カメラのヒストグラム:トーンとコントラスト

イメージ ヒストグラムを理解することは、デジタル カメラの写真を操作するときに理解しておくべき最も重要な概念の 1 つです。ヒストグラムは、画像が適切に露出されているかどうか、照明がきついかフラットか、どの調整が最も効果的かを示します。コンピューターのスキルだけでなく、写真家としてのスキルも向上します。

画像の各ピクセルには、赤、緑、青 (RGB) の原色の組み合わせによって生成された色があります。これらの各色は、ビット深度が 8 ビットのデジタル画像に対して 0 ～ 255 の範囲の明るさの値を持つことができます。 RGB ヒストグラムは、コンピューターがこれらの RGB 輝度値のそれぞれをスキャンし、0 から 255 までの各レベルにある数をカウントしたときに得られます。その他のタイプのヒストグラムも存在しますが、以下に示すヒストグラムの例と基本的なレイアウトはすべて同じです。

トーン

ほとんどの輝度値が存在する領域は、「色調範囲」と呼ばれます。色調範囲は画像ごとに大きく異なるため、写真を撮影する前と後の両方で、数値が実際の明るさの値にどのようにマッピングされるかを直感的に理解することが非常に重要です。すべての画像が模倣しようとする「理想的なヒストグラム」はありません。ヒストグラムは、シーンの色調範囲と、写真家が伝えたいことを単に表すものであるべきです。

上の画像は、非常に広い色調範囲を含む例であり、シーン内の領域がヒストグラムの明るさレベルにマップされている場所を示すマーカーが付いています。この沿岸のシーンには中間調がほとんど含まれていませんが、画像の左下と右上にそれぞれ影とハイライトの領域が豊富にあります。これは、左端と右端の両方でピクセル数が多いヒストグラムに変換されます。

照明は、多くの場合、最後の例ほど極端ではありません。適切に露出された被写体と組み合わせると、通常の均一な照明条件では、通常、中央でピークを迎え、影とハイライトに向かって徐々に細くなるヒストグラムが生成されます。建物の最上部といくつかの窓から反射する直射日光を除いて、右側のボートのシーンは非常に均等に照らされています。ほとんどのカメラは、ボートの例に示されているようなヒストグラムを持つ画像を自動的に再現することに何の問題もありません.

ハイキー画像とローキー画像

自動露出モードでは、ほとんどのカメラがミッドトーン中心のヒストグラムを生成しますが、ヒストグラム内のピークの分布は、被写体の色調範囲にも依存します。ほとんどのトーンがシャドウで発生する画像は「ロー キー」と呼ばれますが、「ハイ キー」画像ではほとんどのトーンがハイライトにあります。

写真を撮る前に、主題がハイキーかローキーかを評価することは有用です。カメラは入射光ではなく反射を測定するため、被写体の絶対的な明るさを評価することはできません。その結果、多くのカメラには、この制限を回避し、画像の明るさを推定する洗練されたアルゴリズムが含まれています。これらの推定値は、平均輝度が中間調に位置する画像になることがよくあります。通常はこれで問題ありませんが、ハイキー シーンとローキー シーンでは、カメラが自動的に行う露出に対して、写真家が手動で露出を調整する必要があることがよくあります。目安として、画像の平均的な明るさを中間調よりも明るくまたは暗くしたい場合は、露出を手動で調整する必要があります。

カメラの自動露出設定を使用した場合、次の一連の画像が生成されます。平均ピクセル数がどのように中間調に近づいているかに注目してください。

ほとんどのデジタル カメラは、結果として画像の残りの部分がどれほど暗くなっても、特定の領域が明るくなりすぎて真っ白になるのを防ぐため、ローキー シーンの再現に適しています。一方、重要なシーンでは、かなり露出不足の画像が生成されることがよくあります。幸いなことに、通常、露出不足は露出過度よりも寛容です (ただし、これにより S/N 比が損なわれます)。領域が露出オーバーになりすぎて真っ白になると、ディテールを回復することはできません。これが発生すると、ハイライトは「クリッピング」または「吹き飛ばされた」と言われます。

ヒストグラムは、ハイライトがチャートの端に押し上げられた時点を簡単に確認できるため、クリッピングが発生したかどうかを知るための優れたツールです。太陽がフレームに含まれている場合、または他の明るい光源が存在する場合、水や金属の鏡面反射などの領域では通常、一部のクリッピングは問題ありません。最終的に、存在するクリッピングの量は写真家と彼らが何を伝えたいか次第です.

コントラスト

ヒストグラムは、コントラストの量を表すこともできます。コントラストは、シーン内の明るい部分と暗い部分の明るさの差の尺度です。幅の広いヒストグラムはコントラストの強いシーンを反映していますが、幅の狭いヒストグラムはコントラストが低く、フラットまたはくすんで見える場合があります。これは、被写体と照明条件の任意の組み合わせによって発生する可能性があります。霧の中で撮影された写真はコントラストが低く、強い日光の下で撮影された写真はコントラストが高くなります.

上の画像に示すように、コントラストはテクスチャを強調することにより、画像に大きな視覚的影響を与えることができます。ハイ コントラストの水には、より深い影とより顕著なハイライトがあり、視聴者に「飛び出す」テクスチャを作成します。

被写体と照明の両方が原因で、同じ画像内の異なる領域でもコントラストが異なる場合があります。前のボートの画像を 3 つの別々の領域に分割でき、それぞれに独自のヒストグラムがあります。

上部の領域には、3 つすべての中で最もコントラストが大きくなっています。これは、画像が最初に水面で反射しない光から作成されているためです。これにより、ボートとその出っ張りの下に深い影が生成され、上向きの領域と直接露出した領域に強いハイライトが生成されます。中央と下部の領域は、完全に拡散反射光から生成されるため、コントラストが低くなります。霧の中で写真を撮っている場合に似ています。下の領域は、滑らかで単調な青空にもかかわらず、中央よりもコントラストが強くなります。これは、日陰とより強い日差しの組み合わせが含まれているためです。下部領域の条件は、より顕著なハイライトを作成しますが、それでも上部領域の深い影が欠けています. 3 つの領域すべてのヒストグラムを合計すると、前に示した全体的なヒストグラムが作成されます。

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 2 を参照してください:
「カメラのヒストグラムについて:光度と色」