光明生活

我是摄影新手：什么是直方图，它有什么用？

　　直方图是一张画面影调或亮度范围的图形化指示。在相机的机背LCD显示屏上查看照片时，它会显示在照片旁边；在即时取景模式下，它会始终出现在显示屏上。但无论在什么位置出现，它显示的内容都是相同的：它是一个小小的图形，其中指示了当前图像所包含的影调分布信息。

　　那么，我为什么需要它呢？

　　因为它显示了一个场景中亮度阶层分布的情况，它是评判一张照片曝光情况的最有效工具。它也会为我们提示，是否需要进行增曝或者减曝。数码单反相机上的标准直方图将亮度分为256级。直方图的最左侧对应于0，也就是纯黑；最右侧对应于255，也就是纯白。在这两点之间的亮度阶包含了所有可能出现的影调，横轴的中心点所对应的，就是标准中间调亮度级。横轴上256个亮度级点上的峰值高度所指示的，就是当前画面中，亮度为该等级的像素数量。直方图的峰值大小和形状，会根据场景中明暗影调的不同组合的而有所区别。

好吧，那么是否存在某种特定的直方图形状，能够代表最理想的曝光情况呢？那我就照着这样的直方图来拍就好啦！

　　直方图所反映的，是相机镜头所面对的现实。如果场景或者拍摄对象很暗，那么直方图就应该是向左堆积的；相反地，如果场景或者拍摄对象很亮，那么直方图就会呈现向右堆积的状态（如果想要记住分布规律的话，牢记“左暗右亮”就好了）。如果当前的场景主要是由中间调组成的，比如绿色草地上的一匹棕马，那么直方图的大部分信息就会集中在中间区域。但是，并不存在所谓“完美”的直方图。这就是说，我们只能尽量获得一个更加“准确”的直方图，从而获得更加准确的曝光。

那这是不是意味着，我的相机的内置测光系统并不怎么准确？

　　就如我们上期在讨论曝光的时候所发现的那样，数码单反相机并不总是能自动得出正确的判断。因为相机的内置测光系统是为了让曝光结果倾向于中间调而设计的，而比中间调亮得多的场景（如雪景）拍出来就会发灰或欠曝；比中间调暗得多的场景（如黄昏时阴沉的风景）拍出来也会发灰，或者过曝。若想避免这样的结果，可以使用曝光补偿来提亮或者压暗画面。要实现这一点，只需按下“+/-”按钮，并拨动控制拨盘即可。顺时针拨动即是增曝或提亮画面，逆时针拨动则是减曝或压暗画面。

　　这就是直方图最有用的地方——你可以借助它来判断，还需要提亮或压暗多少，才能接近理想的曝光。比如说，在明亮的阳光下拍摄一片白色的沙滩，此时，你知道直方图应该要大幅度地堆积在右侧。那么，如果拍摄结果不是这样，就要加一些正向的曝光补偿（增曝），直到直方图呈现这样的状态为止。不过，要注意不要增曝或减曝过度，否则就会出现“修剪”。

我之前就听说过“修剪”这个词。它到底有多糟糕？

　　如果直方图的信息超过了最左端或最右端，就意味着有一部分图像信息被丢失了。如果直方图的左端出现了修剪，那么画面中最深的阴影部分就会是纯黑色的没有任何细节。

　　当然，有时候你可能会有意让一些阴影或者是夜空呈现纯黑色，但是即便是这些地方，多多少少也需要留存一些细节。如果直方图的右端出现修剪，那么就意味着发生了高光溢出，最亮的高光会呈纯白色，同样没有任何纹理或细节。但在有些时候，高光修剪是不可避免的。闪耀的高光点，如一些高反射面发出的耀眼反光，通常都会呈现出亮白色，而这些反光处也是不包含任何重要的肌理或细节的。

　　直方图会不会犯错呢？

　　不会，它永远是影调分布的忠实反映。在某些相机上，直方图显示较小，所以查看起来比较费劲，也很难判断左右端点是否出现了修剪。不过可以启用高光修剪警告，它能够指示出现过曝的区域（如右上图所示）。

　　所以说，我需要尽可能保证直方图信息峰的最右端与横轴的右端点之间要留有空间？

　　是的，要尽量如此，但是也不要留出太宽的间隙。在拍摄数码影像时，应该在不发生修剪的前提下，让画面亮度尽可能高。这是由影像感应器的技术特性决定的，它对于直方图右侧、也就是较亮的影调更为敏感，对这一部分的信息记录得也更多。 

