кадр попадают блики (на металлических предметах, воде и т.п.) или источники света, они почти наверняка выйдут за пределы диапазона яркостей, передаваемых фотоаппаратом. Поэтому для гистограмм таких сюжетов характерен узкий и достаточно высокий выброс у правой границы. Выбирая экспозицию, надо действовать так, как будто этого выброса не существует.

Заметьте, что это частенько сбивает с толку автоматику камеры, и, если не ввести коррекцию вручную, можно получить недопустимо темный кадр.

Обратите внимание на тоненькую полоску у правой границы гистограммы — она соответствует пятнам солнечного света, пробивающегося сквозь листву.