¿Cómo y por qué usas un histograma de imagen?

fuertemente complicado

¿Cómo y por qué usas un histograma de imagen?

Me doy cuenta de que un histograma de imagen es una visualización gráfica de la distribución tonal de una imagen (es decir, oscuridad horizontal a luz, distribución de píxeles vertical), pero ¿cómo se usa realmente y por qué? Quiero decir, ¿no puedes determinar todo lo que necesitas con solo mirar la imagen?

Reid

Tenga en cuenta que el histograma puede ser engañoso, ya que muestra la fecha del JPEG procesado, no la imagen sin procesar. Hay formas de minimizar esto; quizás alguien pueda escribir una respuesta explicando cómo.

Karel

UniWB es una técnica para aprovechar al máximo su histograma en la cámara: photo.stackexchange.com/questions/664/… . @jrista: no dude en actualizar su respuesta de acuerdo con esta información si cree que es relevante.

sin distracciones

FYI El histograma agregado por Magic Lantern como una superposición a las DSLR de Canon se deriva de datos RAW, no de JPEG, al igual que los datos que muestran sus otras superposiciones.

jrista

Si bien puede que no haya una respuesta "correcta" a esta pregunta, hay respuestas "correctas". Un histograma es una herramienta poderosa, y cuando entiende cómo usarlo de manera efectiva, puede ser de gran ayuda para su fotografía.

Como mencionaste, un histograma es una representación del rango tonal y la distribución en una foto. La mecánica básica es como tal:

  1. Un histograma representa el rango tonal de izquierda a derecha, con negros y sombras a la izquierda, progresando a través de los medios tonos en el medio, hasta los reflejos a la derecha.
  2. El "volumen" de cualquier tono dado está representado por la altura de la línea vertical que representa ese tono.
    • Una línea vertical en el extremo izquierdo indica el volumen de tonos negros totales
    • Una línea vertical en el extremo derecho indica el volumen total de tonos resaltados
    • Una línea vertical en el mismo centro indica el volumen de 18% de tonos grises.
  3. Los tonos de una imagen se toman de la intensidad de cada píxel (se ignora el croma, o matiz, y solo se mide el brillo/luminosidad/luminosidad)
    • El número total de tonos en una imagen depende de la profundidad de bits de la imagen
    • Una imagen de 8 bpp (24 bits) tiene un total de 256 tonos distintos
    • Una imagen RAW de 12 bpp (36 bits) tiene un total de 4096 tonos distintos
    • Una imagen RAW de 14 bpp (42 bits) tiene un total de 16 384 tonos distintos
    • Una imagen RAW de 16 bpp (48 bits) tiene un total de 65 536 tonos distintos
    • Una imagen HDR de 32 bpp (96 bits) puede representar efectivamente un rango tonal infinito
  4. No hay límite técnico para la altura de un histograma.
  5. A menos que tenga una imagen de muy pocos bits, un solo histograma generalmente no puede representar cada tono individual en una imagen, por lo que cada línea vertical tiende a representar un pequeño rango de tonos similares.
  6. Un histograma de color puede representar una variedad de información mucho mayor que un histograma tonal puro en el mismo espacio.

(Como número real (flotante), los valores de una imagen HDR de 32 bpp van desde 1,0 x 10^-37 hasta 1,0 x 10^38. En números más reales, el rango tonal va desde el negro hasta la luz de las estrellas muy tenue (0,00001 ), a través de la iluminación interior (1-10), a través del exterior iluminado por el sol (1,000,000), al brillo del sol mismo (100,000,000) y mucho más. Todos esos valores se pueden representar en una sola imagen HDR).

Teniendo en cuenta estos datos sobre un histograma, hay una gran variedad de información que puede obtener de uno:

Contraste

El contraste es la medida de la diferencia entre los tonos más brillantes y los tonos más oscuros. Cuanto más rango cubra un histograma entre sus bordes izquierdo y derecho, mayor será el contraste de una imagen:

  • Bajo contraste:
    Bajo contraste

  • Alto contraste:
    Alto contraste

Clave y exposición

La clave es la medida aproximada del brillo de una imagen, donde la clave alta es más brillante y la clave baja es más oscura.

