آشنای و کاربرد هیستوگرام در دوربین های عکاسی نیکون

شاید مفیدترین ابزار در عکاسی دیجیتال هیستوگرام[1] باشد. با این وجود شاید چیزی باشد که کمترین اطلاع در مورد آن وجود دارد. در این مقاله سعی می‌کنیم که توضیح دهیم که هیستوگرام چه چیزی به عکاس نشان می‌دهد و چگونه باید از این اطلاعات استفاده نمود.

بعضی از دوربین‌های دیجیتال توانایی نمایش هیستوگرام را بصورت مستقیم (قبل از گرفتن عکس همانند دوربین فوجی Finpix HS30 EXR) و یا در بیشتر موارد بعد از گرفتن عکس (همانند دوربین‌های DSLR شرکت نیکون) دارند. در بیشتر این دوربین‌ها هیستوگرام روی صفحه نمایش پشت دوربین نشان داده می‌شود و بیشتر آنها را می‌توان به گونه‌ای برنامه‌ریزی نمود که هیستوگرام را بلافاصله بعد از گرفتن هر عکس و یا هنگام مرور عکس‌ها نشان دهند. در مورد دوربین‌هایی که هیستوگرام عکس را نشان نمی‌دهند، باید عکس‌ها را به کامپیوتر منتقل نمود و هیستوگرام عکس را با نرم‌افزارهای ویرایش تصویر مانند فتوشاپ بررسی نمود.

عکاسان حرفه‌ای معمولا بعد از گرفتن هر عکس، در صفحه نمایش پشت دوربین نگاه می‌کنند، آنها معمولا کمتر به خود عکس توجه می‌کنند، بلکه این هیستوگرام است که بیشتر توجه آنها را بخود جلب می‌نماید.

این هیستوگرام توزیع تقریبا کاملی از طیف‌ها را که حدود چهار گام محدوده دینامیکی از سایه‌های تاریک در سمت چپ تا حد باریکی حدود یک گام از سایه‌های روشن در راست را دربر می‌گیرد را نشان می‌دهد. این محدوده تقریبا در پنج گام محدوده دینامیکی واقع شده است که محدوده توانایی بیشتر سنسورهای تصویری دیجیتال است.

معمولا نورسنج‌ها طیف خاکستری 18% در کارت مرجع استاندارد طیف را به عنوان طیف متوسط در نظر گرفته و نورسنجی را بر اساس آن انجام می‌دهند. این کار به این علت است که دوربین متوسطی از نواحی مختلف یک صحنه را می‌بیند و متوسطی از نور کل صحنه را که بهترین سازگاری با نواحی درخشان و سایه‌های ملایم و تند داشته باشد، برای تنظیم نور در نظر می‌گیرد.

این تنظیم، که معمولا خود شما و یا سیستم اتوماتیک دوربین شما انتخاب می‌کند، در واقع یک سازش است. در بیشتر شرایط این نوع نورسنجی یک نورسنجی ایده‌آل و کامل نیست. در حقیقت فقط یک تنظیم وجود دارد که مقادیر طیف‌های مختلف موجود در صحنه را به بهترین وجه در محدوده توانایی سنسور دوربین شما قرار می‌دهد. "به بهترین وجه" به این معنا است که طیف‌های متوسط موجود در عکس، تقریبا در وسط تاریک‌ترین و روشن‌ترین مقادیر واقع شوند. این تعریف را در ذهن نگه دارید تا گریزی به محدود دینامیکی بزنیم و برگردیم.

محدوده دینامیکی

سنسور تصویری دوربین دیجیتال شما شباهت زیادی به فیلم رنگی حساس به نور اسلاید دارد. شبیه فیلم‌های اسلاید، اگر بخشی از تصویر نوری بیش از حد دریافت کند سفید و اگر نور کمی به آن برسد تیره می‌شود. یک تصویر مناسب فقط هنگامی ضبط می‌شود که نوری که به سنسور می‌رسد تقریبا در محدده پنج گام f واقع شده باشد. (هر گام f میزان نور رسیده به فیلم را دو برابر یا نصف می‌کند) در مورد دوربین‌های دیجیتال محدوده دینامیکی تقریبا مشابه فیلم‌های اسلاید در حدود 5 گام می‌باشد. همچنین به یاد داشته باشید که محدوده مقادیر روشنایی در دنیای واقعی حدود 10 گام می‌باشد (از کمترین نور قابل تشخیص تا روشن‌ترین نور در ساحل دریا یا منظره برفی).