　　直方图在哪？在大部分数码单反相机上，你可以调出三种不同形式的直方图。在这里我们将演示，如何调出其中最常用的两种。

 有人说摄影就是用光来绘画，有人说摄影就是与光做游戏，总而言之摄影是离不开光线的，一张好照片最重要也是最基本的就是精确的控制曝光。目前的数码相机可以通过光圈、快门、感光度、曝光补偿等设置来控制曝光量，拍摄的照片也可以通过屏幕回放查看，但是要知道，通过屏幕查看的话并不能最终确定一张照片是否曝光准确了，我们需要通过量化的方法来衡量曝光的准确性。

        与传统胶片相机相比，如今数码相机的直方图显示功能是十分有用的，从一定程度上讲，这以功能甚至代替了测光表的一些功能。事实上直方图就是通过在相机的显示屏上表现的曝光量柱形图，我们可以以此来确定照片曝光量的多少和准确性。通过直方图的横轴与纵轴线，我们可以很直观地看出照片的曝光情况，在拍摄时能给摄影者带来很大的方便。现在市场上的新产品几乎全部都是数码相机了，包括单反和便携式相机在内，很多产品都具有直方图显示功能，其中有一部分数码相机产品的直方图显示功能更加完善，不仅仅可以显示灰阶柱状直方图，还可以直观的显示出RGB三色直方柱状图。由此可见，直方图显示已经不是一个新功能，但是有多少摄影者能看懂和利用好用直方图呢？

直方图是什么
        直方图描述的是图片显示范围内影像的灰度分布曲线。直方图左边显示的是图像的阴影信息，中间显示图像的中间色调信息，右边则显示图像的高亮信息。直方图的横轴从左到右代表照片从黑（暗部）到白（亮部）的像素数量，水平轴方向是一个256级灰度座标，左边最暗处的Level值为0，右边最亮处的Level值为255。直方图的垂直轴方向代表了在给定Level值下像素的数量，也就是说越向上就表示图片在该Level值下像素信息越多。

如何用直方图来判断图片的曝光
        一般我们认为曝光大体分为两种，标准曝光（正确曝光）和特性曝光。按照传统18度灰的理论，标准曝光是在感光元件（CCD或者CMOS）的感光宽容度范围内，将拍摄对象看成是18%度的灰板进行拍照。在数值上，拍摄对象反射后的光线强度与18%度灰反射后的光线在强度是相等的，从而就可以得到标准曝光值。在实际拍摄的时候，为了更好的突出拍摄的主体，拍摄者还会选择特性曝光，如高调和低调等。

        一幅较好的摄影作品从直方图的显示中可以看到明暗细节都有，在柱状图上的表现就是从左到右都有均匀分布，同时直方图的两侧是不会有像素溢出的。而直方图的竖轴就表示相应部分所占画面的面积，峰值越高说明该明暗值的像素数量越多，如果直方图显示只在左边有，说明画面没有明亮的部分，整体偏暗，有可能曝光不足；如果直方图显示只在右边有，说明画面缺乏暗部细节，很有可能曝光过度；如果整个直方图贯穿横轴，没有峰值，同时明暗两端又同时溢出，说明这幅照片很可能反差过高，这样会使画面的明暗两极都产生不可逆转的细节损失。

用RGB直方图判断照片色彩倾向 
        前面所说的仅仅是灰阶直方图，现在一些数码单反相机和高端便携式数码相机中，不仅有灰度直方图，还有RGB三色通道的色彩直方图。色彩直方图从原理上讲与灰阶直方图是一样的，直方图的横坐标从左到右为该色彩暗部到亮部的像素数值，水平轴方向也是分为256个等级；垂直方向上为在该Level值下的像素数量。如果说灰阶直方图可以表现出图片内的各种层次，那么色彩直方图不仅能看到这些，还可以直接显示图片的色彩偏移。拍摄者直接查看直方图，就可以看到该照片究竟是偏品还是偏青。大家都知道图片的偏色是依靠调整数码相机的白平衡来完成的，虽然后期修改直方图并不能很好的校正偏色，但是可以从直方图的柱状图直观的反映出RGB三种色彩的分布和比例。

用Photoshop来调整直方图
        直方图不仅仅可以在拍摄的时候对照片进行曝光量的显示，在后期调整的时候还可以进行修改。Photoshop软件中的直方图与数码相机中的直方图显示原理是一样的，也可以用图形来表示图像的每个亮度级别拥有的像素数量，展示像素在图像中的分布情况。直方图显示图像在阴影（显示在直方图中左边部分）、中间调（显示在中间部分）和高光（显示在右边部分）中包含的细节是否足以在图像中进行适当的校正。Photoshop中的直方图还提供了图像色调范围或图像基本色调类型的快速浏览图。低色调图像的细节集中在阴影处，高色调图像的细节集中在高光处，而平均色调图像的细节集中在中间调处，全色调范围的图像在所有区域中都有大量的像素，识别色调范围有助于确定相应的色调校正。

