Fotografujeme s DSLR: Histogram (díl 7.) - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

23. srpna 2011, 00.00 | V předešlých dvou dílech našeho seriálu jsme si vysvětlili důležité pojmy: měření a kompenzace expozice. Když už je řeč o expozici, jejím měření i kompenzování, nesmíme zapomenout na histogram. Moderní digitální zrcadlovky jsou vybaveny touto velmi důležitou pomůckou, sloužící ke kontrole správné expozice. Co to tedy přesně je a jak s ním pracovat?

V předešlých dvou dílech našeho seriálu jsme si vysvětlili důležité pojmy: měření expozice a kompenzace expozice. Obojí spolu úzce souvisí a k tomu, abyste byli schopni kontrolovat technickou stránku snímku a zároveň adekvátně reagovat v rozdílných světelných situacích (rozdílných scénách), je nezbytné pochopit fungování měření a kompenzace expozice. A mluvíme-li o expozici, jejím měření i vyrovnávání, nesmíme opomenout ještě jednu důležitou věc, sloužící ke zpětné kontrole správně/nesprávně určené expozice – histogram. Moderní digitální zrcadlovky (i některé kompaktní fotoaparáty) mají často dva typy histogramů – jasový a barevný (RGB histogram). Prvně jmenovaný je pro nás – z hlediska kontroly správné expozice – klíčový. RGB histogram nás zajímá hlavně v otázce barevnosti neboli možných přepalů v jednotlivých barevných kanálech (červený, zelený, modrý).
Co to tedy přesně je ten histogram? A jak nám může pomoci k technicky lepším snímkům?

Předešlé díly:
:: Díl 1: Začínáme
:: Díl 2: Expozice (Čas)
:: Díl 3: Expozice (ISO)
:: Díl 4: Expozice (Clona)
:: Díl 5: Měření expozice
:: Díl 6: Kompenzace expozice

A opět začněme bezproblémovým, jasově dobře vyváženým snímkem

Říkejte mi: „Histogram“
Jedná se vlastně o grafické znázornění všech odstínů šedé na snímku, neboli statistiku jednotlivých pixelů a jejich jasů (a stínů). Digitální snímač je schopen zaznamenat (v běžném 8-bitovém zobrazení) 256 odstínů šedé, což – řekněme si to na rovinu – není mnoho! Jasový histogram jako takový pracuje pouze s „černobílou interpretací“ snímku a barvy zcela ignoruje (jas každého obrazového bodu můžeme vyjádřit jako součet jednotlivých kanálů – R + G + B). Dokážete-li se v histogramu orientovat, máte vysokou pravděpodobnost, že budete mít správně exponované snímky – bez zbytečných přepalů i podpalů (v rámci možností digitálního snímače, samozřejmě). To však není jediná přednost histogramu.

"Čtení" v histogramu není nic těžkého:
vlevo je černá [0], vpravo je bílá [255], uprostřed šedá [127]

Podle výsledného grafu můžete zároveň i snadno odhadnout, jak snímek případně expozičně „doladit“ (proto je velice praktická kombinace histogramu a expoziční kompenzace – v případě výrazně tmavých/světlých nebo kontrastních fotografií). Stejně tak je ale třeba zdůraznit, že neexistuje ideální histogram a nelze jej ani nijak „standardizovat“. Vždy je třeba vztahovat konkrétní histogram ke konkrétnímu snímku. Jinak bude vypadat histogram blondýnky na sněhu: převládají jasy – histogram bude situován hodně vpravo. Zcela jiný bude histogram černocha v tunelu: převládají stíny – histogram bude situován převážně vlevo. Úplně jiný bude histogram potoka v mlžném ranním oparu: histogram bude uprostřed – s převládajícími šedými odstíny (snímek bude celkově mdlý, nekontrastní, s nízkým dynamickým rozsahem).