در تصویری که در مد 8 بیتی ضبط شده باشد دارای مقدار عددی 256 سطح مجزا بین سیاه مطلق (0) و سفید مطلق (256) وجود دارد. (ما در این نوشتار از مدهای 12، 14 و 16 بیتی صرف نظر می‌کنیم). 18% خاکستری (نقطه‌ای که تمام نورسنجی‌ها آن را معیار می‌گیرند) مقدار عددی در حدود 128 دارد که در میانه سیاه و سفید قرار دارد. اگر در مورد این موضوع فکر کنید تا حدودی منطقی است. این به این معنا است که اگر شما در حال عکاسی از متوسطی از سوژه‌ها هستید، مثلا در یک منظره که در آن مردم، درخت‌ها، چمن‌زار و ... وجود دارد نورسنجی بر اساس نقطه متوسط محدوده دینامیک به‌دوربین انجام می‌شود. چرا این موضوع مهم است؟

بخاطر این که اگر یک سوژه را در نزدیکی مرزهای توانایی محدوده دینامیکی سنسور دوربینتان نورسنجی نمایید، اگر به صفر(سیاه مطلق) نزدیک باشد اصلا تصویری ندارید و یا تصویر بسیار تیره و نویزدار است و اگر به 255 (سفیدی مطلق) نزدیک باشد چیزی به غیر از یک صفحه سفید با نقاطی رنگی که تصویری را نشان نمی‌دهند نخواهید داشت. در اینجاست که هیستوگرام بکار می‌آید.

اغلب دوربین‌های دیجیتال مدرن امروزی چهار هیستوگرام دارند. هیستوگرام اصلی که در این مطلب تاکید ما بر خواندن آن است، هیستوگرام روشنایی (luminosity) است که روشنایی کلی صحنه را نمایش می‌دهد. این هیستوگرام اغلب تک رنگ نمایش داده می‌شود. اغلب یک نمودار سفید روی زمینه سیاه رنگ، یا برعکس. سه هیستوگرام دیگر، هیستوگرام‌های رنگی هستند که پیکسل‌های روی سنسور حساس به رنگ های قرمز، سبز و آبی را نمایش می‌دهند (هر رنگ یک نمودار مجزا برای خودش دارد). ما در مورد هیستوگرام‌های رنگی و کاربردشان در انتهای همین مطلب توضیح خواهیم داد.

هیستوگرام یک نمودار ساده است که نشان می‌دهد سطوح مختلف روشنایی موجود در صحنه، از تاریکترین تا روشن‌ترین سطح در چه محدوده‌ای واقع شده‌اند. این مقادیر از تاریک‌ترین بخش نمودار در سمت چپ تا روشن‌ترین مقادیر در سمت راست چیده شده‌اند. محور عمودی این نمودار (ارتفاع نقاط روی نمودار) نشان می‌دهد که چه مقدار از تصویر در هر سطح از روشنایی قرار دارد.

در تصویر فوق هر کدام از پنج ناحیه (یا گام‌هایf) قابل ثبت توسط دوربین‌ها بطور دلخواه با عبارات خیلی تیره (تاریک)، تیره، متوسط، روشن و خیلی روشن برچسب زده شده‌اند. اما هرکدام از این محدوده‌ها که شامل یک گام f هستند در درون خود دارای حدود 50 سطح مجزای روشنایی می‌باشند. در نظر گرفتن
4 یا 5 نقطه از انتها (تاریک) و 4 یا 5 نقطه از ابتدای (روشن) این مقیاس به عنوان نقاطی که بخاطر نزدیکی بیش از حد به حداقل و حداکثرها بخشی از نواحی تشکیل دهنده تصویر نیستند، ایده بدی نیست.

در تصویر مقابل نمایی از صفحه نمایش پشت یک دوربین نیکونD7200 که هیستوگرام یک عکس را نشان می‌دهد دیده می‌شود. ضمنا با استفاده از خطوط عمودی 5 گام محدوده دینامیکی موجود را تقسیم بندی نموده است. همانطور که می‌بینید بیشتر نواحی این تصویر در نواحی تیره و متوسط قرار دارد و بخش نسبتا کمی در محدوده خیلی تیره و بخش بسیار اندکی در محدوده روشن واقع شده است به طور کلی هیستوگرام این تصویر نشان میدهد که از نظر میزان روشنایی و تاریکی، عکس گرفته شده در وضعیت مطلوبی قرار دارد.

