Gli Istogrammi

Gli istogrammi sono dei grafici che rappresentano in forma schematica in che modo i pixel costituenti l’immagine scattata (o in fase di scatto, nelle reflex)  sono distribuiti in funzione della luminosità. Un istogramma è generalmente suddiviso in tre aree: neri, mezzitoni, bianchi (rappresentati anche nell’immagine di seguito).

La luminosità nelle immagini digitali viene comunemente misurata su di una scala che varia a 0 a 255 dove 0 è il nero e 255 i bianco (il motivo per cui si è deciso di utilizzare una scala a 256 livelli è da ricercarsi nell’occhio umano: questo è in grado di distinguere circa 200 differenti toni, meno quindi di quanti ne sono gestiti).

L’istogramma è un grafico bidimensionale sulla cui ascissa è riportata la luminosità (i toni) e sulla cui ordinata il numero di pixel che presentano quel dato tono. Ne deriva che un istogramma permette al fotografo di avere immediatamente un’immagine qualitativa della fotografia valutando eventuali eccessi di pixel scuri o pixel troppo chiari. L’area coperta dai pixel, quindi tra i due estremi di sinistra e di desta, è definita con il nome di Range Tonale. Nella fotografia di seguito vi è un esempio di quali pixel contribuiscono a “compilare” le varie parti di un istogramma.

IL TONO

La regione dell’istogramma dove sono presenti i maggiori valori di luminosità si chiama “Regione Tonale“. Occorre tenere  presente che non esiste l’istogramma ideale al quale ogni immagine deve fare riferimento e, in realtà, la “Regione Tonale” può variare drasticamente da un’immagine all’altra.
L’istogramma è quindi solo una rappresentazione grafica della “Regione Tonale” che, a sua volta, è funzione della scena che il fotografo ha voluto riprendere.

L’esempio qui sopra mostra un’immagine in cui la Regione Tonale è molto ampia e le varie frecce riportano le varie parti della foto sull’istogramma. Si nota come questa foto contenga pochi toni medi ma è piena di ombre e alte luci. Ciò si traduce in un istogramma che ha dei valori molto alti nella regione di destra e di sinistra e pochi al centro.

Leggere un istogramma non è particolarmente complicato e basta ricordarsi una semplice regola:  la curva a sinistra e destra del grafico (quindi i toni scuri e i toni chiari) dovrebbe restare”bassa” (non troppi pixel).

Questo perché un eccesso di pixel a sinistra (quindi in concomitanza dello 0) significa avere moltissime zone nere nella foto e un eccesso di pixel a destra (sui 255) significa avere troppo zone bianche: ne deriva che nel primo caso la foto è probabilmente sottoesposta mentre nel secondo caso la stessa è sovraesposta.

Nei due grafici qui sopra, viene riportata un’immagine corretta dal punto di vista dei toni: tutti i pixel sono rappresentati nel range coperto dalla macchina fotografica e la curva dell’istogramma è praticamente azzerata in concomitanza dei due estremi.

Nell’immagine di sopra, riporto vari tipi di istogrammi che possiamo ricavare da una fotografia: il quarto ed il sesto grafico rappresentano le due fotografie “sbagliate”. Le curve sono infatti schiacciate verso sinistra e verso destra il che indica come molte informazioni siano andate perdute nello scattare la nostra fotografia.

In questi due casi, il fotografo dovrebbe intervenire su tempi di scatto e otturatore per “bilanciare” la situazione e fare in modo che l’istogramma si sposti verso il centro dell’asse delle ascisse e che, almeno, non ci sia un numero troppo alto di pixel ammassato ai due estremi.

LOW KEY e HIGH KEY

Anche se la maggior parte delle immagini avranno un istogramma “standard”, occorre tenere presente che comunque la distribuzione dei picchi nell’istogramma dipende dalla “Regione Tonale” di ciò che stiamo riprendendo. Immagini dove la maggior parte dei toni si trova nelle ombre, presenteranno un istogramma spostato verso il lato sinistro (immagini Low Key), mentre immagini in cui la maggior parte dei toni si trova nelle alte luci, presenteranno un istogramma spostato verso il lato destro (immagini High Key).

