カメラのヒストグラム:輝度と色

このセクションは、画像内で明度と色の両方がどのように変化するか、およびこれが関連するヒストグラムにどのように変換されるかをよりよく理解できるように設計されています。 RGB ヒストグラムは最も一般的に使用されるヒストグラムですが、特定の目的には他のタイプのヒストグラムがより役立ちます。

以下の画像は、遭遇する可能性が高い他のいくつかのヒストグラム タイプと並んで示されています。マウスを下部のラベルの上に移動して、表示されるカラー ヒストグラムのタイプを切り替えます。カラー ヒストグラムの 1 つに変更すると、別の画像が表示されます。この新しい画像は、その色の強度が画像全体にどのように分布しているかをグレースケールで表したものです。各色が画像内の輝度分布をどのように変化させるか、および各領域内の色がこの輝度にどのように影響するかに特に注意してください。

選択:

レッド

緑

ブルー

すべて

画像をタップまたはマウスオーバーすると
光度として表示されます

輝度ヒストグラム

輝度* ヒストグラムは、画像内の知覚される明るさの分布または「輝度」を表す点で、RGB ヒストグラムよりも正確です。光度は、人間の目は赤や青の光よりも緑の光に敏感であるという事実を考慮に入れています。上記の例を各色についてもう一度見ると、画像内の緑の強度レベルがフルカラー画像の輝度分布を最もよく表していることがわかります。これは、輝度ヒストグラムも他のどの色よりも緑のヒストグラムと一致するという事実にも反映されています。 Luminosity は、次の段階的なグラデーションの明度が徐々に増加することを正しく予測しますが、各 RGB 値を単純に加算すると、各長方形で同じ強度が得られます。

最も暗い 最軽量

輝度ヒストグラムはどのように作成されますか?まず、各ピクセルは、そのピクセルの 3 つの色の加重平均に基づいて明度を表すように変換されます。この重み付けは、緑が知覚される光度の 59% を表し、赤と青のチャンネルがそれぞれわずか 30% と 11% を占めると仮定しています。上の例の画像の下にある「明度に変換」にマウスを移動すると、各ピクセルに対してこの計算がどのように実行されるかを確認できます。すべてのピクセルが明度に変換されると、輝度ヒストグラムは、各明るさのピクセル数を数えることによって作成されます。これは、単一の色のヒストグラムを作成する方法と同じです。

*テクニカルノート :厳密には、これらは「明度ヒストグラム」と呼ぶべきです。残念ながら、「輝度」と「光度」という用語は、Photoshop を含め、しばしば同じ意味で使用されますが、それぞれが光の強さの異なる側面を表しています。輝度とは、単位面積あたりの物体から放出される光の絶対量を指し、光度とは、人間の観察者がその物体を知覚する明るさを指します。

上記の計算から取り除かなければならない重要な違いは、輝度ヒストグラムは各カラー ピクセルの位置を追跡しますが、RGB ヒストグラムはこの情報を破棄することです。 RGB ヒストグラムは、3 つの独立したヒストグラムを生成し、各色が同じピクセルから来たかどうかに関係なく、それらを合計します。この点を説明するために、2 種類のヒストグラムの解釈がまったく異なる画像を使用します。

上の画像には、純粋な色のパッチが多数含まれています。各カラー パッチの内部では、強度が最大 255 に達するため、すべてのパッチで、そのカラーのみが大幅にカラー クリッピングされます。この画像には真っ白なピクセルは含まれていませんが、RGB ヒストグラムには強いクリッピングが見られます。これは、RGB ヒストグラムが 3 つの色すべてが同じ場所でクリップしないという事実を考慮していないためです。

輝度ヒストグラムは、完全な明るさに近いピクセルをまったく示さないことで、まったく別の話をしています。また、3 つの明確なピーク (大幅にクリップされた各色に 1 つずつ) も示しています。この画像には主に青が含まれ、次に赤が含まれ、次に緑が最も少ないため、相対的な高さは、どの色がどこに属しているかを明確に示しています。また、各ピークの相対的な水平位置は、輝度を計算するための加重平均で使用されるパーセンテージ (59%、30%、および 11%) に従っていることに注意してください。

それで、どちらが良いですか？カラー クリッピングを考慮した場合、RGB ヒストグラムは明確に警告しますが、輝度ヒストグラムは危険信号を提供しません。一方、輝度ヒストグラムは、完全な黒または白に近いピクセルがないことを正確に示しています。それぞれに独自の用途があり、集合的なツールとして使用する必要があります。ほとんどのデジタル カメラは RGB ヒストグラムしか表示しないため、その欠点に注意してください。経験則として、画像内の色が濃く純粋であるほど、輝度と RGB ヒストグラムの違いが大きくなります。輝度ヒストグラムで青チャネルのクリッピングが見られることはめったにないため、被写体に強い青の色合いが含まれている場合は注意してください。

色のヒストグラム

RGB ヒストグラムと輝度ヒストグラムは 3 つのカラー チャネルすべてを使用しますが、カラー ヒストグラムはこれらの色の輝度分布を個別に表します。これは、個々の色が切り取られているかどうかを評価しようとする場合により役立ちます。

チャンネルを表示:

レッド

緑

ブルー

すべて

光度

ヒストグラムを表示:

RGB

光度

<表>

赤い花の花びらは直射日光を浴びたため、画像の残りの部分はヒストグラム内に残っていましたが、赤い色が切り取られました。個々のカラー チャネルがクリッピングされた領域では、その特定のカラーに起因するすべてのテクスチャが失われます。ただし、これらのクリップされた領域は、他の 2 つの色もクリップされていない場合、一部の輝度テクスチャを保持する場合があります。個々の色のクリッピングは、多くの場合、3 つの色すべてがクリッピングされる場合ほど好ましくありませんが、これはすべて、伝えたい内容によって異なります。

RGB ヒストグラムは、個々のカラー チャネルがクリップするかどうかを示すことができますが、これが個々のカラーによるものなのか、3 つすべてによるものなのかはわかりません。カラー ヒストグラムはこの効果を増幅し、クリッピングの種類を明確に示します。上のラベルの上にマウスを移動すると、輝度と RGB のヒストグラムが比較され、単一のカラー チャネルのみで画像が表示され、画像の輝度が表示されます。ほぼ純粋な色の領域で、各カラー チャネルの強度分布がどのように大幅に変化するかに注目してください。この画像内の色の強度と純度により、RGB と輝度のヒストグラムが大幅に異なります。

ヒストグラムの詳細については、このチュートリアルのパート 1 にアクセスしてください:
「カメラのヒストグラムについて - トーンとコントラスト」