هیستوگرام، چشم سوم عکاس

شايد یکی از مفيدترين ابزار در عکاسي ديجيتال هيستوگرام باشد. تقریبا تمام دوربین‌های دیجیتال از ساده‌ترین نوع دوربین خانگی تا پیشرفته‌ترین دوربین‌های حرفه‌ای توانایی نشان دادن نمودار هیستوگرام را به چندین روش دارند. یکی از روش‌هایی که بیشتر دوربین‌ها از آن برخوردارند نشان دادن نمودار به طور مستقیم است، یعنی پس از گرفتن عکس، نمودار را به تنهایی نمایش می‌دهند. نشان دادن نمودار موردنظر بلافاصله پس از گرفتن عکس روی صفحه مانیتور و ارایه جزئیات تجزیه و تحلیل آن یکی دیگر از روش‌های نشان دادن نمودار است. برخی از عکاسان  معمولا بعد از گرفتن هر عکس، در صفحه نمايش پشت دوربين نگاه مي‌کنند، آنها معمولا کمتر به خود عکس توجه مي‌کنند، بلکه اين هيستوگرام است که بيشتر توجه آن ها را به خود جلب مي‌نمايد.

 اين هيستوگرام توزيع تقريبا کاملي از طيفها را که حدود چهار گام محدوده ديناميکي از سايه‌هاي تاريک در سمت چپ تا حد باريکي حدود يک گام از سايه‌هاي روشن در راست دربرمي‌گيرد را نشان مي‌دهد. اين محدوده تقريبا در پنج گام محدوده ديناميکي واقع شده است که محدوده توانايي بيشتر سنسورهاي تصويري ديجيتال است.

معمولا نورسنجها طيف خاکستري 18%در کارت مرجع استاندارد طيف را به عنوان طيف متوسط در نظر گرفته و نورسنجي را بر اساس آن انجام مي‌دهند. اين کار به اين علت است که دوربين متوسطي از نواحي مختلف يک صحنه را مي‌بيند و متوسطي ازنورکل صحنه را که بهترين سازگاري با نواحي درخشان و سايه‌هاي ملايم و تند داشته باشد، براي تنظيم نور در نظر مي‌گيرد.

اين تنظيم، که معمولا خود شما و يا سيستم اتوماتيک دوربين شما انتخاب مي‌کند، در واقع يک سازش است. در بيشتر شرايط اين نوع نورسنجي يک نورسنجي ايده‌آل و کامل نيست. در حقيقت فقط يک تنظيم وجود دارد که مقادير طيفهاي مختلف موجود در صحنه را به بهترين وجه در محدوده توانايي سنسور دوربين قرار مي‌دهد. “به بهترين وجه” به اين معنا است که طيفهاي متوسط موجود در عکس، تقريبا در وسط تاريکترين و روشنترين مقادير واقع شوند.

محدوده ديناميکي (Dynamic Range)

سنسور تصویری دوربین دیجیتال شباهت زیادی به فیلم رنگی حساس به نور اسلاید دارد. شبیه فیلم‌های اسلاید، اگر بخشی از تصویر نوری بیش از حد دریافت کند سفید و اگر نور کمی به آن برسد تیره می‌شود. یک تصویر مناسب فقط هنگامی ضبط می‌شود که نوری که به سنسور می‌رسد تقریبا در محدده پنج گام f واقع شده باشد. در مورد دوربین‌های دیجیتال محدوده دینامیکی تقریبا مشابه فیل‌های اسلاید در حدود ۵ گام می‌باشد. همچنین به یاد داشته باشید که محدوده مقادیر روشنایی در دنیای واقعی حدود ۱۰ گام می‌باشد  از کمترین نور قابل تشخیص تا روشنترین نور در ساحل دریا یا منظره برفی.

در تصويري که در مد 8 بيتي ضبط شده باشد 256 سطح مجزا بين سياه مطلق (0) و سفيد مطلق (256) وجود دارد. 18% خاکستري (نقطه‌اي که تمام نورسنجي‌ها آن را معيار مي‌گيرند) مقدار عددي در حدود 128 دارد که در ميانه سياه و سفيد قرار دارد. اگر در مورد اين موضوع فکر کنيد تا حدودي منطقي است. اين به اين معنا است که اگر شما درحال عکاسي از سوژه‌ها هستيد، مثلا در يک منظره که در آن مردم، درختها، چمنزار و … وجود دارد نورسنجي بر اساس نقطه متوسط محدوده ديناميک دوربين انجام مي‌شود.

به خاطر اين که اگر يک سوژه را در نزديکي مرزهاي توانايي محدوده ديناميکي سنسور دوربينتان نورسنجي نماييد، اگر به صفر(سياه مطلق) نزديک باشد اصلا تصويري نداريد و يا تصوير بسيار تيره و نويزدار است و اگر به 255 (سفيدي مطلق) نزديک باشد چيزي به غير از يک صفحه سفيد با نقاطي رنگي که تصويري را نشان نمي‌دهند نخواهيد داشت.

هيستوگرام يک نمودار ساده است که نشان مي‌دهد سطوح مختلف روشنايي موجود در صحنه، از تاريکترين تا روشنترين سطح در چه محدوده‌اي واقع شده‌اند. اين مقادير از تاريکترين بخش نمودار در سمت چپ تا روشنترين مقادير در سمت راست چيده شده‌اند. محور عمودي اين نمودار (ارتفاع نقاط روي نمودار) نشان مي‌دهد که چه مقدار از تصوير در هر سطح از روشنايي قرار دارد.

