¿Cómo y por qué usas un histograma de imagen?


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


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

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UniWB es una técnica para aprovechar al máximo su histograma en la cámara: photo.stackexchange.com/questions/664/… . @jrista: siéntete libre de actualizar tu respuesta de acuerdo con esta información.
Karel

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

Respuestas:


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

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

  1. Un histograma representa un rango tonal de izquierda a derecha, con negros y sombras a la izquierda, progresando a través de los tonos medios en el medio, hasta los resaltados 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 los tonos negros totales.
    • Una línea vertical en el extremo derecho indica el volumen de los tonos de resaltado totales.
    • Una línea vertical en el centro indica el volumen del 18% de tonos grises.
  3. Los tonos para una imagen se toman de la intensidad de cada píxel (se ignora el croma o el tono, 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 4.096 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 bits muy bajos, un solo histograma generalmente es incapaz de 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 un rango de información mucho mayor que un histograma tonal puro en el mismo espacio.

(Como un número real (flotante), los valores de una imagen HDR de 32 bpp varían de 1.0 x 10 ^ -37 a 1.0 x 10 ^ 38. En números más reales, el rango tonal es negro, a través de una luz estelar muy tenue (0.00001 ), a través de la iluminación interior (1-10), a través del exterior iluminado por el sol (1,000,000), hasta el brillo del sol mismo (100,000,000) y mucho más allá. Todos esos valores se pueden representar en una sola imagen HDR.)

Dados estos hechos sobre un histograma, existe 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 cubre un histograma entre sus bordes izquierdo y derecho, mayor es el contraste de una imagen:

  • Bajo contraste:
    Bajo contraste

  • Alto contraste:
    Alto contraste

Clave y exposición

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

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

  • Si el histograma se agrupa en las sombras y sombras, tiene una imagen discreta : Clave baja

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

(Un histograma que sube por el lado derecho del histograma probablemente indica sobreexposición - reflejos recortados. Un histograma que sube por el lado izquierdo del histograma probablemente indica subexposición - sombras bloqueadas).

Balance de blancos

Cuando se usa 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 del calor o el frescor de una foto:

  • Los picos azules desplazados hacia la derecha indican una imagen de tono más frío Balance de blancos fresco
  • Los picos azules desplazados hacia la izquierda indican una imagen de tono más cálido Balance de blancos cálidos
  • Los picos azules cerca de los picos rojos y amarillos indican una imagen ligeramente cálida

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

Rango 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 color 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 primario en particular.

El gris indica un equilibrio de colores primarios en esos tonos. Los picos de color fuera del primario (o líneas de altura parcial), como el amarillo, el magenta y el cian, indican una combinación 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 grabar una escena, particularmente aquellas que tienen un amplio rango de contraste que puede estar en el borde o posiblemente un poco más allá del rango dinámico de 5-6 paradas de una cámara digital, capturar suficiente rango tonal en las sombras puede ser difícil.

Esto se debe a las limitaciones de la mayoría de los sensores digitales actuales y a cómo son más sensibles a los reflejos que a las sombras. "Exponer a la derecha", que es una técnica en la que sobreexpones ligeramente tus disparos de 1/3 a 1/2 de una parada (que, a su vez, desplaza tu histograma a la derecha ... hacia los reflejos), puede ayudar a mitigar Estas limitaciones.

La exposición a la derecha también puede ayudar a aliviar los problemas de ruido en las partes más sombreadas de sus imágenes. Debe tenerse en cuenta que exponer a la derecha requiere que use el formato RAW, ya que solo con la información en bruto 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 le permite capturar detalles que de otro modo se perderían, sin la necesidad de recurrir a filtros de gradiente ND u otras medidas más extremas.

Esta guía es solo eso, una guía. Con los 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.


Yo agregaría "disparar a la derecha", pero eso probablemente esté más cerca de un debate religioso que una respuesta objetiva.
Jordan H.

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

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@ 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 completamente posible que no pueda ser menos sensible cuando está en ISO 200, ISO 800 o incluso ISO 6400, debido a la velocidad de obturación y las restricciones de apertura. Si necesita una cierta velocidad de obturación, y bajar de ISO 800 a ISO 400 significa que no puede lograr esa velocidad de obturación requerida ... entonces ETTR en ISO 800 es completamente válido, teóricamente y en la práctica.
jrista

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+1 por explicar perfectamente los histogramas, pero agregar algunas fotos lo completaría, solo mis pensamientos.
GoodSp33d

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Finalmente agregué algunos histogramas de muestra. Espero que ayuden.
jrista

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

Los fotógrafos de cine se preocupan principalmente por la falta de densidad. Se puede quemar demasiada densidad (aplique una mayor intensidad y / o duración de la luz a un área local) para recuperar detalles en la impresión. La falta de densidad (sombras con negs, reflejos con diapositivas) no se puede corregir, ya que significa que los detalles / información no están ahí para recuperar.