کم کم موضوع در حال روشن شدن است. هیستوگرام فقط یک معیار تقریبی به ما نشان می‌دهد، مثل یک نگاه گذرا به ساعت مچی که حدود زمان را به ما نشان می‌دهد، نه مقادیر دقیق ثانیه و دقیقه‌ها را. اگر شما در خواندن هیستوگرام مهارت پیدا نمایید قادر خواهید بود که کیفیت نورسنجی دوربین را با یک نگاه تخمین بزنید. البته این کار زمانی مفیدتر و معنادار است که هیستوگرام صحنه قبل از عکاسی یا بعد از گرفتن عکس نشان داده شود.

هیستوگرام یک عکس با نوردهی خنثی

در شکل مقابل نمایش یک هیستوگرام ایده آل (متعلق به عکسی با نوردهی خنثی یا متعادل در سراسر عکس – یعنی نه زیادی نوردهی شده، نه ناکافی) را به شما نشان می دهد. نمودار به طور متعادلی توزیع شده، و خطوط با ارتفاع کمی به هر دو انتهای نمودار رسیده اند.

هیستوگرام یک عکس با نوردهی به چپ

همانطور که در هیستوگرام مقابل مشخص است عمده نمودار متمایل به سمت چپ است، احتمالا کادر با یک سوژه تیره مثلا گربه سیاه پُر شده بوده، یا عکس در شب یا محیطی تاریک ثبت شده، یا نوردهی کم عمدا توسط عکاس اعمال شده است و یا ترکیبی از این موارد، اما همچنان تن‌های سفید کمی نیز در سمت راست وجود دارند. همچنین می‌بینیم که خطوط به منتهی علیه چپ نمودار برخورد نکرده اند، در نتیجه قسمت‌های سیاه یا سایه‌ها نوردهی ناکافی یا underexposed نشده‌اند و تنها با یک عکس کم نور (low key) رو به رو هستیم – عکس دارای نوردهی به چپ است.

هیستوگرام یک عکس با نوردهی به راست

همانطور که در هیستوگرام مقابل مشخص است

عمده نمودار متمایل به سمت راست است، احتمالا یا کادر با یک سوژه روشن مثل گربه سفید پُر شده بوده، یا عکس در محیطی روشن ثبت شده، یا نوردهی زیاد عمدا توسط عکاس اعمال شده است و یا ترکیبی از این موارد، اما همچنان تن‌های سیاه کمی نیز در سمت چپ وجود دارند. همچنین می‌بینیم که خطوط به منتهی علیه راست نمودار برخورد نکرده‌اند، در نتیجه قسمت‌های روشن یا هایلایت‌ها نوردهی بیش از حد یا overexposed نشده اند و تنها با یک عکس پُر نور (high key) رو به رو هستیم – عکس دارای نوردهی به راست است.

هیستوگرام یک عکس با نوردهی بیش از حد

همانطور که در هیستوگرام مقابل مشخص است نمودار عکسی با نوردهی بیش از حد (overexposed) را نشان می‌دهد، به فاصله خالی ایجاد شده در سمت چپ نمودار که نشان دهنده فقدان سیاهی‌ها در عکس است دقت نمایید. این هیستوگرام همچنین از دست رفتن جزئیات زیاد در قسمت‌های سفید یا روشن عکس را نشان می‌دهد، چرا که خطوط با منتهی علیه راست نمودار برخورد داشته اند انگار که بریده شده باشند. به این مورد به اصطلاح بریده شدن (clipping) هایلایت‌ها یا قسمت‌های روشن گفته می‌شود. این جزئیات از دست رفته یا بریده شده ممکن است دیگر قابل بازیابی نباشند.

هیستوگرام یک عکس با نوردهی ناکافی

همانطور که در هیستوگرام مقابل مشخص است

نمودار عکسی با نوردهی ناکافی (underexposed) را نشان می‌دهد، به فاصله خالی ایجاد شده در سمت راست نمودار که نشان دهنده فقدان سفیدی یا روشنایی‌ها در عکس است دقت نمایید. این هیستوگرام همچنین از دست رفتن جزئیات زیاد در قسمت‌های سیاه یا سایه‌های عکس را نشان می‌دهد، چراکه خطوط با منتهی علیه چپ نمودار برخورد داشته اند انگار که بریده شده باشند. به این مورد به اصطلاح بریده شدن(clipping) سایه‌ها یا سیاهی‌ها گفته می‌شود. این جزئیات از دست رفته یا بریده شده ممکن است دیگر قابل بازیابی نباشند.