  • Si el histograma está agrupado en los puntos destacados, tiene una imagen de clave alta :Clave alta

  • Si el histograma está agrupado en sombras y sombras, tiene una imagen discreta :Clave baja

  • Obviamente, si el histograma se distribuye uniformemente, obtienes una exposición equilibrada:Exposición equilibrada

(Un histograma que sube por el lado derecho del histograma probablemente indica sobreexposición: luces recortadas. Un histograma que sube por el lado izquierdo del histograma probablemente indica subexposición: sombras bloqueadas).

Balance de blancos

Cuando se utiliza un histograma de color, la convergencia de los picos rojo, verde y azul es una indicación del balance de blancos. En particular, el desplazamiento de los principales picos azules puede ser un fuerte indicador de la calidez o frialdad de una foto:

  • Los picos azules desplazados hacia la derecha indican una imagen de tono más fríoBalance de blancos fríos
  • Los picos azules desplazados hacia la izquierda indican una imagen de tono más cálidoBalance de blancos cálidos
  • Los picos azules muy cerca de los picos rojos y amarillos indican una imagen ligeramente cálida

En una imagen correctamente equilibrada en blanco, el azul suele estar un poco a la derecha de los picos rojos y amarillos.

Gama tonal

El equilibrio y la altura de los picos en un histograma es una indicación del rango tonal y el equilibrio tonal. Las partes del histograma que son muy bajas (valles) indican un volumen muy bajo para esos tonos. Las partes del histograma que son muy altas (picos) indican un volumen muy alto para esos tonos.

Volumen de color

Un histograma de color básico a menudo mostrará gris, rojo, azul y verde. Un histograma de color más avanzado también puede mostrar amarillo, magenta, cian.

Los picos de colores son una indicación del volumen de los colores primarios dados, la posición horizontal de un pico de color es una indicación del tono de los colores de ese primario o primarios en particular.

El gris indica un equilibrio de colores primarios en esos tonos. Los picos de colores no primarios (o líneas de altura parcial), como amarillo, magenta y cian, indican una mezcla de dos colores primarios en esos tonos.


EDITAR

Como mencionó Jordan H., hay un truco llamado " exponer a la derecha " (o ETTR ) que puede ser útil para obtener los datos RAW óptimos. Al fotografiar una escena, especialmente aquellas que tienen un amplio rango de contraste que puede estar en el límite, o posiblemente un poco más allá, del rango dinámico de 5 a 6 pasos de una cámara digital, puede ser difícil capturar suficiente rango tonal en las sombras.

Esto se debe a las limitaciones de la mayoría de los sensores digitales actuales y a que son más sensibles a las luces que a las sombras. "Exponer a la derecha", que es una técnica en la que sobreexpone ligeramente sus tomas entre 1/3 y 1/2 de punto (lo que, a su vez, desplaza su histograma a la derecha... hacia las luces), puede ayudar a mitigar estas limitaciones.

La exposición a la derecha también puede ayudar a aliviar los problemas de ruido en las partes más oscuras de las imágenes. Debe tenerse en cuenta que la exposición a la derecha requiere que use el formato RAW, ya que solo con raw está guardando suficiente información para corregir su sobreexposición durante el procesamiento posterior para que su imagen vuelva al rango normal. El beneficio de esta técnica es que te permite capturar detalles que de otro modo se perderían, sin necesidad de recurrir a filtros de graduación ND u otras medidas más extremas.

Esta guía es solo eso, una guía. Con sensores de cámara más nuevos, el rango dinámico está mejorando y es más fácil capturar un mayor rango de contraste en una escena con una sola toma. Sin embargo, incluso a medida que mejora el rango dinámico del sensor digital, siempre habrá momentos en los que necesitemos disparar "en el borde" o lo que sea posible, y trucos como disparar a la derecha siempre serán útiles.

Jordán H.

Agregaría "disparar a la derecha", pero eso probablemente esté más cerca de un debate religioso que de una respuesta fáctica.

jrista

@Jordan: Ese es un buen punto, y en realidad tiene una base técnica que lo justifica. Actualizaré mi respuesta.

Nick Bedford

Aclara las cosas. ¡Salud!

