A fényképezés alapjai - Exponáljunk helyesen - a hisztogram


A felvételkészítés közben látható élő hisztogram rendkívül hasznos eszköz. Bátran használjuk, mindenkit erre biztatok.

Egyes fényképezőgépek ezt szolgáltatásként kínálják, csak a menüben be kell kapcsolni, Canon digitális kompaktok esetén a CHDK kiegészítő szoftver fontos szolgáltatása a hisztogram, segítségével akár egyszerre többfélét is a kijelzőre helyezhetünk. Az is előfordul, hogy csak visszanézéskor láthatunk a kész képhez hisztogramot. Más esetben nem áll rendelkezésünkre ez az eszköz.

A hisztogram

A hisztogram segítségével felvételkészítés közben láthatjuk, hogy képünk helyesen lesz-e exponálva, valamint mennyire lesz kontrasztos.

Az, hogy helyesen lesz-e exponálva a kép, itt mindössze azt jelenti, hogy lesznek-e alul- vagy túlexponált területek a képen, azaz témánk mennyire fér bele a gépünk által rögzíthető árnyalatterjedelembe. A helyes exponálás azonban tulajdonképpen nem ezt jelenti, hanem azt, hogy minden a megszokott, "természetes" világosságú legyen.

A hisztogram egy oszlopdiagram. Rajta szorosan egymás mellett függőleges oszlopokat láthatunk (például 256 darabot). Az oszlopok összeérnek egymással, nincs közöttük távolság. A fényképezőgépünk által leképezhető világosságtartomány értékeinek felelnek meg az egyes oszlopok. A bal oldali oszlop jelképezi a legsötétebb (fekete) árnyalatot, a jobb oldali, a legvilágosabbat (fehéret), a többi a köztes értékeket. Az egyes oszlopok magassága azzal arányos, hogy egy adott világosságú képpontból hányat tartalmaz a kép. Ha nem tartalmaz egyet sem, akkor az az oszlop üres.

Sok esetben akár színcsatornánként külön hisztogramot is megjeleníthetünk a képernyőn. Ilyenkor meg tudjuk nézni, hogy képünk valamely színcsatorna tekintetében alul- vagy túlexponált-e. A továbbiakban a világosságértékeket (nem színenként, hanem összesítve) tartalmazó hisztogramról szólok, ezt használjuk leggyakrabban.

hisztogram

Az ábrán egy összesített, világosság hisztogram látható. Alul vízszintesen fel van tüntetve egy sáv, amelyen a feketétől a fehérig történő átmenet látható. A sáv egy adott pontja feletti oszlop magassága azzal arányos, ahány darab olyan világosságú képpont van a képen, mint amilyen a sáv adott pontjának világossága. Ezt az alsó sávot sokszor nem tüntetik fel a hisztogramon. Láthatjuk, hogy a lehetséges legvilágosabb (fehér) képpontot nem tartalmaz az a kép, amelyről ez a hisztogram készült, mert a jobb szélső oszlop üres, viszont a majdnem legsötétebb képpontokból elég sokat tartalmaz, mert a diagram ott a legmagasabb (a bal széléhez közel).

Fényképezőgépünk az RGB (piros, zöld és kék) színcsatornák információit rögzíti. Az összesített (nem színenkénti) világosságértékeket tartalmazó diagram a színcsatornák információiból úgy készül, hogy az egyes színcsatornákat az emberi látás tulajdonságainak megfelelően súlyozottan veszi figyelembe (zöld: 59%, piros: 30%, kék: 11%).

A bal szélső oszlop magasságának megfelelő számú képpont teljesen fekete lesz. Az a jó, ha ebbe csak kevés képpont tartozik, vagy nem tartozik egy képpont sem. Ha ez az oszlop magas (azaz a kép sok képpontja ilyen világosságú), akkor a képen ezeknek a képpontoknak megfelelő képrészek részlettelen feketék lesznek.

A jobb szélső oszlop magassága a legvilágosabb fehér képpontok számával arányos. Az ezeknek megfelelő képrészek részlettelen fehérek lesznek. Az a jó, ha ennek az oszlopnak megfelelő képpontok nincsenek, vagy csak kevés van. Az, hogy milyen világosságú képpontból mennyi található a képen, a fényképezendő témától nagyban függ.

