理解直方图.docx

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理解直方图

-图像直方图-PART1-

与数码照片打交道时，柱状图是一个应该被理解的最重要的概念。

柱状图能够告诉你，你的的图片是否曝光正确，光是否过强或过弱，怎样的调整最合适。

它不仅能够增强你的电脑技能，而且也会增强作为一个摄影师的技能。

图像中每一个像素的颜色都是由红，绿，蓝主色的某种混合而构成。

在8位色深下的每一种色彩都有一个0-255的明度值。

电脑扫描图像内所有RGB色彩，统计0-255每个明度等级有总共有多少，然后就产生了RGB柱状图。

还有其它种类的柱状图，但是全部都具有下面基本的界面。

色调

大多数明度值组成的区域叫“色调范围”（tonalrange）。

不同图像间的色调范围会非常不同，所以通过数字直观的表述明度值在拍摄照片前后都非常重要。

所有图像都可以效仿的“理想的柱状图”是不存在的；柱状图只是用来展示摄影师想要传达的一幅图片中的色调范围。

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上面的图片包含着非常广的色调范围，标记指出了场景中不同区域在柱状图中相应的明度等级。

这个海边的场景包含很少的中间影调，右边和左下角分别有很大的高光和阴影区。

转换到柱状图形成左右两边高的突起。

亮色调和暗色调图像

大多数自动曝光模式下相机都会生成顶点在中间影调区的柱状图。

柱状图内定点的分布应取决于实际物体的色调范围。

大多数的图象区域都在阴影部分的图像称为“暗色调图像”（lowkey），“亮色调图像”（highkey）即大部分都在高光区。

拍摄照片之前，最好估计一下图像是暗色调还是亮色调。

因为相机测量的是反射光，因此它们很难评估物体的绝对亮度。

因此很多相机使用非常精密的算法试图绕开这种限制来估计一幅图像应该有多亮。

这种估计经常使图像的平均亮度处于中间影调。

一般情况下是可以接受的，而暗色调，亮色调的图像往往需要摄像师相对于相机的自动设置进行手动的调整。

经验是，任何时候你想让你的图像的平均亮度比中间影调暗些或亮些都需要手动的调节曝光。

如果我使用相机的自动曝光设定就会生成下面的图像，注意柱状图的平均值是向中间靠近的。

大多数数码相机更善于生成暗色调场景的影像，因为不论其他较暗的区域会变为什么样子它都会尽量避免任何区域过亮而变为纯白色。

对于亮色调场景，往往会大大的曝光不足。

幸运的是，曝光不足更容易被原谅（尽管会降低信噪比）。

当部分区域由于过度曝光而变白后细节部分是无法被还原的。

柱状图是一个很好的工具可用来查看是否产生这种高光，当过度的曝光出现时柱状图中的高光会被推向边缘。

有些时候这样的高光时被允许的，像画面中有太阳或镜子的反射等情况。

当然最终还是取决于摄影师具体想表达的什么。

对比度

柱状图也可以描述对比度。

对比度是衡量在一个场景中亮和暗的区域明度的不同的尺度。

宽广的柱状图说明较高的对比度，窄的柱状图说明较低的对比度。

这些可能由物体和光线条件共同造成的。

在雾中照的照片会有较低的对比度，而在强烈的日光下会有较高的对比度。

对比度通过强调纹理对图片效果会产生很大的影响，象上面的图片。

高对比的水有更深的阴影更亮的高光，使这些纹理更吸引观看者。

由于物体和光线的原因同一幅图片内不同的区域的对比度也可能会不同。

我们把上面那张船的图片分成三部分——每部分有自己的柱状图。

最上面的部分具有三部分中最高的对比度。

船上面有较强的高光，下面有很深的阴影。

中部和下部有散射和反射的光线构成因此对比度较低；有点类似于在雾中拍得照片。

最下部分的区域比中间对比度高些，因为它包含了部分阴影和较强的光。

下面的部分有很强的高光但是却缺乏像最顶端的很深的阴影。

这三部分柱状图构成了前面的整个图像的柱状图。

理解图像直方图—2

-明度和色彩直方图-

这篇教程用来帮你更好的理解一幅图像内明度与色彩的不同，及如何转换的相应的直方图。

尽管RGB直方图应用的最广泛，其他种类在特定的方面也可以更有用。

下面的图像展示了几种经常会遇到的图像。

将鼠标移动到下面的标签来显示相应的柱状图。

当你改变颜色的时候右边的图像也会相应的改变。

新的图像是灰度图表现的是相应的色彩强度在画面内的分布。

特别要注意每种颜色的明度在整个画面内是如何分布的，还有局部区域内不同色彩是如何影响明度的。

明度直方图

明度直方图在描述图像内接收到的明度分布要比RGB直方图准确。

因为明度将人眼对绿色要比红色和蓝色敏感的因素考虑在内。

在分别看一下上面的例子你会发现绿色的灰度图最接近彩色图像的明度分布。

这也印证了明度直方图与其它颜色相比更接近绿色直方图。

明度正确的理解下面的剃度图的明度是渐渐的增加。

而RGB理解下面的直方图的内各种颜色（下面会解释为什么是各种颜色）的明度是一样的指示将各值简单的相加。

最暗

最亮

那么明度直方图是如何生成的？

首先，每个像素先被转换为三种主色然后分别对三个主色明度值进行计算。

计算时假定绿色占明度的59%，红色和蓝色非别为30%和11%。

将鼠标移动到图片下方“转换为明度图”看这种计算的结果。

所有的像素被转换后，根据转换后每单个像素的值生成明度直方图，而区别于由单个色彩组成的直方图。

上面计算重要的不同是，明度直方图计算只单个彩色像素的明度。

而RGB直方图分别生成三个色彩的直方图然后将它们叠加在一起，不论不同的色彩是否来自于同一个像素。

为了说明这点我们看一下面两个关于同一幅图片两个直方图不同的解释。

上面的图像包含很多纯色。

每块颜色的中心的强度都是最高的255。

即使图像中不包含纯白的像素，RGB直方图还是显示了很强的高光剪切（clipping）如果这是一幅照片的话那么看起来好像大大的曝光过度了。

这是因为RGB直方图不把三种色彩从不会在同一处达到最大值。

明度直方图完全不同，没有一个像素接近高光区。

图例显示了三个高峰分别代表三种高强度的颜色。

图片主要包含了三种颜色最多的蓝色，红色和最少的绿色，相应的高度明显的显示了三种颜色分别属于哪个区域。

注意三个高峰相对应的水平点位置与计算明度值的59%，30%，11%相对应。

那么哪一个更好？

如果你更关心高强度的色彩，RGB直方图会非常清楚的提醒你而明度直方图不会。

另一方面，明度直方图会极精确的指明途中是否有纯黑或白。

每种直方图都有它特定的用途。

大多数数码相机制提供RGB直方图预览，我们心里应该了解这方面的缺陷。

依据经验，图像中的色彩的纯度强度越高明度和RGB直方图越不同。

特别要留意一下画面中深蓝色的阴影，因为明度图不会显示其为极低的明度

1.正常曝光的照片

2.曝光不足的照片

3.曝光过渡的照片

4.反差过低的照片

5.反差过高的照片

示例：

在不改变整体影调范围的前提下减小中间层次的反差