بریده شدن هایلایت ها و سایه‌ها در هیستوگرام

برخورد و چسبیدن قله‌ها به ابتدا یا انتهای نمودار نشان دهنده از دست رفتن جزئیات یا بریده شدن (clipping) است. هیستوگرام فوق متعلق به یک عکس با نوردهی بیش از حد است. از کجا می‌فهمیم نوردهی بیش از حد بوده و جزئیات از دست رفته اند؟ قله‌های تشکیل شده در منتهی علیه راست نمودار نشان دهنده جزئیات از دست رفته‌اند، انگار که از اینجا به بعد بریده شده باشند (اطلاعات از دست رفته یا بریده شده در هیستوگرام فوق برای مثال ترسیم شده و با هاشور مشخص گردیده‌اند).

آیا هیستوگرام‌های قرمز، سبز و آبی رنگی (RGB) که در مقدمه مطلب معرفی کردیم را به خاطر دارید؟ این‌ها توزیع و بریده شدن را در هر یک از کانال‌های قرمز، سبز و آبی نشان می‌دهند. به هیستوگرام‌های رنگی نیز توجه کنید، چراکه در عین اینکه ممکن است هیستوگرام روشنایی نوردهی متعادلی را به شما نشان دهد (بدون بریدگی)، ممکن است متوجه بریده شدگی در یک یا چند تا از این کانال‌های رنگی شوید. این بریده شدگی «پنهان» می‌تواند برای عکس‌تان مشکل ساز شود (بسته به عکسی که در نظر دارید).

نکته دیگری که باید توجه کنید: هیستوگرام معمولا بر اساس تفسیر فایل JPEG عکس شما ساخته و نمایش داده می‌شود. بنابراین اگر با فرمت RAW عکاسی می‌نمایید، عکس حقیقی شما دامنه دینامیک (dynamic range) کمی بزرگتری خواهد داشت، و اگر کمی بریدگی در هیستوگرام دیده شود احتمالا باید کمتر باشد و بتوانید آن را در پس پردازش بازیابی کنید. ما برای شما عزیزان یک برگه «راهنمای هیستوگرام در عکاسی دیجیتال» ساخته ایم، شامل تمام حالات معرفی شده در این مطلب، تا آن را ذخیره نمایید و بتوانید به کمک آن هر هیستوگرامی را خوانده و تفسیر نمایید.

در این برگه راهنما، دو حالت دیگر شامل عکس با کنتراست کم و زیاد نیز معرفی گشته اند. عکس دارای کنتراست زیاد یعنی تضاد نوری بین روشن‌ترین قسمت و تاریک ترین قسمت آن زیاد است. به هیستوگرام‌های این عکس‌ها دقت نمایید. در ادامه چند مثال را با هم بررسی می‌نماییم.

همانطور که قبلا گفته شد، فقط به این دلیل که یک هیستوگرام در سمت راست ارتفاع زیادی دارد (نورزیاد) هیستوگرام بد یا خوبی نیست. یک هیستوگرام فقط شرایط عکس را به شما نشان می‌دهد و تصمیم گیری در مورد اینکه این عکس خوب است یا بد به‌عهده شماست. در اینجا با چند مثال موضوع را شرح می‌دهیم.

در دو عکس زیر مشاهده می‌نمایید که با سه و نیم گام نوری متفاوت با یکدیگر گرفته شده‌اند. هر دو عکس با دیافراگم f/9 گرفته شده‌اند، ولی سرعت شاتر در عکس اولی(تصویر سمت چپ) 2000/1 ثانیه و در عکس بعد (تصویر سمت راست) 200/1 ثانیه است. هیستوگرام عکس سمت چپ در انتهای محور تیره نمودار مقادیر بزرگی دارد (نشان دهنده کم نور شدن عکس) و عکس سمت راست در انتهای روشن محور مقادیر بزرگی دارد (روشنی زیاد در عکس)

در دوربین‌های دیجیتال امروزی این امکان وجود ندارد که بتواند محدوده دینامیکی کامل این عکس را که حدود 8 گام است پوشش دهد. بنابر این مجبوریم در مورد این که چنین منظره‌ای را چگونه عکاسی نماییم کمی تعمق کنیم. باید یک منظره با 8 گام محدوده دینامیکی را در عکسی که فقط توانایی نشان دادن 5 گام دینامیکی را دارد بگنجانید...