Sötét téma esetén sok képpontnak lesz kis világosságértéke, és fordítva. Éppen ezért nincs olyan, hogy "ideális alakú hisztogram". Az lenne az ideális, ha se túlexponált, se alulexponált részek nem lennének képünkön, és minden a megszokott világosságúként lenne látható a képen.

Ha a hisztogram diagramján a nem üres oszlopok bal oldalon helyezkednek el, jelentős számban található képpont az első oszlopban is (a diagram "nekifekszik" a hisztogram bal szélének), és a diagram jobb oldala üres, nincsenek azokhoz a világosságértékekhez tartozó képpontok a képen, akkor a kép alulexponált lesz. Ilyenkor a bal szélső oszlop magassága által reprezentált képrészek részlettelen feketék lesznek. Minél magasabb a szélső oszlop, a képnek annál nagyobb része lesz ilyen.

Ha ilyenkor expozíció korrekciót állítunk gépünkön, és például 1 fényértékkel növeljük az expozíciót, láthatjuk, hogy a hisztogram diagramján a pixeleket tartalmazó oszlopok jobbra tolódnak, és (esetleges további korrekcióval) elérhetjük, hogy ne tartozzon a bal szélső oszlopba képpont, de egyúttal a jobb szélső oszlopba se.

A kép és hisztogramja

A képek a RawTherapee professzionális minőségű RAW konverter program képernyőképéből vannak másolva, az eredeti kép Canon S2 IS fényképezőgéppel (CHDK) segítségével készített DNG formátumú ("digitális negatív") kép. A képhez tartozó, világosságértékeket tartalmazó hisztogramot rámásoltam a képekre.


Látható a hisztogramon, hogy túlexponált részletek nincsenek (a diagram jobb szélső oszlopa, sőt az azt megelőző jó néhány oszlop is üres), alulexponált se sok van. A képernyőkép kimásolásakor bekapcsoltam a RawTherapee alulexpozíció kijelzését, ennek következtében az autó alsó részén fehér pontok formájában jelzi az alulexponált részeket. A hisztogram jobb oldalán üres oszlopok vannak, ebből látható, hogy a téma nem használta ki a fényképezőgép által rögzíthető árnyalatterjedelmet (kisebb a dinamikája, nem túl kontrasztos).


Ezen a képen a RawTherapee segítségével 1 fényértékkel csökkentettem az expozíciót. A hisztogramon látható, hogy a diagram balra tolódott, és kezd nekifeküdni a hisztogram bal oldalának. Az első oszlop jóval magasabb, mint az előző képen (azaz jóval több alulexponált képpont van a képen), így a fehérrel jelzett alulexponált terület is jóval megnövekedett, és már nemcsak az autónál, hanem például a fa lombjánál is látható. Ha a hisztogram diagramja "nekifekszik" a hisztogram jobb oldalának, akkor erős túlexpozíciót kapunk, és részlettelen, beégett fehér részletek lesznek a képen, annál több, minél magasabb a jobb szélső oszlop.


RawTherapee segítségével a képen az eredetihez képest 1,5 fényértéknyi expozíció növelést alkalmaztam. A hisztogram diagramja nekifekszik a hisztogram jobb oldalának, azaz a kép túlexponált. A RawTherapee feketével jelzi a túlexponált (részlettelen fehér) területeket, amelyek elsősorban a felhőkön vannak. Az a jó, ha a hisztogram diagramján a bal szélső és jobb szélső oszlop is üres, mert akkor az expozíció úgy van beállítva, hogy nem lesznek se alulexponált, se túlexponált képpontok a képen, és a téma árnyalatterjedelme nem haladja meg a fényképezőgép által átvihető tartományt.


Ezen a képen úgy látszik, mintha a diagram nekifeküdne a hisztogram jobb oldalának, de ez nincs így, vannak sötét és világos részek is, azonban a bal és jobb szélső oszlopok üresek. Ha bekapcsoljuk a RawTherapee alul- vagy túlexpozíció jelzését, akkor nem lehet felfedezni, hogy valahol megjelennének jelzett területek vagy képpontok. A diagram vízszintesen kitölti a hisztogramot, a téma kontrasztos, de még belül van a fényképezőgép által átvihető dinamikán (árnyalatterjedelmen), a kép jól exponált. Ha a diagramon található oszlopok csak egy részét töltik ki vízszintesen a hisztogramnak, akkor a téma (és a leendő kép) kontrasztja kicsi. Ha jól kitölti, de a szélső oszlopok üresek, akkor kontrasztosabb a téma, és jó az expozíció is.