        正确曝光的照片在亮度色调的分布情况上应该是比较平均的，具体表现在直方图上曲线形状看上起是平滑而饱满的，由左端0位置开始，渐进变化，平滑过渡到右端255的位置，在各亮度等级上均有像数表现，并且在左端（最暗处）和右端（最亮处）没有溢出现象，保留着各亮度的细节层次。

        曝光过度的照片，在直方图右边亮部的曲线溢出会较明显，溢出的部分在照片里表现为“死白”，也就是白的部分没有任何细节；如果直方图的左边暗部看不见末端，而且峰值有溢出的现象，则表明该幅照片的暗部细节没有被数码相机完全记录下来，溢出的部分在照片里表现为“死黑”，也就是黑的部分没有任何细节，这些像素的记录值为0，而右边亮部的峰值低，且所占比例很小，画面偏暗，需要增加曝光。

        直方图对应记录着照片所有的曝光信息，不仅可以指导初学者学习如何控制曝光，还可以让那些对摄影有些心得的影友掌握好自己的个性曝光，看懂直方图并不是一件难事，但能够更好地利用直方图找寻到拍摄者想要的曝光效果就需要大量的经验积累了。数码相机给摄影人准备了这么好的工具，我们应该好好地去利用它。

       曲线为45度的直线。当对曲线上任一点做出改动，也改变了图像上相对应的同等亮度像素。点击确立一个调节点，这个点可被拖移到网格内的任意范围，是亮是暗全看是向上还是向下。亮度值改变的突然，会造成非常夺目的效果；缓慢的逐步改变，则无论是提高还是降低亮度值，都会使色调过渡光滑，效果逼真。接下来的例子示范了当曲线上一些特定值被改变时，对图像起了什么样的作用，同时可以清楚的看到曲线的形状改变。

 1.简单的提高和降低亮度值。
 

   这要是在想当初，判断曝光要等到胶片冲洗出来才可以，还有什么密度、反差、颗粒度等一系列术语等着你。况且很多情况下，即便知道曝光失误了也没机会重新拍摄了。
   现在好了，神奇的数码技术把统计的工作变得简单了。按下数码相机的拍照按钮之后，马上就可以看到照片。不但可以看到照片，还可以看到拍摄照片时的各项数据；不但可以看到各项数据，还可以看到这张照片的亮度统计表。这个统计表正是我们结合照片判断曝光的亮度直方图。 
 什么是直方图   
    直方图也被称为柱状图，很形象。用过电子表格么？就像微软的Excel表格、苹果的Numbers等等。直方图的本质是一些二维统计数字。这些数字连起来就是曲线，切得跟蛋糕似的被称为“饼图”，要是用高低不同的柱形表示就被称为“直方图”或者“柱状图”。每天你都可以在财经频道看到大盘走势、个股走势。我不炒股，也看不懂，但我知道，那些高高低低的线条是按照时间统计出来的数字。那么，在数码摄影中直方图统计的是什么呢？单从曝光来讲，直方图按照从黑到白不同的明暗级别统计像素有多少。这么说太抽象，还是用示意图来表示比较清楚。

 
把从黑到白分成7个明暗级别  

 　  首先，我们把从黑到白分成7个明暗级别(还记得“影调”么？)，包括黑和白。用直方图的横轴表示亮度级，黑的在左边，向右依次变亮，白的在右边。假设我们有一张22个像素的照片，统计的结果比如就是上面这张直方图。那么我们可以从这张直方图上看到，照片中有3个像素是黑的、2个像素是白的、5个像素是中灰的……
 　数码相机中的亮度直方图   
 　现在，我们把上一页的直方图扩张一点儿：把从黑到白的影调级别扩展到256个，把总像素数量增加到一千万或者两千万像素。这样我们就还原了数码相机中直方图。它看起来是下面这个样子的。
 

