Как правильно настроить фотоаппарат

Гистограмма

Гистограмма – важнейший инструмент для оценки экспозиции. Все сколько-нибудь серьёзные цифровые фотоаппараты позволяют увидеть гистограмму при просмотре снимков. Иногда показ гистограммы приходится активировать с помощью меню.


Гистограмма представляет собой график, отображающий количество пикселей различной яркости для данного изображения. Горизонтальная ось означает уровень яркости, от минимального слева до максимального справа. Вертикальная ось означает количество пикселей для каждого тона.

Большие области изображения одного и того же тона образуют на графике гистограммы пики. Высота пика зависит от того, как много пикселей имеет подобную яркость. Чем ближе пиксели по тону друг к другу, тем уже пики. Светлые изображения смещают гистограмму вправо, а тёмные – влево. Изображение, содержащее полный тональный градиент от черного цвета до белого, будет иметь гистограмму, простирающуюся от левого края до правого.

Пиксели, лежащие в пределах окна гистограммы, проэкспонированы корректно. Если же они упираются в правый или левый край окна, это означает выход за пределы динамического диапазона.

Большое количество пикселей у левого края указывает на чёрные тени, лишённые деталей. Если недодержка составляет не более двух-трёх ступеней, можно попытаться осветлить тени в RAW-конвертере, но ценой тому будет повышение уровня шума. В сущности, вытягивание теней при постобработке в какой-то мере аналогично повышению ISO при съёмке.

На многих снимках чёрные тени не являются проблемой и выглядят достаточно естественно. Это обусловлено тем, что человеческий глаз лучше различает детали в светах, нежели в тенях, а потому и от теней на фотографии он не ждёт большой детализации.

А что справа? Если гистограмма упирается в правый край окна, образуя тонкий пик, это говорит нам о том, что света безнадёжно передержаны. Фотодиоды перенасытились фотонами, и любые градации яркости сверх этого предела будут отображаться как чистый белый цвет без намёка на детали. Подобное явление носит название клиппинг и для человеческого глаза, требовательного к деталям в светах, выглядит очень неестественно. Цифровая фотография не терпит передержки. RAW-конвертеры позволяют восстановить незначительные пересветы, но это чревато искажением цвета и появлением грубых ореолов.

Гистограмма бывает монохромная и цветная. Сенсор цифровой камеры формирует трёхцветное изображение, и потому я настоятельно рекомендую использовать для оценки экспозиции исключительно цветную (RGB) гистограмму, отражающую информацию о красном, зелёном и синем цветовых каналах.

Чёрно-белая гистограмма показывает либо усреднённое значение яркости в трёх каналах, либо же и вовсе берёт информацию исключительно из зелёного канала, т.е. запросто может скрыть от вас передержку по красному или синему каналу. Как следствие, точность оценки экспозиции падает до ±2 ступеней, что совершенно неприемлемо, да и автоматический экспонометр обычно не допускает столь грубых ошибок.

Следующие пять снимков различаются только экспозицией: от четырёхкратной недодержки до четырёхкратной передержки с шагом в одну ступень (EV)

Обратите внимание на общий вид снимков, а также на RGB гистограммы

А почему бы не оценивать точность экспозиции только что снятого кадра визуально? Ведь можно просто посмотреть на экран камеры. Запросто. Более того, это единственный разумный способ в случае, если ваша камера предлагает вам только чёрно-белую гистограмму. Ваш глаз будет точнее. О передержке в отдельных каналах вам скажет неестественное искажение цветов на светлых участках кадра. Но имейте в виду, что полноценная, цветная гистограмма даёт гораздо более полный контроль над экспозицией. Научиться её использовать несложно, а наградой вам будет отсутствие неверно экспонированных снимков.

Как прочитать гистограмму?

Это легко: На горизонтальной оси графика гистограммы отображается яркость оттенков на фотографии. За самые темные оттенки отвечает ее левая часть, за самые светлые правая часть, а за оттенки средней яркости или как их иначе называют полутона отвечает центральная часть. На вертикальной оси отображается сколько пикселей такой яркости есть на фотографии, чем выше пик на графике, тем больше пикселей

Самое важное, что нужно знать о гистограмме это то что если пик прикоснулся к правому краю графика, то у нас проблема с фотографией. Это большая часть вашего изображения пересвечена или даже полностью белая, без каких-либо деталей в светлых участках

И самая большая проблема заключается в том, что область, которая пересвечена, не содержит данных вообще, поэтому вы не сможете ничего сделать даже при пост-обработке и даже если вы снимали в формате RAW. Это применимо только в том случае, если пик касается края графика. Если это пик перед краем, все в порядке.