Idem se scatto delle foto con predominanza del colore nero (low key). Se la mia intenzione è fotografare una scritta bianca su un muro nero, mi dovrò aspettare un istogramma schiacciato a sinistra. Come prima, non si tratta di un errore ma di una semplice scelta artistica.

Nell’immagine di seguito sono infine riportate due immagini realmente errate: la prima e la terza, come si può facilmente valutare ad occhio, hanno realmente problemi di sotto e sovraesposizione. Una correzione sarebbe l’ideale per permettere lo scatto di una foto che si avvicini di più alla realtà.

By: Robert – CC BY 2.0, By: David DeHetre – CC BY 2.0, By: Dennis Götz – CC BY 2.0

Istogrammi e contrasto

Gli istogrammi possono fornirci anche informazioni immediate circa il contrasto presente nella fotografia:

nelle tre immagini qui sopra si può facilmente notare come il contrasto vada diminuendo man mano che ci spostiamo verso destra. Di conseguenza, anche l’istogramma di assottiglia: più è stretto l’istogramma meno contrasto è disponibile nell’immagine.

In pratica, quando scattiamo, dobbiamo tenere in conto anche questo fattore e cercare di evitare che l’istogramma sia troppo concentrato ma al contrario si espanda quanto più possibile.

Istogrammi a colori

Gli istogrammi fino a qui visti sono in bianco e nero e, come detto, misurano i toni dei singoli pixel su di una scala di grigi che varia a 0 a 255.  Alcune macchine fotografiche e tutti i principali software di fotoritocco permettono però di visualizzare anche un istogramma in tricromia: rosso, verde e blu (RGB). Un istogramma del genere ha due funzioni: la prima è la stessa dell’istogramma in bianco e nero, la seconda è permettere la valutazione della sovra o sottoesposizione sui singoli colori.

L’istogramma qui sopra riportato presenta una corretta distribuzione dei pixel ed è evidente una predominanza di toni scuri e tendenti al blu. Probabilmente abbiamo fotografato il cielo o il maree probabilmente in una giornata con poca luce.

Istogrammi di luminanza

Oltre agli istogrammi di cui abbiamo parlato fino ad ora, ne esiste un ulteriore chiamato istogramma di luminanza. Questo tipo di istogramma è più accurato degli istogrammi RGB nel descrivere la distribuzione della luminosità percepita o “luminosità” all’interno di un’immagine. La luminosità tiene conto del fatto che l’occhio umano è più sensibile alla luce verde rispetto alla luce rossa o blu. L’istogramma di luminanza tiene quindi maggiormente in considerazione la componente verde, al fine di fornirci un’informazione più vicina a quanto il nostro occhio vede.

Come è prodotto un istogramma di luminanza? In primo luogo, ciascun pixel viene convertito in modo da rappresentare una luminosità sulla base di una media ponderata dei tre colori in quel determinato pixel. Questa ponderazione presuppone che il verde rappresenti il 59% della luminosità percepita mentre i canali rosso e blu rappresentano rispettivamente solo il 30% e 11%. Una volta che tutti i pixel sono stati convertiti in luminosità, viene realizzato l’istogramma della luminanza che conta quanti pixel sono disponibili ad ogni differente livello luminosità.

Nota tecnica: A rigor di termini, questi istogrammi dovrebbero davvero essere chiamati “istogrammi di luminosità.” Purtroppo, i termini “luminanza” e “luminosità” sono spesso usati come sinonimi anche se descrivono aspetti diversi dell’intensità luminosa. La luminanza si riferisce alla quantità assoluta di luce emessa da un oggetto per unità di superficie, mentre la luminosità è la quantità di luce “emessa” da un oggetto e percepita da un osservatore umano.

Di seguito il parallelo tra due istogrammi, RGB e di luminanza, relativi alla stessa immagine:

P.S. se vi trovate dinanzi ad un istogramma frastagliato, probabilmente vi ritrovate dinanzi ad una foto manipolata (si sono persi alcuni toni nello schiarire o nello scurire una foto, avviene spesso quando si lavora su di un JPG) o siete dinanzi alla foto scattata da una macchina fotografica di bassa qualità.