هیستوگرام، چشم سوم عکاس

شاید یکی از مفیدترین ابزار در عکاسی دیجیتال هیستوگرام 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 نمایش پشت دوربین نگاه می‌کنند، آنها معمولا کمتر به خود عکس توجه می‌کنند، بلکه این هیستوگرام است که بیشتر توجه آن ها را به خود جلب می‌نماید.

 این هیستوگرام توزیع تقریبا کاملی از طیفها را که حدود چهار گام محدوده دینامیکی از سایه‌های تاریک در سمت چپ تا حد باریکی حدود یک گام از سایه‌های روشن در راست دربرمی‌گیرد را نشان می‌دهد. این محدوده تقریبا در پنج گام محدوده دینامیکی واقع شده است که محدوده توانایی بیشتر سنسورهای تصویری دیجیتال است.

معمولا نورسنجها طیف خاکستری ۱۸%در کارت مرجع استاندارد طیف را به عنوان طیف متوسط در نظر گرفته و نورسنجی را بر اساس آن انجام می‌دهند. این کار به این علت است که دوربین متوسطی از نواحی مختلف یک صحنه را می‌بیند و متوسطی ازنورکل صحنه را که بهترین سازگاری با نواحی درخشان و سایه‌های ملایم و تند داشته باشد، برای تنظیم نور در نظر می‌گیرد.

این تنظیم، که معمولا خود شما و یا سیستم اتوماتیک دوربین شما انتخاب می‌کند، در واقع یک سازش است. در بیشتر شرایط این نوع نورسنجی یک نورسنجی ایده‌آل و کامل نیست. در حقیقت فقط یک تنظیم وجود دارد که مقادیر طیفهای مختلف موجود در صحنه را به بهترین وجه در محدوده توانایی سنسور دوربین قرار می‌دهد. “به بهترین وجه” به این معنا است که طیفهای متوسط موجود در عکس، تقریبا در وسط تاریکترین و روشنترین مقادیر واقع شوند.

محدوده دینامیکی (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 تصویری که در مد ۸ بیتی ضبط شده باشد ۲۵۶ سطح مجزا بین سیاه مطلق (۰) و سفید مطلق (۲۵۶) وجود دارد. ۱۸% خاکستری (نقطه‌ای که تمام نورسنجی‌ها آن را معیار می‌گیرند) مقدار عددی در حدود ۱۲۸ دارد که در میانه سیاه و سفید قرار دارد. اگر در مورد این موضوع فکر کنید تا حدودی منطقی است. این به این معنا است که اگر شما درحال عکاسی از سوژه‌ها هستید، مثلا در یک منظره که در آن مردم، درختها، چمنزار و … وجود دارد نورسنجی بر اساس نقطه متوسط محدوده دینامیک دوربین انجام می‌شود.

به خاطر این که اگر یک سوژه را در نزدیکی مرزهای توانایی محدوده دینامیکی سنسور دوربینتان نورسنجی نمایید، اگر به صفر(سیاه مطلق) نزدیک باشد اصلا تصویری ندارید و یا تصویر بسیار تیره و نویزدار است و اگر به ۲۵۵ (سفیدی مطلق) نزدیک باشد چیزی به غیر از یک صفحه سفید با نقاطی رنگی که تصویری را نشان نمی‌دهند نخواهید داشت.

هیستوگرام یک نمودار ساده است که نشان می‌دهد سطوح مختلف روشنایی موجود در صحنه، از تاریکترین تا روشنترین سطح در چه محدوده‌ای واقع شده‌اند. این مقادیر از تاریکترین بخش نمودار در سمت چپ تا روشنترین مقادیر در سمت راست چیده شده‌اند. محور عمودی این نمودار (ارتفاع نقاط روی نمودار) نشان می‌دهد که چه مقدار از تصویر در هر سطح از روشنایی قرار دارد.

در تصویر فوق هر کدام از پنج ناحیه (یا گامهای f) قابل ثبت توسط دوربین‌ها بطور دلخواه با عبارات خیلی تیره، تیره، متوسط، روشن و خیلی روشن برچسب زده شده‌اند. اما هرکدام از این محدوده‌ها که شامل یک گام f هستند در درون خود دارای حدود ۵۰ سطح مجزای روشنایی می‌باشند. در نظر گرفتن ۴-۵ نقطه از انتها (تیره) و ۴-۵ نقطه از ابتدای (روشن) این مقیاس به عنوان نقاطی که بخاطر نزدیکی بیش از حد به حداقل و حداکثرها بخشی از نواحی تشکیل دهنده تصویر نیستند، ایده بدی نیست

در این تصویر نمایی از صفحه نمایش پشت یک دوربین که هیستوگرام یک عکس را نشان می‌دهد دیده می‌شود. ضمنا با استفاده از خطوط عمودی ۵ گام محدوده دینامیکی موجود را تقسیم بندی نموده است. همانطور که می‌بینید بیشتر نواحی این تصویر در نواحی سایه‌ و یا خیلی روشن قرار دارد و بخش کمی در محدوده متوسط واقع شده است.

هیستوگرام فقط یک معیار تقریبی به ما نشان می‌دهد، مثل یک نگاه گذرا به ساعت مچی که حدود زمان را به ما نشان می‌دهد، نه مقادیر دقیق ثانیه و دقیقه‌ها را. اگر شما در خواندن هیستوگرام مهارت پیدا نمایید قادر خواهید بود که کیفیت نورسنجی دوربین را با یک نگاه تخمین بزنید. البته این کار زمانی مفیدتر و معنادار است که هیستوگرام صحنه قبل از عکاسی یا بعد از گرفتن عکس نشان داده شود.

تا زمانی قبل هیستوگرامها اشکالی رمز آلود بودند. ولی اکنون برای عکاسانی که می‌خواهند کنترل کیفیت عکس دوربین دیجیتالشان را در دست داشته باشند ابزاری ارزشمند به حساب می‌آیند.

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.