Ezen a képen az látható, hogy a téma képpontjainak többsége a hisztogram diagramjának középtáján helyezkedik el, a kép nagy része nem túl kontrasztos (képpontok többségének fényessége "közepes" körüli), azonban az is látható, hogy a hisztogram jobb alsó sarkánál az oszlopok magassága kissé megnő az előző szakaszhoz képest. A szélső oszlop nem üres, azaz vannak túlexponált részek, amelyet a RawTherapee meg is mutat, a kép közepe táján, a fehér házfalon látható fekete foltok formájában. Vannak sötét képpontok is, csak kevés számban.

Van egy olyan kis kontrasztú JPG fényképünk, amelynek hisztogramja csak egy bizonyos tartományban tartalmaz oszlopokat. A képet valamilyen számítógépes programmal kontrasztosabbá akarjuk tenni, azt akarjuk, hogy a hisztogram megnyúljon, és vízszintesen jobban kitöltse a diagramot. Ilyen esetben azt tapasztaljuk, hogy ugyan el lehet érni, hogy a kép kontrasztosabb legyen, de a hisztogram ekkor függőleges "csíkokat" tartalmaz, azaz oszlopok hiányoznak, mert bizonyos fényességű képpontok nincsenek a képen. A program csak a meglévő oszlopoknak megfelelő képpontok fényességét változtatja úgy, hogy azok a hisztogramot vízszintesen jobban kitöltsék ("eltolja" az oszlopokat), és az így keletkező üres oszlopokat igyekszik minél egyenletesebben elosztani. Emiatt a képen "világosságérték ugrások" lesznek, az átmenetek nem folyamatosak. Ami nincs a képen, azt nem nagyon lehet számítógéppel se rávarázsolni. Ezen a problémán az segíthet, ha RAW formátumban fényképezünk.

Egy kellően kontrasztos, sok árnyalatot tartalmazó JPG képből jól tudunk kevésbé kontrasztosat csinálni, fordítva már problémásabb.

Egy sok finom színárnyalatot tartalmazó képből tudunk, kevesebb, telítettebb árnyalatokat tartalmazó képet készíteni, fordítva nem.

Sajnos olyan esettel is gyakran találkozhatunk, például nyáron szabadban, hogy nincs olyan expozíció, amelynél egyszerre ne tartozna a bal oldali és a jobb oldali hisztogram oszlopba is képpont. Ilyenkor a téma árnyalatterjedelme meghaladja fényképezőgépünk dinamikáját, a téma kontrasztja túl nagy. Ez probléma, mert a képen lesznek alulexponált (részlettelen fekete) és túlexponált (részlettelen fehér) részek is. Ilyenkor ha módosítjuk az expozíciót, akkor elérhetjük, hogy például ne legyenek túlexponált képpontok, de ekkor az alulexponált képpontok száma (bal szélső oszlop magassága) megnő, és ez fordítva is igaz.


Ezen a képen a témának az árnyalatterjedelme kissé meghaladja a fényképezőgép által átvihető mértéket. A képen a fehér házfalon lévő sötét részek a túlexponált részeket, a jobb oldali ház ereszénél a kis fehér foltok az alulexponált részeket jelzik. Miután egyszerre vannak alul- és túlexponált részek is (a DNG fájlban is), ezért ha expozíciókorrekciót végzünk a RawTherapee programmal, akkor sem segítünk rajta. Ha csökkentjük az expozíciót, akkor csökken ugyan a túlexponált képpontok száma, de nőni fog az alulexponáltaké, és fordítva. Ezt az árnyalatterjedelmet már nem tudta átvinni a Canon S2 IS fényképezőgép. Ez a kép csak egy szolid példája a problémának. A gyakorlatban sokkal erőteljesebben jelentkezhet.

A néhány alulexponált képpont ezen a fényképen nem hiba, mert számuk minimális, és a teljesen fekete képpont is éppúgy hozzátartozhat a képhez, mint bármely más világosságú. A probléma a mennyiséggel lehet.

A túlexponált terület problémás, mert sok képpontot tartalmaz, nagyobb terület részlettelen fehér. Ha egy tárgyat fényképezünk, akkor megoldás lehet a tárgy sötét oldalának derítőlappal vagy vakuval történő derítése, amely csökkenti a kontrasztot, és így már lehetséges, hogy a téma árnyalatterjedelme belefér abba az árnyalatterjedelembe, amelyet fényképezőgépünk még fel tud dolgozni. Mit lehet tenni?