Opět portrétní fotografie ve světelně dobře vyvážené scéně
Máme problémy? Nikoli! A nejlepším důkazem tohoto tvrzení je samozřejmě histogram...

Digitální SLR disponují standardně histogramem „zpětným“ (tzn.: lze kontrolovat histogram jen u pořízených snímků). Nicméně v dnešní době se již stává standardem tzv. živý náhled (LiveView) a i spousta moderních DSLR je tím pádem vybavena též „online“ histogramem (aktuálním náhledem právě snímané scény – stejně jako tomu je již dávno u kompaktních fotoaparátů či EVF přístrojů).

Zde se nám však situace výrazně mění. Vinu na tom nese dramatické nasvícení scény v kombinaci s tmavým pozadím.
Vše opět možno krásně "vyčíst" z histogramu...

Světla vs. Stíny
Přepálená bílá a podpálená černá jsou limitní hodnoty, při jejichž dosažení již digitální snímač fotoaparátu zkrátka není schopen dále zaznamenat jakoukoli kresbu. Proto když se dostaneme do těchto hodnot, výsledkem jsou přepaly (čistě bílá – pravá strana histogramu) nebo podpaly (levá strana histogramu – černá). Svislá čára na histogramu vpravo = přepal neboli místo bez jakékoliv kresby (v RGB reprezentaci vyjádřené jako [255,255,255]). Opakem přepalů je podexpozice – svislá čára (na histogramu zcela vlevo) s čistě černou kresbou (RGB =[0,0,0]). Podpaly sice nejsou většinou tak „dramatizovány“ (jako přeexpozice), ačkoli výsledek je stejný – jen na opačné „straně barikády“ (absolutní černá). Obecně však můžeme říci, že lidské vnímání reaguje dráždivěji na bílé přepaly než na podexponovaná místa. Jako typický příklad uveďme přepaly oblohy, které jsou velice neestetické a často zcela znehodnotí jinak povedenou krajinnou fotografii. Naštěstí dnes již spousta fotoaparátů vizuálně signalizuje přepaly (některé přístroje i podpaly) přímo ve fotografii – blikáním přeexponovaných (resp. podexponovaných) oblastí ve snímku. Přepaly stejně jako podpaly nejsou samy od sebe vyloženě špatně (naopak někdy nám mohou paradoxně pomoci), nicméně faktem je, že neobsahují žádnou kresbu – jen čistě bílou nebo černou.

Běžný problém silně kontrastních scén! Digitální snímač má bohužel značně omezený dynamický rozsah, a proto často není schopen zachytit všechny jasy i stíny ve fotografované scéně. Pak přicházíme o světlá i tmavá místa.
Řešením jsou filtry (přechodový cirkulární), funkce "HDR" (kterou disponují některé DSLR - např. Sony Alfa), a nebo PC (série snímků s rozdílnou exp. kompenzací a následné "složení v jednu fotografii")...

Střední šedá – 18 %
Střední šedá je definována jako šedá, která odráží 18 % dopadajícího světla. V 8-bitové RGB reprezentaci je vyjádřena jako „127 – 127 – 127“. Střední se jmenuje proto, že subjektivně leží ve středu stupnice mezi černou a bílou...

Silný přepal, který lze částečně odstranit posunem expoziční kompenzace do záporných hodnot (viz histogram – celý se nám poté posune vlevo).
Je proto maximálně výhodné průběžně sledovat histogram a hbitě reagovat změnou kompenzace expozice...