 
直方图  

        很像山是吧？对！高的地方被叫做“山峰”，接地的地方被称为“山脚”。初学者很容易错认为山峰越高越亮，这也正是为什么会看不懂直方图、感到迷惑的重要原因。记住，照片的亮暗影调是在直方图的地面上，左边暗、右边亮，最左边是黑、最右边是白。直方图的高度仅代表该影调级上的像素多少。山峰高代表的是代表山峰所在影调区域像素多。换句话说，山峰越高，意味着该影调区域总面积在画面中相对越大。
 　来看看上面这张直方图，它是对一张数码照片的影调统计。从直方图上可以看出，画面中大部分像素堆积在中间影调上，亮多暗少。在数码摄影中，这种按照影调级别统计像素多少的直方图被称为“亮度直方图”。亮度直方图正是我们用来判断曝光的重要参考工具。
    　在数码相机中还有一种被称为“RGB直方图”的统计图，它是由红、绿、蓝3个直方图组成。对于是不是建议初学者看“RGB直方图”，我有些纠结。先学会看亮度直方图再说吧。本书谈论的内容也不涉及“RGB直方图”。这里还要做个约定：本书后面谈及直方图的时候，如果没有特别指出是什么直方图，那么该直方图指的就是亮度直方图。
     数码相机中直方图显示在哪里
    有很多卡片数码相机在拍摄前就可以从取景的背屏(它们通常只有背屏)上看到直方图。绝大多数数码相机要在拍完后才能看到照片的直方图。首先要把照片回放到背屏上。然后，佳能相机按“info。”或者“Disp。”按钮直到直方图出现在屏幕的右上角；尼康相机按上下键或者左右键(如果左右键是换照片，那么就按上下键)直到出现了下面的画面就Ok了。画面的左上角是照片，右上角就是直方图，下面是拍摄数据。

 
相机中的直方图显示  

         不同厂商在相机里提供的直方图分割区域也不一样，比如尼康把直方图分成4个区、佳能把直方图分成5个区域。好了！现在有没有想起前面谈到的影调区域，4个或者5个。
 

 
相机中的直方图区域显示  

不管分成几个区，只是为了方便判断而已，直方图的本质没变。即使没有分区的直方图你也能轻易看懂，记住：左边暗、右边亮，越高代表占地越大。不过，我们在后面的讨论中，为了分析方便，会把直方图分成4或5个区域。所以，我们还是需要明确一下关于影调的约定。  

如何看直方图

  

     与传统的胶片相机比较，在数码单反相机中，有一种十分实用的功能，这就是直方图显示功能。直方图就是通过在LCD上显示出来的曝光量柱形图来确定照片曝光量大小的工具，通过直方图的横轴和纵轴我们可以直观地来看出拍摄的照片曝光情况，在拍摄时能给摄影者带来很大的方便。　　相对于现有数码相机的像素，作为回看或取景用的LCD液晶屏往往只有十几万像素，而且显示尺寸也不大。因此，要在这个小小的LCD液晶屏一般都不能完全表现出所拍照片的细节效果。在很多时候拍摄的照片即使曝光量不准确，也很难在LCD反映出来，数码相机内置的曝光量柱形图，就给摄影者查看曝光是否准确提供了一个非常好的工具。直方图中的坐标图形就是数码照片的色调曲线，它表示的是构成图像的色调的分布状况。直方图的水平轴方向是一个256级灰度标：左端为0，中间为127，右端为255。纵轴方向显示了构成各色调的像素数，线越向上就表示像素信息越多。
　　直方图的水平轴从左到右代表照片中从暗部到亮部的像素数量，曝光准确的柱状图就是从左到右都有分布，明暗细节都有。同时，直方图的两侧是不会有像素溢出的。如图1所示。而直方图的纵轴就表示相应部分所占画面的面积，峰值越高说明该明暗值的像素数量越多。
 
图一：曝光准确的直方图:

 
    以上三个直方图是曝光正常直方图，色阶分布从暗色到亮色都有，说明是一个亮度层次丰富的照片，色阶没有“堆积”现象。最左边没有“溢出”现象，说明没有“死黑”的区域。最右边也没有“溢出”现象，说明没有“死白”的区域。是一张黑白对比适中亮度层次细腻，曝光正确的照片。
 
图二：曝光过度的直方图:

 
          以上三个直方图的共同特点是像素都偏向了右侧，只是偏向的程度不同，偏向右侧的照片说明亮的色阶多黑的色阶少，整个画面偏亮。
   a 图的最右侧有少量的最白色“溢出”，所占的比例很小，对照片的整体不会有很大的影响，整个照片除了亮度偏亮外，没有什么问题，也许是拍摄环境本来就是偏亮的环境，曝光正确。
   b 图的右侧有部分白色“溢出”现象，说明画面有“死白”的区域，但是这个区域不是很大，曝光有点过曝