 A problémával "HDR - nagy dinamikatartomány" írásomban foglalkozom bővebben. Ha Canon fényképezőgépünk van, és használjuk a CHDK zebra módját, akkor a fényképezőgépünk kijelzőjén már felvételkészítés előtt láthatjuk az alulexponált és túlexponált területeket (a fenti ábrákon láthatóhoz hasonlóan).

Előfordulhat, hogy a világosság hisztogram azt mutatja, hogy képünkön nincsenek túlexponált területek, amikor azonban képünket visszanézzük, mégis túlexponált területeket láthatunk (a fényképezőgép kijelzőjén villog a terület, vagy a RawTherapee, illetve más hasonló program jelzi). Ilyenkor az a probléma, hogy valamely színcsatorna tekintetében túlexponált képünk. Ez főleg a kék és a vörös színcsatornánál szokott előfordulni. Ennek az a következménye, hogy az adott színű részek részlettelenek lesznek. Ez elkerülendő, ilyenkor kevesebbet kell exponálni, hogy az adott szín ne legyen túlexponált.

A helyes expozíció

Mikor helyes a kép világossága? Azt hihetnénk, hogy az a helyes, ha a hisztogram "közepére" exponálunk. Ez nem így van. Ha van például egy öt fényértéknyi kontrasztú témánk, akkor tévedés azt hinni, hogy a digitális kép információtartalma egyenletesen oszlik meg az öt fényértéktartomány között.

Minden egyes fényértéknyi csökkenés megfelezi a fénymennyiséget, és ezáltal az információtartalmat is. Azaz képünk első, legvilágosabb fényértéknyi része tartalmazza a legtöbb információt, a teljes információtartalom közel felét.

Az alábbi táblázatban láthatjuk az öt fényértéktartományt, és a hozzátartozó árnyalatok számát a JPEG képen.

Fényértéktartományok Árnyalatok száma a 8 bites a JPEG képen
Legvilágosabb részek 128
Világos részek 64
Közepes részek 32
Sötétebb részek 16
Legsötétebb részek 8

Láthatjuk, hogy a kép legvilágosabb, egy fényértéknyi része 128 különböző árnyalatú lehet, még a többi, szintén egy fényértéknyi rész ennek csak a töredéke.

Ezt a felismerést hasznosíthatjuk fényképezésünk során. Ha egy sötét, öt fényértéknyinél jóval kisebb kontrasztú témát fényképezünk, akkor kevés fényt vetít az objektív a képérzékelőre, és tudjuk, a sötét képrészek hajlamosak zajosodásra. Ilyen téma esetén megtehetjük, hogy + irányú expozíció korrekcióval eltoljuk a hisztogram oszlopait a diagram jobb szélére, de csak addig, hogy túlexponálás ne következzen be. Ezt nevezik "exponáljunk jobbra" módszernek. Pozitív expozíció korrekció alkalmazásával nagyobb fénymennyiséget kap az érzékelő, így képünk zajmentesebb, a lehető legtöbb információt tartalmazó lesz. Az így kapott kép természetesen a szükségesnél jóval világosabb, de ez ne zavarjon minket, mert a RAW konverter vagy képszerkesztő programban szintén van expozíció korrekció, és nagyon egyszerűen visszakorrigálhatjuk képünket. A módszer elsősorban gépünk legkisebb ISO érzékenységénél hatásos.