در تصوير فوق هر کدام از پنج ناحيه (يا گامهاي f) قابل ثبت توسط دوربين‌ها بطور دلخواه با عبارات خيلي تيره، تيره، متوسط، روشن و خيلي روشن برچسب زده شده‌اند. اما هرکدام از اين محدوده‌ها که شامل يک گام f هستند در درون خود داراي حدود 50 سطح مجزاي روشنايي مي‌باشند. در نظر گرفتن 4-5 نقطه از انتها (تيره) و 4-5 نقطه از ابتداي (روشن) اين مقياس به عنوان نقاطي که بخاطر نزديکي بيش از حد به حداقل و حداکثرها بخشي از نواحي تشکيل دهنده تصوير نيستند، ايده بدي نيست

در اين تصوير نمايي از صفحه نمايش پشت يک دوربين که هيستوگرام يک عکس را نشان مي‌دهد ديده مي‌شود. ضمنا با استفاده از خطوط عمودي 5 گام محدوده ديناميکي موجود را تقسيم بندي نموده است. همانطور که مي‌بينيد بيشتر نواحي اين تصوير در نواحي سايه‌ و يا خيلي روشن قرار دارد و بخش کمي در محدوده متوسط واقع شده است.

هيستوگرام فقط يک معيار تقريبي به ما نشان مي‌دهد، مثل يک نگاه گذرا به ساعت مچي که حدود زمان را به ما نشان مي‌دهد، نه مقادير دقيق ثانيه و دقيقه‌ها را. اگر شما در خواندن هيستوگرام مهارت پيدا نماييد قادر خواهيد بود که کيفيت نورسنجي دوربين را با يک نگاه تخمين بزنيد. البته اين کار زماني مفيدتر و معنادار است که هيستوگرام صحنه قبل از عکاسي يا بعد از گرفتن عکس نشان داده شود.

تا زماني قبل هيستوگرامها اشکالي رمز آلود بودند. ولي اکنون براي عکاساني که مي‌خواهند کنترل کيفيت عکس دوربين ديجيتالشان را در دست داشته باشند ابزاري ارزشمند به حساب مي‌آيند.

تعدیل هیستوگرام

یکی دیگر از کاربردهای هیستورگرام در افزایش کنتراست تصاویر با کنتراست پایین است. زمانی که می گوییم کنتراست تصویری کم است این بدان معنا است که اختلاف بین کمترین و بیشتری شدت روشنایی تصویر کم است. هم تعدیل سازی هیستوگرام موجب می شود که کنتراست تصویر ورودی تا حد ممکن افزایش یابد.  به عنوان مثال شکل زیر تصویری را قبل و بعد از تعدیل سازی هیستوگرام نشان می دهد:

تن رنگ (Tone)

گستره‌ای از یک مقدار روشنایی در ناحیه‌ای از یک نمای عکس یا هیستوگرام دیده می‌شود، گستره تن (Tonal range) نامیده می‌شود. گستره تن از یک عکس به عکس دیگر می‌تواند تغییرات زیادی داشته باشد و این می‌تواند هیستوگرام را به کلی دستخوش تغییر قرار دهد. در واقع یک هیستوگرام ایده‌آل وجود ندارد که همه عکس‌ها اجبارا از آن پیروی کنند و این هیستوگرام ها بسته به میزان روشنایی صحنه می‌توانند به کلی متفاوت باشند. عکس زیر که صحنه مسجد را نشان می‌دهد، هیستوگرامی دارد که از گستره تونال گوناگونی تشکیل شده است. این تصویر تعداد نقاط با تون میانه (Medtone)  کمی دارد اما در عوض گستره‌ای وسیع از نقاط در سایه(Shadow)  و همین‌طور نقاط روشن (Highlight) را در بر می‌گیرد.

اوضاع هیستوگرام در یک عکس همیشه هم آشفته نیست و عکس‌ها معمولا دارای هیستوگرام‌های صاف و همواری هستند که نقاط روشنایی میانه (Midtones) در آنها بیشتر است و پیک نمودار در میانه هیستوگرام به چشم می‌خورد. به جز نور مستقیم خورشید که از سقف ساختمان و در بالای تصویر منعکس شده است ، قایق عکس‌برداری شده در نمای زیر به خوبی نورپردازی شده است و هیستوگرام آن مسطح و با بیشینه ای در میانه است.

هیستوگرام هم چنین میزان کنتراست را نیز مشخص می‌کند. کنتراست مقیاسی برای اندازه‌گیری میزان تفاوت روشنایی و تاریکی در یک نمای کلی است. یک هیستوگرام پهن و عریض نشانگر یک نما با کنتراست بالاست و در مقابل یک هیستوگرام باریک با بیشینه در میانه نشان می‌دهد که تصویر کنتراست بالایی ندارد. برای مثال عکس‌هایی در که در یک روز مه‌آلود گرفته می شوند کنتراست بالایی ندارند و تصاویری که در یک روز آفتابی با نور مستقیم گرفته می‌شوند کنتراست بالایی دارند. کنتراست تاثیر بصری بسزایی در نمایاندن بافت یک عکس دارد. تصویر با کنتراست بالا در نمای فوق آب را با سایه‌های عمیق‌تر و های لایت‌های برجسته‌تر نشان می‌دهد و بافت آب به خوبی نمایان است در حالی که عکس با کنتراست پایین هیج تاثیر بصری خاصی بر روی بیننده نمی‌گذارد.