Если пик касается левого края, это означает, что часть вашего изображения полностью черная. Вы можете использовать компенсацию экспозиции в плюс, чтобы скорректировать свой следующий снимок. Но если вы сейчас заняты ночной съемкой, например, звездного неба, то это вполне “здоровая” гистограмма для такого случая.


Нет такой вещи, как идеальная гистограмма. Это просто графическое представление тонального диапазона в вашем изображении. Вы должны, как художник, решать, что делать с этой информацией. Наличие большого количества темных или светлых участков (при условии, что нет пересветов и недосветов) не обязательно плохо.

Давайте рассмотрим некоторые примеры того, как будут выглядеть гистограммы для разных типов фотографий.

Редактирование уровней

Многие фоторедакторы (напр. Adobe Photoshop, GIMP) и программы проявки Raw-файлов (UFRAW, PhotoOne, CaptureNX) позволяют осуществлять редактирование уровней изображения. Оно может производиться следующими методами:

  • Сопоставлением пяти параметров: начального и конечного диапазона начального и итоговых изображений и показателем гамма-кривой (в Photoshop — панель Levels).
  • Заданием кривой функции соответствия точек начальной и конечной гистограмм изображения (функция задаётся чаще всего с помощью точек, через которых производится аппроксимация функции, обычно сплайнами) (в Photoshop — панель Curves).
  • Заданием набора предустановок, осуществляющих ту или иную коррекцию.
  • В автоматическом режиме (программа пытается добиться максимума по одному из параметров, например, по максимизации площади кривой)

Использование гистограммы

В то время, когда я только начал заниматься фотографией, были пленочные фотоаппараты, и единственным способом проверить верно ли была выставлена экспозиция – это посмотреть на негатив пленки или уже на проявленный снимок. Определять экспозицию нужно было крайне точно, изменение экспозиции в 1/3 ступени приводило к разительным различиям изображений.

Когда я снимал на пленку, у меня был выбор между фотопленкой Kodachrome, проявка которой в среднем занимала чуть больше недели и E6, на которую уходило три, четыре дня. В любом случае приходилось ждать довольно долго, чтобы таки узнать правильно ли была определена экспозиция или нет.

Сегодня все что нужно, чтобы установить экспозицию верно – это взглянуть на гистограмму.

Прочтите руководство пользователя к вашему фотоаппарату и выясните, как вывести на экран гистограмму при просмотре изображений. Если в вашей камере можно отображать гистограмму яркости и гистограмму цвета, то выбирайте первую.

Гистограмма яркости покажет вам две очень важные вещи:

  1. Является ли фотография недоэкспонированной или переэкспонированной.
  2. Сколько светлых, темных и средних тонов на фотографии.

Гистограмма яркости представляет собой столбчатый график с 256 столбцами, расположенными вплотную друг к другу. Нижняя ось показывает диапазон из 256 тонов от чисто черного (левая граница) до чисто белого (правая граница). Ось слева показывает число пикселей, отвечающих за  эти тона. Чем выше на гистограмме столбец, тем больше пикселей данного тона содержит изображение.

Изображение сверху показывает, как разные части гистограммы взаимодействуют с изображением. Я специально сделал фотографию чёрно-белой, потому что именно так видит картинку экспонометр фотоаппарата. Для экспозиции важна яркость, а не цвет.

У каждой фотографии есть гистограмма. В идеале, гистограмма должна вписаться в диапазон графика. Она должна брать свое начало у основания нижней оси, но не должна выезжать за боковые границы.

Я намеренно переэкспонировал эту фотографию, чтобы показать, как это отразится на гистограмме. В правой части графика столбцы получились обрезанными, что как раз и свидетельствует о переэкспозиции. Соответственно экспозицию следует уменьшить.

Здесь гистограмма показывает область, которая была переэкспонирована. Изображение явно пересвечено, так как столбцы в правой части графика не вписались в его диапазон. Возможно, мне удастся вытянуть какие-то детали в этой засвеченной области в результате пост-обработки, если фотография была сделана в формате Raw, но лучше изначально выставлять экспозицию правильно.


На этом графике мы видим, что изображение было недоэкспонировано. Гистограмма выехала за левую границу графика, указывая на то, что фотография была недоэкспонирована, результатом является потеря деталей в теневой зоне. Соответственно экспозицию следует увеличить.

Давайте посмотрим на гистограммы к фотографиям белого цветка, которые я показывал вам ранее:

На своей камере для этого снимка я установил режим оценочного замера экспозиции, самый широко используемый режим. Но тем не менее фотография вышла недоэкспонированной. Это подтверждает гистограмма, сместившаяся в левую сторону и оставив большой промежуток между столбцами гистограммы и правой границей.