BBischof

Esta publicación es muy útil, pero ¿podrías ser un poco más explícito? Soy muy principiante, así que más detalles serían muy apreciados. Los ejemplos siempre son apreciados también. En particular, la sección sobre la clave me parece escueta. Además, ¿es demasiado pedir que explique por qué algunas de las cosas que dice son ciertas? Muchos de ustedes dijeron que puedo ver que es verdad mirando ejemplos de mis propias fotos en LR y sus respectivas historias, pero me gustaría entender técnicamente por qué son ciertas. Desde ya gracias por tu respuesta, y tolerando mi dificultad. :D +1 :)

jrista

@BBishof: Veré si puedo aclarar las razones por las que cada bit de información se puede obtener de un histograma. Hay una teoría específica detrás de cómo funciona un histograma.

Nick Bedford

La razón principal por la que ETTR es un tema muy debatido es que realmente no debería practicarse hasta que no pueda volverse menos sensible. Cuando estás en ISO 200, exponer a +1 EV no debería ser más efectivo que disparar a +0 EV en ISO 100, en teoría . En la práctica, la tecnología de la cámara y las características de rendimiento ISO juegan un papel en sesgar los resultados de esta base teórica.

jrista

@NickBedford: Estoy de acuerdo con su premisa y la teoría es correcta. Sin embargo, las personas que discuten sobre ETTR a menudo ignoran un hecho simple: es muy posible que no pueda ser menos sensible cuando está en ISO 200, ISO 800 o incluso ISO 6400, debido a las limitaciones de velocidad de obturación y apertura. Si necesita una cierta velocidad de obturación y bajar de ISO 800 a ISO 400 significa que no puede lograr la velocidad de obturación requerida... entonces ETTR a ISO 800 es totalmente válido, tanto en la teoría como en la práctica.

BuenoSp33d

+1 por explicar claramente los histogramas, pero agregar algunas fotos lo completaría, solo mis pensamientos.

jrista

Veré si puedo agregar algunos histogramas de ejemplo.

Regmi

Sí, algunas fotos ilustrarían en gran medida una respuesta que ya es buena.

jrista

Finalmente agregué algunos histogramas de muestra. Espero que ayuden.

henry melocotón

En el antiguo cuarto oscuro teníamos una herramienta llamada densitómetro. Midió la densidad (cuánta luz se bloquea cuando pasas una luz) del negativo o la diapositiva. Era un dispositivo voluminoso y costoso y, por supuesto, requería que se revelara la película, por lo que no era muy práctico para usar en el campo. Pero podríamos usarlo en pruebas para determinar técnicas óptimas de exposición y desarrollo para uso personal.

Los fotógrafos de películas están principalmente preocupados por la falta de densidad. Es posible que se queme demasiada densidad (aplicar una mayor intensidad y/o duración de la luz a un área local) para recuperar los detalles en la impresión. La falta de densidad (sombras con negs, reflejos con diapositivas) no se puede corregir, ya que significa que el detalle/información no está ahí para recuperarse.

Los fotógrafos digitales deben preocuparse por ambos extremos. Cuando el rango tonal va más allá de los bordes de la escala del histograma, significa que no hay nada en esas áreas excepto blanco o negro. Puede aclarar u oscurecer, pero solo está creando tonos grises sólidos sin posibilidad de recuperación de detalles. Uso la visualización del histograma como un densitómetro de campo. Me muestra si tengo áreas de mi foto donde los detalles no serán recuperables sin importar los trucos de Photoshop que conozca. Debido a que uso ETTR (exposición a la derecha), no espero que mis archivos salgan de la cámara con el aspecto de la foto terminada más de lo que esperaba que mis negs se vieran como mis fotos terminadas. El histograma me ayuda a evaluar la exposición incluso si lo que aparece en la pantalla LCD no se ve bien.

Como se mencionó en los comentarios, la visualización del histograma se crea a partir de un jpeg procesado de acuerdo con los parámetros del software de la cámara, incluso si está disparando sin formato. Raw es como una película expuesta pero sin revelar. Hay una imagen potencial allí, pero no podemos verla hasta que se procese. Los datos sin procesar deben procesarse para generar un histograma. Mantengo mis cámaras configuradas con los parámetros de procesamiento internos más neutrales disponibles para obtener un histograma más preciso. Todavía no es lo mismo que el histograma que veré en Adobe Camera Raw cuando abra los archivos allí. El procesamiento estándar predeterminado en la cámara, entre otros "Estilos de imagen" o como los llame su marca, suele ser de mayor contraste y saturación. Ambos pueden hacer que un histograma de un jpeg en la cámara muestre el histograma cayendo del lado resaltado (lado derecho), cuando ese no es el caso con los datos sin procesar reales, y la imagen potencial si se procesa con otro software o técnicas . Solo la práctica y la experiencia le enseñarán cómo interpretar el histograma para sus técnicas de procesamiento y cuántos destellos puede ignorar.