در این مورد به علت دوری و بزرگی بیش از حد سوژه جلوی عکس استفاده از فلاش اجباری فایده‌ای ندارد. ممکن است فیلتر تراکم خنثی هم همراه نداشته باشید. حتما وقتی یک دوربین دیجیتال همراه دارید و منظره‌ای به این زیبایی هم پیش رویتان است گذشتن از خیر عکاسی از این منظره خیلی دردناک باشد. پس باید چاره دیگری اندیشید. در اینجا برای حل مشکل از ادغام دو عکس پیش استفاده شده است، بخش آسمان از عکس اول و زمین از عکس دوم برداشته شده است. عکس زیر نتیجه کار را نشان می دهد. کار هنر بزرگی نیست... ولی منظور ما را خوب توضیح می دهد.

همانطور که گفته شد همیشه هیستوگرامی که در یک نقطه خاص تجمع مقادیر بالایی دارد، لزوما هیستوگرام بدی نیست. هیستوگرام فقط چیزی را که وجود دارد نشان می‌دهد.

در تصویر نشان داده شده زیر که تقریبا تمام اطلاعات تصویر در ناحیه پایینی (تاریک) تجمع دارد و فقط اطلاعات اندکی مربوط به تصویر روشن ماه می‌باشد. اما از آنجا که اطلاعات مربوط به نقاط تیره و روشن تصویر هر دو در بازه محدوده دینامیکی قابل قبول دوربین واقع شده‌اند، این عکس قابل گرفتن و دارای نورسنجی درست بوده است. جزئیات نشان داده شده در ماه این موضوع را اثبات می‌کند.

در تصویر زیر که مشاهده می‌نمائید، این مورد برعکس حالت قبل است. تقریبا تمام مقادیر در سمت راست هیستوگرام در طیف‌های روشن واقع شده است. این همان چیزی است که عکاس برای نشان دادن درخشش این منظره برفی مد نظر داشته است. باز هم چون مقادیر در بازه مورد قبول دوربین واقع شده‌اند و هیچکدام از طیف‌های روشن صحنه از محدوده دینامیکی مورد قبول خارج نشده‌اند، عکس از لحاظ نوری بدون اشکال است.

تا زمان قبل هیستوگرام‌ها اشکالی رمز آلود بودند. ولی اکنون برای عکاسانی که می‌خواهند کنترل کیفیت عکس دوربین دیجیتالشان را در دست داشته باشند ابزاری ارزشمند به حساب می‌آیند. امیدوارم که این راهنمای خلاصه کمی از رمزآلودگی هیستوگرام را برای شما کاسته باشد. اکنون با مرور مشخصات هیستوگرام دوربینتان کار را شروع نمایید. دوربین را بگونه‌ای تنظیم نمایید که عکس و هیستوگرام را پس از هر عکس بطور همزمان برای 5 الی 10 ثانیه نشان دهد. عادت کنید که همیشه بعد از هر عکس نگاهی به آن بیندازید. هیستوگرام را می‌توان بزرگترین نوآوری در عکاسی بعد از نورسنج درون دوربین به حساب آورد.

طرز فعال سازی هیستوگرام در دوربین‌های نیکون

برای آنکه بتوانید هیستوگرام را در دوربین نیکون خود نمایش دهید می بایست ابتدا دستور فعال سازی هیستوگرام را در دوربین خود اعمال نمائید. ابتدا با فشار دادن دکمه MENU بر روی دوربین به گذینه Playbak Menu وارد شده و سپس با ورود به گذینه Playback display options بر روی گذینه‌های RGB histogram و Overview با فشردن دکمه جهت نمای سمت چپ و سپس با فشار دادن OK عملیات فعال سازی هیستوگرام به اتمام می‌رسید. حال پس از گرفتن هر عکس و نمایش آن اگر جهت سمت بالای کلید چهار جهته بر روی دوربین را فشار دهید نمودارد هستوگرام فعال ونمایش داده می‌شود.