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. Utilizo 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 (exponer a la derecha), no espero que mis archivos salgan de la cámara como la foto terminada más de lo que esperaba que mis negs se vean como mis fotos terminadas. El histograma me ayuda a evaluar la exposición, incluso si lo que está en la pantalla LCD no se ve muy bien.

Como se mencionó en los comentarios, la visualización del histograma se crea a partir de un archivo JPEG procesado de acuerdo con los parámetros del software en la cámara, incluso si está disparando en bruto. Raw es como una película expuesta pero no desarrollada. Hay una imagen potencial allí, pero no podemos verla hasta que se procese. Los datos sin procesar deben procesarse para que se genere un histograma. Mantengo mis cámaras configuradas con los parámetros de procesamiento en cámara más neutrales disponibles para obtener un histograma más preciso. Todavía no es lo mismo que el histograma que veré en Adobe Camera Raw cuando abro los archivos allí. El procesamiento estándar predeterminado en la cámara, entre otros "estilos de imagen" o como los llame su marca, a menudo es un mayor contraste y una mayor saturación. Ambos pueden hacer que un histograma de un jpeg en la cámara muestre el histograma que se cae 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 qué cantidad de parpadeos puede ignorar.


Realmente me gustan 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 cuán cerca estará su imagen real de cuál será el histograma de vista previa de la cámara, eso lleva un tiempo y puede variar según la escena.
Kendall Helmstetter Gelner

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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 una iluminación fotográfica ideal, tomé muchas fotos al sol del mediodía. Para hacer las cosas más difíciles, muchos de los sitios históricos en Israel consisten en ruinas construidas de piedra de color claro. Piedra de color claro, sol del mediodía: obtienes la imagen (o no, según sea el caso).

Me llevó mucho tiempo procesar las imágenes para que se parecieran a cualquier cosa que estuviese dispuesto a mostrar a cualquiera, y mientras jugaba con los diversos ajustes de contraste y luz en Picassa, me di cuenta de eso cuando llegué a la foto donde estaba Lo quería, había hecho ciertos cambios en el histograma: lo había extendido desde la agrupación hacia la derecha para extender esa curva en todo el rango, y luego el paisaje se veía bastante bien. Alternativamente, cuando estaba disparando a personas en el contexto de las rocas blancas, la forma de hacer que salieran esos disparos era tomar el bulto en el lado izquierdo y extenderlo por toda el área (exponiendo en exceso el fondo, pero obteniendo Buen contraste en las caras). En el transcurso del procesamiento de aproximadamente 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 hice cargo del histograma.


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+1 Para experimentación y exploración. A pesar de los tecnicismos que manejan 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.
jrista

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


También es muy útil en la condición opuesta: si ha estado disparando durante mucho tiempo con poca luz, entonces sus ojos están acostumbrados 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 indicará más cerca de la verdad real si su exposición es correcta. También le ahorra si alguien jugueteó con la configuración de brillo de su LCD.
Jahaziel

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

Tenga en cuenta que puede recuperarse un poco de ambos en el posprocesamiento, pero es casi seguro que habrá perdido algunos detalles.


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


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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 cierta información sobre las técnicas comunes de procesamiento posterior .

Primero, antecedentes rápidos: 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 obtiene 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 un histograma tonal o un 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 desde el 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 fotos

Esto resulta ser una forma rápida realmente útil de juzgar la exposición: si el histograma tiene muchos valores apretados contra 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 agrupados contra la derecha, probablemente esté sobreexponiendo (y el mismo trato sobre no registrar toda la información, llamamos a este caso "reventado").

También es útil para juzgar el contraste, es decir, el rango general de oscuros a brillos, que no debe confundirse con el microcontraste . Si el histograma se extiende de un borde a otro, tiene un alto contraste (y probablemente tenga una escena que tenga un alto rango dinámico ). Si el histograma se agrupa y no alcanza ninguno de los bordes, tiene un bajo contraste (y ha capturado todo el rango dinámico de la escena).

Al evaluar imágenes existentes

Un histograma de tono de imagen también es muy útil en el procesamiento posterior 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 (o procesada de una manera que imita eso), mientras que en el segundo está claro que el el punto negro (el negro más oscuro en la imagen) se levantó intencionalmente (común al "aspecto retro de la foto") y que los tonos oscuros se aplastaron, por lo que hay muchos tonos muy oscuros (lo que da una apariencia de impresión de revista contrastante).

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 de Color

Hay una variante de esto que también es común en la 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 un poco confuso y difícil de leer:

esto es del ejemplo general

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

histograma de tono para paraguas

histograma de tono para modelo con cabeza cortada

Esto no es útil en absoluto para la exposición, pero puede ser útil para pensar sobre 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.