Kendall Helmstetter Gelner

Me gustan mucho los aspectos prácticos e históricos de tu publicación. Me gusta especialmente y estoy de acuerdo con el punto de que cuando se dispara en RAW, debe comprender qué tan cerca estará su imagen real de lo que será el histograma de vista previa de la cámara, eso lleva algo de tiempo y puede variar según la escena.

rabino david

No soy un fotógrafo técnico y nunca hice mucho uso de los histogramas que he estado viendo durante los últimos 5 o 6 años, hasta este verano. Fui a Israel con mi familia este verano, y como el objetivo del grupo era ver muchos sitios, no estar en varios lugares con iluminación fotográfica ideal, tomé muchas fotos con el sol del mediodía. Para complicar las cosas, muchos de los sitios históricos de Israel consisten en ruinas construidas con piedra de color claro. Piedra de color claro, sol de mediodía: te haces una idea (o no, según sea el caso).

Me tomó mucho posprocesamiento hacer que las imágenes se parecieran a lo que estaba dispuesto a mostrar a cualquier persona, y mientras jugaba con los diversos ajustes de contraste y luz en Picassa, me di cuenta de que para cuando tenía la foto donde quería quería, hice ciertos cambios en el histograma: lo dispersé de estar agrupado hacia la derecha para extender esa curva en todo el rango, y luego el paisaje se veía bastante bien. Alternativamente, cuando estaba fotografiando a personas en el contexto de las rocas blancas, la forma de lograr que esos planos salieran era tomar el bulto en el lado izquierdo y extenderlo por toda el área (sobreexponiendo el fondo, pero obteniendo buen contraste en las caras). En el transcurso del procesamiento de unas 1000 fotos, comencé a comprender el histograma y cómo usarlo como herramienta, incluso en situaciones menos extremas.

Sé que no soy tan competente técnicamente como muchos de ustedes, pero así es como yo, como aficionado, me enfrenté al histograma.

jrista

+1 Para experimentación y exploración. A pesar de los tecnicismos que impulsan un histograma, existe un sentido instintivo fundamental que un fotógrafo debe tener al revisar su histograma. Comprender cuáles son sus objetivos y cómo el histograma refleja esos objetivos es algo que solo tiene que aprender mediante la experimentación y la exploración.

Bossykena

Para agregar a la excelente respuesta de jrista, un histograma es una bendición en situaciones brillantes donde su LCD es muy difícil de leer (por ejemplo, al mediodía en un campo de nieve, por ejemplo).

Jahaziel

También es muy útil en la condición opuesta: si ha estado disparando durante mucho tiempo con poca luz, entonces sus ojos se acostumbran a la poca luz y entran en modo hipersensible. Las imágenes en la pantalla LCD aparecerán demasiado brillantes para el ojo sensible, pero el histograma le dirá más cerca de la verdad si su exposición es correcta. También lo salva si alguien juega con la configuración de brillo de su LCD.

Josh Goldshlag

Lo básico para lo que lo uso es decir de un vistazo rápido si hay suficiente luz. Si todo el histograma está a la izquierda, está demasiado oscuro y, en el mejor de los casos, deberá realizar algunos ajustes posteriores al procesamiento para obtener una foto utilizable. Si está todo a la derecha, es probable que se lave.

Tenga en cuenta que puede recuperar algo de ambos en el procesamiento posterior, pero es casi seguro que habrá perdido algunos detalles.

Guffa

Cuando mira una imagen, puede ser difícil saber exactamente qué tan bien las sombras y los reflejos llenan el rango, especialmente si está mirando la imagen en la pantalla de la cámara. El histograma le da una medida exacta de cómo se expone la imagen.

mattdm

Un histograma es útil en dos áreas generales:

  • Al tomar una fotografía, se puede usar para juzgar la exposición y el rango dinámico .
  • Al evaluar una foto procesada, se puede usar para ayudar a deducir alguna información sobre las técnicas comunes de procesamiento posterior .