Ide kívánkozik a fényképezőgépek ISO 50 érzékenysége. Canon és más gyártmányú kompakt fényképezőgépeknél is beállítható ez az érzékenység. Célja az ISO 100 értéken történő fényképezésnél kisebb képzaj elérése. Tudjuk, hogy az ISO 50 érzékenység fele érzékenységet jelent az ISO 100-hoz képest, amely azt jelenti, hogy kétszer hosszabb záridőt, vagy kétszeres felületű rekesznyílást kell alkalmazni. Ha szándékosan kisebb érzékenységű képérzékelőt gyártanának, nem érnének célt, mert már ISO 100 esetén is kétszeres erősítést kellene alkalmazni az A/D átalakító előtt, amely ISO 100 és magasabb érzékenység esetén zajosabb képet eredményezne, mintha ISO 100 érzékenységű érzékelőt alkalmaztak volna. Nem is teszik ezt. Alkalmazhatnának egy semleges szürke szűrőt a fény útjában, amely felére csökkentené az érzékelőre vetített kép fényességét. Ennek sem volna értelme, ezt sem teszik. Ehelyett úgy járnak el, hogy az érzékelő marad ISO 100 érzékenységű, de ISO 50 beállításakor úgy exponál a gép, mintha az érzékenység ISO 50 lenne. Ez gyakorlatilag egy fényértékkel történő túlexponálást jelent. A túlexponálást a képfeldolgozó szoftver visszakorrigálja. Gyakorlatilag az történik, mint amit az imént leírtam, azaz egy fényértékkel "jobbra" exponál a gép, amelyet visszakorrigál, és ennek eredményeképpen kevésbé zajos képet kapunk. Ha a téma kevéssé kontrasztos, akkor a módszer hátrány nélkül alkalmazható, mert a túlexponálás ellenére a téma világos részei sem égnek be. Kontrasztosabb téma esetén azonban szembesülnünk kell a módszer hátrányával is, nevezetesen azzal, hogy a kevesebb képzaj ára az, hogy az átvihető dinamika egy fényértékkel csökken. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy az ISO 100 érzékenységnél még beégés nélkül leképezhető legvilágosabb egy fényértéknyi témarészek ISO 50 érzékenység használata esetén már beégnek. Ezt mérlegelve döntsünk az ISO 50 érzékenység alkalmazásáról.

Fényképezőgépünk átlagoló fénymérés esetén nem tudja, hogy mi a fő témánk, és azt milyen világosságúnak szeretnénk látni a képen. Fényméréskor feltételezi, hogy átlagos, 18% fényvisszaverő képességű. A téma részleteinek elemzésével igyekszik úgy exponálni (ha lehetséges), hogy ne legyenek alulexponált, illetve túlexponált részek. Ez azonban nem garantálja azt, hogy fő témánk a kívánt (valóságnak megfelelő) világosságú lesz.

Ha fényképezőgépünkön lehetséges, próbáljuk ki, hogy a különböző fénymérési módokon (átlagoló, középre súlyozott, szpot) mennyire más képet kapunk. Ehhez a legtöbb géppel fényképezni sem kell, elég, ha a kijelzőn vagy a keresőben figyeljük a képet, miközben a kép más és más részeire irányítjuk gépünket, és félig lenyomjuk az exponáló gombot. Különösen Spot AE módban figyelhetjük meg, amikor csak kis területen mérünk fényt, mennyire változik az egész kép világossága a keresőben attól függően, hogy mennyire világos, illetve sötét témán mérünk. Figyeljük meg a hisztogram változását, és azt, hogy ilyenkor a bemért témát középszürkének megfelelő világosságúra igyekszik exponálni, akár fehér, akár fekete, vagy bármilyen annak a színe. Ha nem középszürke világosságúnak szeretnénk látni a képen, expozíció korrekcióra van szükség.

A helyes expozíció a témától és szándékunktól is függ, attól, hogy mit szeretnénk viszontlátni a képen. Elképzelhető például, hogy a kép hatásossága szempontjából némi alulexpozíciót tartunk kívánatosnak, mert így a lényeges képrészek kissé sötétebbek lesznek, és az sem zavar minket, hogy közben a kép sötét részei részlettelen feketékké válnak (bebuknak), sőt, esetleg pont ezáltal tűnnek el zavaró részek, vagy így emelkedik ki a fő téma jobban a környezetéből. Tehát a helyes expozíció az elképzelésünktől, az elképzelt eredménytől is függ. Szükség esetén bátran használhatunk expozíció korrekciót.

Törekedhetünk a csúcsfényekre történő exponálásra is. Ez azt jelenti, hogy úgy exponálunk, hogy a csúcsfények éppen ne égjenek be (a hisztogramon ellenőrizhetjük ezt). Ha ezáltal a sötét részek (nem túl nagy mértékben) bebuknak, akkor a RAW kidolgozás során a RAW fájl nagyobb információtartalmából visszanyerhetjük a sötét részek részleteit. Ez a lehetőség azonban csak RAW (vagy DNG) formátumban történő fényképezésnél állnak rendelkezésünkre, JPEG formátumban nem.

Ha fényképezőgépünkön nincs is élő hisztogram, sok fényképezőgép alkalmas arra, hogy visszanézéskor megjeleníti az elkészült kép hisztogramját, és ennek figyelembe vételével, az expozíciós értékek korrigálásával megismételhetjük a felvételt.

Bereczky Péter - bykyny