Для этой фотографии я воспользовался экспокоррекцией, чтобы увеличить экспозицию на две ступени. Гистограмма сдвинулась вправо и почти соприкасается с правой границей, значит, экспозиция выставлена правильно. 

О чем нам говорит гистограмма к этому изображению? Вы наверно решите, что фотография была недоэкспонирована, глядя на высокие столбцы в левой части графика, но это не так, с экспозицией здесь все в порядке. На самой фотографии много темных тонов в области гор, неба, а пики гистограммы лишь это подтверждают.

Проблема

Вы, наверное, думаете, что лучший способ увидеть слишком темная ли фотография, или слишком светлая, это посмотреть, собственно, на фотографию. В конце концов, благодаря магии цифровой фотографии мы можем рассмотреть фотографию на экране.

Проблема в том, что при просмотре на экране изображение будет меняться в соответствии с настройками монитора (они часто настраиваемые или даже самонастраиваемые) и в зависимости от яркости присутствующего света. Если вы просматриваете фото на экране камеры в яркий солнечный день, то они будут выглядеть совсем иначе, чем при просмотре в темноте.

Лучший способ увидеть, правильно ли экспонирована фотография, это посмотреть на гистограмму. Большинство приличных DSLR- камер отображают гистограмму в режиме просмотра фотографий. Узнайте, как включить эту функцию и используйте данные гистограммы для наиболее важных снимков или хотя бы для первого в серии.

Ботанические диаграммы

См. также: Формула цветка

Диаграмма цветка. 1 — ось соцветия, 2 — прицветник, 3 — чашелистик, 4 — лепесток, 5 — тычинка, 6 — гинецей, 7 — кроющий лист.

Диаграмма цветка — схематическая проекция цветка на плоскость, перпендикулярную его оси и проходящую через кроющий лист и ось соцветия или побега, на котором сидит цветок. Она отражает число, относительные размеры и взаимное расположение частей цветка.

Построение диаграммы производится на основании поперечных разрезов бутона, так как при распускании цветка некоторые части могут опадать (например, чашелистики у маковых или околоцветник у винограда). Диаграмма ориентируется так, чтобы ось соцветия находилась вверху, а кроющий лист — внизу.

Обозначения на диаграмме цветка:

  • Ось соцветия — точка (если цветок верхушечный, ось соцветия не изображается);
  • Кроющий лист, прицветники и чашелистики — скобки с килем (фигурные скобки) различного размера;
  • Лепестки — круглые скобки;
  • Тычинки — почковидные фигуры, показывающие поперечный срез через пыльник (при большом числе тычинок возможно упрощенное изображение в виде затушёванного эллипса);
  • Пестик — круги или овалы, отражающие поперечный разрез завязи; внутри завязи показывают семязачатки маленькими кружками на соответствующих частях плодолистиков.
  • В случае срастания между собой частей цветка их значки на диаграмме соединяют линиями.
  • Также могут быть показаны дополнительные элементы цветка, например, нектарники или диски.

В диаграмме цветка могут быть изображены либо только те части, которые видны на разрезе (эмпирическая диаграмма цветка), либо также (пунктиром) недоразвитые и исчезнувшие в процессе эволюции части (теоретическая диаграмма цветка, составляемая на основании изучения нескольких эмпирических диаграмм).

Диаграмма побега отражает схему поперечного разреза через вегетативную почку.

Правильная экспозиция — Гистограмма

Первая показывает нам правильно экспонированное изображение. Шкала не заходит в область крайних светлых тонов, говоря нам о том, что на снимке почти нет чисто белых пикселей. В части теней (слева) кривая спадает довольно круто и это означает, что несколько пикселей на фото чисто черные, но в основном мы получили всю необходимую информацию о снимке. Когда сцена содержит больше контраста, чем наша камера может охватить, невозможно отобразить это в одном снимке, поэтому мы вынуждены идти на компромисс. Лучше получить несколько абсолютно черных областей, чем сильный пересвет, который более очевиден.

Как читать гистограмму фотографии?

Выделяют три вида яркости:

  • Тени (находятся с левой стороны графика)
  • Полутона (находятся в середине)
  • Светлые участки (находятся справа)

По гистограмме можно прочитать следующее:

  • Если график гистограммы выходит за левый край, то мы потерям информацию в тенях, либо тени будут плохо читаемы
  • Если график выходит за правый край, это либо пересвет, либо на грани его
  • Об однозначном провале в тенях или пересвете можно говорить если существенный кусок графика выползает за границу кадра
  • Нет ничего страшного если волна выходит за границу по вертикали. Такие всплески случаются часто
Нормальная: Переэкспонирована: Недоэкспонированна:

Правильная гистограмма


Вопрос: Существует ли правильная или идеальная гистограмма, к которой нужно стремиться?