Primero, un resumen rápido: un histograma es un tipo especial de gráfico de barras donde, para un conjunto de datos, los valores similares se agrupan en "contenedores". Cada contenedor tiene una columna en el gráfico, y la altura de ese gráfico representa el número de muestras distintas en ese contenedor. Fuera de la fotografía, a menudo se usa para graficar la ocurrencia de algo por el rango de edad de las personas a las que les sucede algo.

Un "histograma de imagen" probablemente debería llamarse histograma tonal , o histograma de tono de imagen , debido a todas las formas posibles de agrupar aspectos de una foto, eso es lo que generalmente queremos decir con este término: un histograma donde los contenedores representan diferentes niveles de brillo. Convenientemente, el acto de digitalizar del mundo analógico a una imagen JPEG de 8 bits es "binning": el rango infinito y continuo de oscuro a claro se divide en 256 valores digitales. Entonces, por lo general, los histogramas de imágenes solo muestran eso.

Al tomar fotografías

Esto resulta ser una forma rápida y realmente útil de juzgar la exposición: si el histograma tiene muchos valores amontonados en el lado izquierdo (inferior), probablemente esté subexponiendo (hasta el punto de no registrar los datos que estarían fuera del gráfico). y si los valores están amontonados contra la derecha, probablemente esté sobreexponiendo (y lo mismo ocurre con no registrar toda la información; llamamos a este caso "explotar").

También es útil para juzgar el contraste, es decir, el rango general de oscuros a brillantes, que no debe confundirse con el microcontraste . Si el histograma se extiende de un borde al otro, tiene un alto contraste (y probablemente tenga una escena que tiene un alto rango dinámico ). Si el histograma está agrupado y no llega a ningún borde, tiene un contraste bajo (y ha capturado todo el rango dinámico de la escena).

Al evaluar imágenes existentes

Un histograma de tonos de imagen también es muy útil en el posprocesamiento de ingeniería inversa. Vea estos ejemplos de esta pregunta y esta pregunta :

primer ejemplo

segundo ejemplo

En ambos casos, podemos ver que no hay mucho en los negros extremos, pero en el primer caso parece que la imagen fue expuesta intencionalmente con brillo (o procesada de una manera que imita eso), mientras que en el segundo está claro que el el punto negro (el negro más oscuro de la imagen) se elevó intencionalmente (común al "aspecto fotográfico retro") y los tonos oscuros se aplastaron, por lo que hay muchos matices muy oscuros (lo que da una apariencia contrastada de impresión de revista).

Para obtener más información sobre los histogramas de imagen (tono) y su relación con la apariencia de la imagen, consulte: ¿Cómo afecta la forma del histograma a la estética de una imagen? .

Acerca del color

Hay una variante de esto que también es común en fotografía: el histograma RGB. Esto hace lo mismo, pero muestra cada canal por separado, ya sea como tres gráficos separados uno al lado del otro, o superpuestos en un gráfico algo confuso y difícil de leer:

esto es del ejemplo del paraguas

Debido a que estos canales son un artefacto de cómo se graban y almacenan las imágenes digitales y no están particularmente bien relacionados con la percepción humana del color, esto es útil como herramienta técnica para asegurarse de que no está explotando un canal específico. (Vea este gran ejemplo: las imágenes de una flor de color violeta oscuro aparecen de color azul claro. ¿Es un problema de lente o de técnica? ). No es particularmente útil para pensar en los colores reales en una composición, y por esa razón, aunque a veces verás esto llamado "histograma de color", creo que es mejor reservarlo para los histogramas que agrupan el color de una manera diferente . . Consulte ¿Cómo interpreto los colores individuales en el histograma RGB? para una discusión de eso, incluyendo un matizhistograma, que clasifica los colores por esa dimensión en lugar de valor . Para las imágenes de muestra de arriba, se ven así:

histograma de tono para paraguas

histograma de tono para modelo con la cabeza cortada

Esto no es útil en absoluto para la exposición, pero puede ser útil para pensar en el color y la composición. Ver ¿Están bien el color y los tonos en este paisaje marino? para algo de eso en la práctica, junto con otras formas de visualizar el tono y el color en una fotografía.