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不懂它,何谈曝光 - 谈谈直方图的前期应用

Thomas看看世界:

就像骨科医生需要X光片来精确的诊断伤情一样,摄影师也有工具来排除相机、显示器以及环境的干扰,客观的解读一张照片的明度分布。而这个“摄影师的X光片”就是直方图。

直方图在摄影中有两个作用,一是在前期指导我们最优化的记录下原始信息,二是在后期帮助我们重新平衡相片各区域的亮度分布。

本文将主要谈谈如何参考直方图,在前期拍摄一张曝光合理,而且能最多最好的记录下原始信息的raw文件。下一周会继续讲解如何利用直方图,重新分配原始图像亮度,来实现我们想要的表达效果。


直方图是什么?

当我们去掉照片的彩色信息,剩下的这张黑白图片就只记录了当时环境的亮度分布。图片中的亮度是由两个因素决定的,一是原来物体的亮度,例如阳光下的积雪很亮,而黑色的抓绒帽就会比较暗,二是由我们的相机曝光决定的,不同的参数可以获得不同的曝光效果。

人们把照片的亮度分为0到255共256个数值,其中0代表纯黑色的最暗区域,255表示最亮的纯白色,而中间的数字就是不同亮度的灰色。

如果我们进一步把亮度分成5个区域。 其中曝光度(中间调)是照片的中间亮度区域,这块区域里影调非常的丰富和细腻,大量细节都在这种适中的亮度下表现了出来。

两边的阴影和高光分别对应了照片的较暗和较亮区域,虽然他们细节没有曝光度区域那么细腻,但是仍然储存了大量的信息。我们经常说提高阴影,降低高光可以找回照片的细节,就是指的把这两部分区域的亮度往中间的曝光度区域靠,从而让和过渡和层次变得细腻起来。

最后黑色是照片中最暗的区域,白色是照片中最亮的区域,这些区域里基本没有任何细节,但黑色和白色区域的像素给照片制造了对比和反差。

当我们用横轴代表0-255的亮度数值,竖轴代表照片中对应亮度的像素数量,这个函数图像就被称为亮度直方图。

一般的数码相机,都可以在拍摄前的显示屏取景预览窗口,或者拍摄完成后的照片浏览窗口中,设置直方图的查看选项,可以参考相机的说明书进行设置。

直方图在摄影的前期有3个参考作用:

(1) 发现照片中的过曝和欠曝区域 
(2) 提示环境亮度反差是否超过了相机能记录下来的宽容度 
(3) 帮助我们准确的向右曝光,获得质量更高的信息记录。


1.发现照片中的过曝和欠曝区域


我们拍摄照片的时候,相机就通过快门曝光,把现场环境的实际亮度映射到了0到255的照片记录区间上。 

 
一张最理想的曝光应该如下图,直方图如同正态分布曲线一样,在白色和黑色部分有少许的记录,一些像素分布在了阴影和高光区域,但更多的像素还是在直方图中部的中间调范围。 


一旦我们曝光参数设置不对,照片就会欠曝或者过曝,体现在直方图上就是一侧有大量空白,另一侧却像素溢出被直方图的边缘切断。

一张严重过曝的照片直方图会像下图这样,直方图右侧被直接切断,255的纯白亮度值那含有非常多的像素。这意味着天空中红圈里亮度很高的部分,由于相机宽容度的原因,只能以纯白色的形式记录在照片里,细节全部丢失了。同时照片的暗部并没有多少像素,说明我们并没有完全利用照片记录信息的空间。

这个时候就需要通过降低曝光补偿,缩小光圈,降低ISO,加快快门速度的方式来减小曝光。

类似的,一张欠曝的图片,最右侧0值的纯黑区域也有大量的像素存在。


  2.提示环境亮度反差是否超过了相机的宽容度

如果直方图的白色和黑色区域并不是空白,又同时出现上面说的过曝和欠曝现象,则意味着环境里的亮度差别太大,相机已经难以记录下全部信息了。这个时候直方图提醒我们,需要使用渐变灰滤镜或者包围曝光再后期合成的办法,来平衡光比了。

例如这张马六甲清真寺的照片,如果想记录下暗部区域的枯木细节,则亮部的太阳周围天空全部过曝溢出,一片死白。

如果要表现亮部的细节,超出相机宽容度的暗部又全部以0值的死黑色记录了下来,丢失掉所有的细节。 

这个时候我只能包围曝光的办法同时拍下上面的两张图片,这样图片亮部和暗部被分别记录在了两幅图里。后期再用蒙板合成两张图片,这样亮暗部信息都被反映在了新的图像中。 


  3.帮助我们向右曝光

相机记录信息的时候会同时产生噪点。在较亮区域,因为记录下的光线多,所以噪点并不明显。而在较暗区域,相机记录的光线信号很少,噪点就会一下子突显出来。

特别是如果后期再对暗部提亮,噪点就会更加明显。这种情况我们称之为“信噪比”(芯片收到的光线信号与芯片本身噪点数量的比值)太低。

为了提高照片的“信噪比”,2003年摄影师 Michael Reichmann提出了“向右曝光”的概念。即在照片亮部不溢出的情况下,让照片中的像素尽量的记录在更亮的区域内。也就是直方图尽量的靠右,让白色区域总是存在一些像素。

比如这是一张蒲甘照片的最终成品,像素主要是分布在直方图的中间,体现晨雾的朦胧。

但拍摄的时候,我使用了向右曝光。原图的直方图有点“偏右”,我强制让直方图最右侧部分进入了白色区域。肉眼看起来原图是有点轻微过曝的,但后期压暗后我却获得了噪点数量更少的优质照片。 

因为相机显示屏的效果局限,以及人眼对亮部的特别敏感。一般向右曝光的照片直接看起来都是过曝的,很难与1中提到的难以挽救的严重过曝区分开来。

此时只有直方图才能帮助我们准确的掌握曝光信息,只要直方图最右侧纯白色的位置没有堆积大量像素,照片就是“向右曝光”,而不是难以挽回细节的严重过曝。

本周总结 

本周托马斯分享了直方图在拍摄前期的三个作用:

(1) 发现照片中的过曝和欠曝区域 

(2) 提示环境亮度反差是否超过了相机能记录下来的宽容度 

(3) 帮助我们准确的向右曝光,获得质量更高的信息记录。

欢迎关注托马斯下周关于直方图在后期处理上的应用。


我是@Thomas看看世界,每个周日晚上,分享一篇原创摄影干货。


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