不懂它，何谈曝光 - 谈谈直方图的前期应用
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就像骨科医生需要X光片来精确的诊断伤情一样，摄影师也有工具来排除相机、显示器以及环境的干扰，客观的解读一张照片的明度分布。而这个“摄影师的X光片”就是直方图。
直方图在摄影中有两个作用，一是在前期指导我们最优化的记录下原始信息，二是在后期帮助我们重新平衡相片各区域的亮度分布。
本文将主要谈谈如何参考直方图，在前期拍摄一张曝光合理，而且能最多最好的记录下原始信息的raw文件。下一周会继续讲解如何利用直方图，重新分配原始图像亮度，来实现我们想要的表达效果。
直方图是什么？
当我们去掉照片的彩色信息，剩下的这张黑白图片就只记录了当时环境的亮度分布。图片中的亮度是由两个因素决定的，一是原来物体的亮度，例如阳光下的积雪很亮，而黑色的抓绒帽就会比较暗，二是由我们的相机曝光决定的，不同的参数可以获得不同的曝光效果。
人们把照片的亮度分为0到255共256个数值，其中0代表纯黑色的最暗区域，255表示最亮的纯白色，而中间的数字就是不同亮度的灰色。
如果我们进一步把亮度分成5个区域。 其中曝光度(中间调)是照片的中间亮度区域，这块区域里影调非常的丰富和细腻，大量细节都在这种适中的亮度下表现了出来。
两边的阴影和高光分别对应了照片的较暗和较亮区域，虽然他们细节没有曝光度区域那么细腻，但是仍然储存了大量的信息。我们经常说提高阴影，降低高光可以找回照片的细节，就是指的把这两部分区域的亮度往中间的曝光度区域靠，从而让和过渡和层次变得细腻起来。
最后黑色是照片中最暗的区域，白色是照片中最亮的区域，这些区域里基本没有任何细节，但黑色和白色区域的像素给照片制造了对比和反差。
当我们用横轴代表0-255的亮度数值，竖轴代表照片中对应亮度的像素数量，这个函数图像就被称为亮度直方图。
一般的数码相机，都可以在拍摄前的显示屏取景预览窗口，或者拍摄完成后的照片浏览窗口中，设置直方图的查看选项，可以参考相机的说明书进行设置。
直方图在摄影的前期有3个参考作用：
(1) 发现照片中的过曝和欠曝区域
(2) 提示环境亮度反差是否超过了相机能记录下来的宽容度
(3) 帮助我们准确的向右曝光，获得质量更高的信息记录。
1.发现照片中的过曝和欠曝区域
我们拍摄照片的时候，相机就通过快门曝光，把现场环境的实际亮度映射到了0到255的照片记录区间上。
一张最理想的曝光应该如下图，直方图如同正态分布曲线一样，在白色和黑色部分有少许的记录，一些像素分布在了阴影和高光区域，但更多的像素还是在直方图中部的中间调范围。
一旦我们曝光参数设置不对，照片就会欠曝或者过曝，体现在直方图上就是一侧有大量空白，另一侧却像素溢出被直方图的边缘切断。
一张严重过曝的照片直方图会像下图这样，直方图右侧被直接切断，255的纯白亮度值那含有非常多的像素。这意味着天空中红圈里亮度很高的部分，由于相机宽容度的原因，只能以纯白色的形式记录在照片里，细节全部丢失了。同时照片的暗部并没有多少像素，说明我们并没有完全利用照片记录信息的空间。
这个时候就需要通过降低曝光补偿，缩小光圈，降低ISO，加快快门速度的方式来减小曝光。
类似的，一张欠曝的图片，最右侧0值的纯黑区域也有大量的像素存在。
2.提示环境亮度反差是否超过了相机的宽容度
如果直方图的白色和黑色区域并不是空白，又同时出现上面说的过曝和欠曝现象，则意味着环境里的亮度差别太大，相机已经难以记录下全部信息了。这个时候直方图提醒我们，需要使用渐变灰滤镜或者包围曝光再后期合成的办法，来平衡光比了。
例如这张马六甲清真寺的照片，如果想记录下暗部区域的枯木细节，则亮部的太阳周围天空全部过曝溢出，一片死白。
如果要表现亮部的细节，超出相机宽容度的暗部又全部以0值的死黑色记录了下来，丢失掉所有的细节。
这个时候我只能包围曝光的办法同时拍下上面的两张图片，这样图片亮部和暗部被分别记录在了两幅图里。后期再用蒙板合成两张图片，这样亮暗部信息都被反映在了新的图像中。
3.帮助我们向右曝光
相机记录信息的时候会同时产生噪点。在较亮区域，因为记录下的光线多，所以噪点并不明显。而在较暗区域，相机记录的光线信号很少，噪点就会一下子突显出来。
特别是如果后期再对暗部提亮，噪点就会更加明显。这种情况我们称之为“信噪比”(芯片收到的光线信号与芯片本身噪点数量的比值)太低。
为了提高照片的“信噪比”，2003年摄影师 Michael Reichmann提出了“向右曝光”的概念。即在照片亮部不溢出的情况下，让照片中的像素尽量的记录在更亮的区域内。也就是直方图尽量的靠右，让白色区域总是存在一些像素。
比如这是一张蒲甘照片的最终成品，像素主要是分布在直方图的中间，体现晨雾的朦胧。
但拍摄的时候，我使用了向右曝光。原图的直方图有点“偏右”，我强制让直方图最右侧部分进入了白色区域。肉眼看起来原图是有点轻微过曝的，但后期压暗后我却获得了噪点数量更少的优质照片。
因为相机显示屏的效果局限，以及人眼对亮部的特别敏感。一般向右曝光的照片直接看起来都是过曝的，很难与1中提到的难以挽救的严重过曝区分开来。
此时只有直方图才能帮助我们准确的掌握曝光信息，只要直方图最右侧纯白色的位置没有堆积大量像素，照片就是“向右曝光”，而不是难以挽回细节的严重过曝。
本周总结
本周托马斯分享了直方图在拍摄前期的三个作用：
(1) 发现照片中的过曝和欠曝区域
(2) 提示环境亮度反差是否超过了相机能记录下来的宽容度
(3) 帮助我们准确的向右曝光，获得质量更高的信息记录。
欢迎关注托马斯下周关于直方图在后期处理上的应用。
我是@Thomas看看世界，每个周日晚上，分享一篇原创摄影干货。
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