RGB histogram
Problémem jasového histogramu je, že nám vlastně ukazuje vždy jen součet jednotlivých barevných kanálů: červený + zelený + modrý = R G  B. Kvůli tomu může snadno dojít (a dochází) ke „skrytému“ přepalu v některém z barevných kanálů (zejména červený kanál je dost náchylný na přepaly). Pakliže není žádný z kanálů v krajní hodnotě, nic se neděje! Například: RGB = 250 + 205 + 50 nám dá zlatavě žlutou barvu – v jasovém histogramu (při převodu do B&W) dostaneme šedou. Ovšem v případě nepatrné změny, kterou okem nemáme šanci poznat, RGB = 255 + 200 + 50, již jsme v červeném kanále na hraně a už v něm máme rázem přepal! Jasový histogram však stále mlčí, neboť z jeho – „černobílého“ pohledu je vše v pořádku. Přepal v libovolném barevném kanále se projeví naprosto stejně jako u černé nebo bílé – daná barva (v našem případě zde červená) prostě „dojde“ – ztrácí jakoukoli kresbu a tím i detaily. Nejlépe to lze vypozorovat v makrofotografii při focení například rudých růží, vlčích máků, chryzantém apod., kde povrch květin není (vlivem přepalu v „R-kanále“) strukturovaný, ale vypadá jako „z umělé hmoty“. Většina DSLR dnes obsahuje – vedle jasového histogramu – též RGB histogram (3 histogramy – pro každý barevný kanál RGB sólo). V menu přístroje tak lze volit, chcete-li sledovat jen jasový histogram, RGB histogram, nebo vše. Obecně můžeme říci, že na RGB přepaly jsou náchylné scény s jednou sytou dominantní barvou, fotografované v jasném světle. Řešením, jak se vyhnout přepalu v některém barevném kanálu, je lehce snížit expozici – oproti automaticky změřeným hodnotám, a to o cca -1/3 EV až -1 EV.

Problémem přepalů v jednotlivých barevných kanálech je fakt, že "běžný" (jasový) histogram je často "ignoruje". Nejčastěji dochází k přepalům v červeném kanále (R), protože v přírodě je "červené" plno...

Závěrem
Expozice je v případě digitálních fotoaparátů velmi ošemetnou záležitostí, neboť je mnohem citlivější na přesné změření. Digitální senzor má striktně ohraničenou lineární křivku jasu (na rozdíl od klasického negativního filmu, který má kontrastní křivku mnohem „přívětivější“ – do tvaru „S“). V praxi to pro nás znamená omezený dynamický rozsah, což je bezpochyby – ještě spolu s obrazovým šumem – největší handicap digitální fotografie. Všechno, co je na snímku černější (0) nebo bělejší (255) než koncové body přímky, zkrátka není a snímač fotoaparátu to nekompromisně „usekne“ (resp. už prostě není schopen tak „tmavá“ nebo „světlá“ místa zobrazit). Kompenzace expozice spolu s vhodně zvoleným způsobem měření expozice a průběžnou kontrolou histogramu nám tak do jisté míry zaručí technicky (expozičně) korektní snímky. Jediné, co nám zbývá, je naučit se s těmito třemi prostředky (měření expozice, kompenzace expozice, histogram) pracovat, pochopit, jak fungují a optimálně využívat možnosti, které nabízejí (a že jich není málo). Na druhou stranu je třeba pamatovat na to, že technická stránka je jedna věc. Ovšem umělecká stránka/fotografův záměr je věc druhá a mnohem důležitější. Je tedy nesmyslné snažit se mít za všech okolností perfektně exponovaný snímek ve všech jeho částech. Někdy je to věc zhola nemožná, jindy lehká přeexpozice/podexpozice vůbec nevadí. Naopak, může ještě více umocnit atmosféru snímku nebo kompozičně podpořit fotografii jako takovou (vytvořením působivého negativního prostoru, odstraněním pozadí/popředí atd.). Histogram je skvělý sluha, ale špatný pán. Proto s ním pracujte, sledujte jej, kontrolujte, hlídejte... Ale nenechte se jím příliš ovlivňovat a neupřednostňujte technickou stránku snímku před stránkou kompoziční a výrazovou.

Teď už jistě nebude problémem rychle určit ty "správné" histogramy, a naopak ty špatné...

Příště: Expoziční režimy