Co vyčíst z histogramu? - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

praxe

praxe

29. prosince 2004, 00.00 | Histogram je velmi užitečná pomůcka v časech digitální fotografie pro stanovení správné expozice snímku. V praxi je užitečný, pokud displej fotoaparátu nezobrazuje snímek tak, jak by měl. Popíšeme si, co histogram zobrazuje, co z něj lze vyčíst a v jakých formách se s ním lze v digitálních fotoaparátech setkat.

Velmi užitečnou pomůckou je v digitální fotografii právě histogram. V tomto článku si přiblížíme, co tento graf vlastně reprezentuje a jak ho využít. Stává se vám často, že na displeji vypadá snímek velmi dobře a v počítači zjistíte, že je podexponovaný? Mnoho fotoaparátů zobrazuje snímky jinak, než jak vypadají ve skutečnosti, nebo je jednoduše na prudkém slunci na displeji téměř nevidíte. Pomocí histogramu mnohem lépe zjistíte jestli je snímek exponovaný správně.

Histogram
Je to grafická interpretace poměrového zastoupení jasů v obrazu. Tuto krkolomnou definici lze také nahradit tvrzením, že histogram zobrazuje počet bodů (velikost plochy) jednotlivých jasových stupňů od bílé až po černou. Maximálně lze u formátu JPEG rozlišit 256 úrovní jasu v každém z RGB kanálů. (JPEG je 8bitový). Kolik stupňů jasu od sebe odlišuje, záleží na konkrétním histogramu a na algoritmu, který jej zpracovává. Ne vždy se může plnohodnotný histogram vejít na displej fotoaparátu.
Na vodorovné ose X je škála jasů od černé do bílé (vlevo je černá, napravo bílá). Svislá osa Y na obou stranách znázorňuje počet bodů, resp. velikost plochy, které mají takovou úroveň jasu, která je na ose X. Hodnoty na ose Y se mění dle maximální hodnoty. Histogram je tedy množina určitého počtu čar vedených od vodorovné osy vzhůru.
Jasový histogram je nejpoužívanější, ale můžeme se setkat i s RGB histogramem, což je grafické znázornění jednotlivých barevných kanálů. Záludnost spočívá v tom, že lidské oko je jinak citlivé na každou barvu. Nejvíce vnímá jas zelené, méně pak červené a nejméně modré. Hodnoty z každého jednotlivého kanálu nelze pouze sečíst pro získání jasového histogramu, ale je potřeba brát v úvahu jejich poměr. Pokud tedy histogram zobrazuje větší zastoupení tmavých jasů a snímek by se mohl jevit jako podexponovaný, ve skutečnosti může být jeden z barevných kanálů přeexponovaný a v dané barvě se může ztrácet kresba. V praxi si to sami můžete vyzkoušet například na makrofotografiích růží, nebo jiných scén obsahujících velké zastoupení červené, zelené, nebo modré barvy (Red, Green, Blue).

Co z histogramu můžeme poznat?
Jak již bylo naťuknuto výše, můžeme pomocí histogramu poznat, zda-li je snímek správně exponovaný. Není to však na první pohled tak jednoduché. Nezáleží totiž ani tak na tvaru samotného histogramu, jako spíše na vzdálenostech od jeho levého a pravého konce. Ideální histogram konkrétního snímku nemusí být hladký a mít tvar "kopce" jednoduše proto, že některé úrovně jasu na scéně nebyly a tak je nebylo možné zachytit. V ojedinělých případech se můžeme setkat i s histogramem obsahujícím pouze několik od sebe vzdálených čar.
Pokud se tedy histogram nachází v levé části a vpravo zůstává mezera, je snímek podexponovaný. Pokud se histogram blíží pravé části a vlevo zůstává mezera, je snímek přeexponovaný. Chybnou expozici poznáme, pokud je na jedné straně histogram prudce ukončen (jako by přesahoval maximum/minimum).

Při prohlížení histogramu je však třeba dávat si pozor na výše zmiňovanou skutečnost, že lidské oko nestejně vnímá jednotlivé barvy. Pokud je tedy histogram spíše v levé části, ale přesto je patrné i slabší zastoupení světlých jasů, je potřeba si dávat pozor, zda-li úpravami nepřeexponujeme R, G, nebo B kanál. Úpravy mohou být dvojího druhu. Buď expozici napravíme změnou expozičních parametrů fotoaparátu (při přeexpozici snížit čas/citlivost, nebo zvětšit clonové číslo a při podexpozici zvýšit čas/citlivost, nebo snížit clonové číslo), nebo fotografii dodatečně upravíme v počítači.
Pokud má histogram odstup od obou krajů, znamená to, že snímek bude mít nízký kontrast. To lze napravit přidáním kontrast, pokud to fotoaparát umožňuje (většina podporuje, zpravidla v pěti stupních spolu s ostrostí a sytostí barev).

Jaké druhy histogramů ve fotoaparátech potkáme?
Jak je zřejmé, nejjednodušším histogramem, kterým může být fotoaparát vybaven, je histogram, který se zobrazí při prohlížení pořízeného snímku. Touto funkcí je nyní vybaveno již mnoho fotoaparátů i pod cenou 10.000,- Kč.

Lepší modely nám pak poskytují možnost zobrazení takzvaného živého histogramu, který se zobrazuje na displeji při fotografování (s touto funkcí se nesetkáme u současných DSLR zrcadlovek, snad kromě Fuji S3Pro, která podporuje zobrazování scény na displeji). Takový histogram zobrazuje zastoupení jasů na snímku, který by byl pořízen právě ve chvíli, kdy je histogram vykreslen se stejnými hodnotami času expozice, clony a citlivosti (nebo kompenzace automatické expozice), jako jsou právě nastaveny. Celý proces se tak lehce urychluje, protože můžeme provádět korekce ještě před pořízením snímku.

Existují i jiná zobrazení přeexponování
Již delší dobu se u kvalitnějších fotoaparátů setkáváme s velmi užitečnou funkcí zobrazení přeexponovaných míst na snímku pomocí jejich zvýraznění blikáním. Pokud je tedy tato funkce aktivována, tak čistě bílá místa (s nejvyšším jasem všech barevných kanálů) blikají, nejčastěji černou barvou. Je však opět dobré dávat si pozor, zda-li tato místa neměla být opravdu bílá. Novinkou je toto zvýrazňování přeexpozice i během fotografování, což v současnosti nabízí některé fotoaparáty a v budoucnosti jich bude určitě přibývat.

Shrnutí
Histogram je grafická interpretace poměrového zastoupení jasů v obrazu. Informuje nás, zda-li je snímek přeexponovaný, podexponovaný, nebo správně exponovaný. Můžeme se setkat i s RGB histogramem, který zobrazuje jednotlivé barevné kanály. Je nutné si uvědomit, že lidské oko je různě citlivé na každou z barev a tak váhu má pro jas červená barva větší váhu, než modrá, ale menší než zelená. Fotoaparáty nabízejí jak zobrazení histogramu u pořízeného snímku, tak i tzv. "živého" histogramu během fotografování. Některé modely fotoaparátů Casio dokonce během fotografování zobrazují živě jak jasový histogram, tak i každý z RGB kanálů. Důležitý je u histogramu nikoliv tvar, ale odstup od krajních hodnot, který by měl být co nejmenší. Je ale také rozdíl, pokud v pravé části není ani jeden pixel (snímek je zcela jasně podexponovaný), nebo zda-li tam přeci jen nějaké zastoupení světlých jasů je. Úpravami bychom pak mohly snímek v několika málo bodech přeexponovat, i když by zbytek snímku byl tmavý.