Ответ: Нет!

Сейчас расшифрую свой наглый ответ ))

График гистограммы имеет идеальную форму в следующих случаях:

  • При съёмке малоконтрастной фотографии, где преобладают средние тона. Обычно это бывает в облачную погоду или в тени
  • При съёмке крупным планом. Поскольку вы отсекаете много информации, есть вероятность сужения диапазона яркости

В этих случаях вы можете получить условно идеальную гистограмму в виде плавной горки как на рисунке. Во всех остальных случаях она может быть разной формы, со всплесками разной длины. Из чего не следует, что фотография снята неправильно.

Экспозамер в вашей камере

Так что же такое экспозиция и почему ваша камера может устанавливать ее неправильно? Во-первых, нужно узнать как вообще работает система замера экспозиции, об этом в нижеизложенных трех пунктах:

  1. Независимо от того на какую камеру вы снимаете и каким методом замера экспозиции вы пользуетесь, датчик экспозамера  внутри вашего фотоаппарата измеряет свет, отраженный от объекта съемки.
  2. Ваша камера приводит свет, отражаемый от объекта съемки, к нейтральному серому тону (также известному как 18% серый). 
  3. Если свет, отраженный от объекта, не соответствует нейтральному серому, то камера определит  экспозицию неправильно. Тогда вам следует внести изменения в настройки камеры.

Что же сбивает процесс замера экспозиции? По сути, камера настроена таким образом, что воспринимает объекты с отражающей способностью в 18%, т.е. отражающие 18% попадающего на них света, соответственно более светлые или более темные участки изображения приводят к неправильному замеру экспозиции.  

Все предметы полностью черные или белые сбивают замер экспозиции. То же самое происходит и когда преобладают светлые или темные тона. Белые или светлые объекты в кадре приведут к недоэкспозиции, а черные или темные, наоборот, к переэкспозиции.

Сможете ли вы, основываясь на только что прочитанном, определить, какая из фотографий  этого белого цветка была снята с настройками экспозиции по умолчанию? Если вы скажете, что левая, то будете правы.

Здесь экспозиция была определена неверно даже в условиях использования оценочного замера (он является одним из самых эффективных). Дело в том, что камера запрограммирована таким образом, что воспринимает всё в нейтрально сером тоне, соответственно и цветок она отображает не белым, а серым.

Фотография справа была правильно проэкспонирована, для этого мне пришлось самому изменять настройки камеры.

Понимание цветовой гистограммы

Вы, наверное, заметили в приведенных выше примерах, что гистограмма не только отображает яркость в оттенках серого, но также показывает цвета. Да, можно пересветить или недосветить цвет! Случается, что есть какой-то цвет, который выходит очень ярким на фото, и иногда этот цвет может быть настолько насыщенным, что вы теряете в нем детали. Обычно это происходит с красными цветами, например.

Как бороться с этим? Самый простой способ, это слегка обесцветить именно этот цвет при пост-обработке, чтобы вернуть часть деталей в лепестках цветка. Гистограмма выше показывает увеличение красных тонов в зоне светлых тонов.

Использование

Гистограммы применяются в основном для визуализации данных на начальном этапе статистической обработки.

Построение гистограмм используется для получения эмпирической оценки плотности распределения случайной величины. Для построения гистограммы наблюдаемый диапазон изменения случайной величины разбивается на несколько интервалов и подсчитывается доля от всех измерений, попавшая в каждый из интервалов. Величина каждой доли, отнесенная к величине интервала, принимается в качестве оценки значения плотности распределения на соответствующем интервале.

Существенным для построения гистограммы является выбор оптимального разбиения, поскольку при увеличении интервалов снижается детализация оценки плотности распределения, а при уменьшении падает точность её значения. Для выбора оптимального количества интервалов n{\displaystyle n} часто применяется правило Стёрджеса

n=1+⌊log2⁡N⌋{\displaystyle n=1+\lfloor \log _{2}N\rfloor },

где N{\displaystyle N} — общее число наблюдений величины, log2{\displaystyle \log _{2}} — логарифм по основанию 2, ⌊x⌋{\displaystyle \lfloor x\rfloor } — обозначает целую часть числа x{\displaystyle x}.

Также часто встречается правило, оценивающее оптимальное количество интервалов как квадратный корень из общего числа измерений:

n=⌊N⌋{\displaystyle n=\lfloor {\sqrt {N}}\rfloor }

С этим читают