L'Istogramma : uno strumento spesso poco utilizzato

Leggendo vari messaggi sul forum mi é sembrato di capire che il concetto di istogramma non sia completamente chiaro a tutti e che il suo uso sia piuttosto limitato. L'articolo che segue vuole quindi illustrare cosa l'istogramma ci mostra così da poter imparare ad utilizzarlo al meglio.
 
Per ragion di chiarezza esso é suddiviso in più parti: una é relativa al tono, una al contrasto, una alla luminosità ed infine una al colore.
 
Ovviamente, tutto quello che qui verrà scritto, si applica all'immagine già sviluppata (es. .JPG) e non all'immagine RAW la quale non é ancora una vera immagine finita. Questa affermazione deve farvi capire che l'istogramma mostrato dalla vostra fotocamera é quindi funzione delle "impostazioni", al contrario dell'immagine RAW che ne é indipendente.
 
Saper interpretare il grafico fornita dall'istogramma é probabilmente una delle cose più importanti quando si opera con le immagini digitali. Un istogramma può difatti indicare se la vostra immagine é stata correttamente esposta, se é piatta o é contrastata e quali impostazioni danno il miglior risultato.
 
Come più volte abbiamo detto, ogni pixel di un'immagine a colori é il risultato della combinazione dei tre colori primari rosso, verde, blu (RGB). Nelle immagini che normalmente trattiamo (.JPG , .TIF) ognuno di questi colori é rappresentato con un insieme di 8 bit che permette di rappresentare un valore numerico compreso nell'intervallo da 0 a 255.
 
Cominciamo quindi subito con il dire che l'istogramma RGB non é altro che un grafico rappresentate per ogni singolo valore 0..255 il conteggio di quanti pixel siano presenti. In pratica, l'asse delle X rappresenta i valori da 0 a 255, mentre l'asse delle Y indica per ogniuno di questi velori quanti pixel sono presenti.
 
Anche se esistono vari tipi di istogramma, essenzialmente essi hanno la stessa struttura di quello riportato qui sotto :
 
 

 
 
 
 
IL TONO
 
La regione dell'istogramma dove sono presenti i maggiori valori di luminosità é chiamata "Regione Tonale".
 
Occorre tenere ben 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 é quindi solo una rappresentazione grafica della "Regione Tonale" che, a sua volta, é funzione della scena che il fotografo ha voluto riprendere.
 
 
 
 

 
 
L'esempio qui sopra riportato rappresenta un'immagine in cui la "Regione Tonale" é molto vasta e le varie freccine riportano sull'istogramma le varie zone della foto. E' abbastanza facile notare che questa foto contiene pochi toni medi, ma é piena di ombre e alte luci; tutto questo si traduce in un istogramma che ha dei valori molto alti nella regione di destra e di sinistra e pochi al centro.
 
Spesso però l'illuminazione non é così estremamente diversa come nell'esempio precedente e condizioni di illuminazione uniforme, assieme ad una corretta esposizione, producono un istogramma che ricorda piuttosto una curva "Gaussiana", ovvero una curva con un picco centrale (toni medi) che gradualmente scende ai bordi (alte e basse luci).
 
Conferma di quanto appena detta può essere la foto che segue in cui, fatta salva la piccola area della vetta dei palazzi illuminati dal sole, l'illuminazione é piuttosto uniforme e genera un istogramma simile a quello sopra descritto :
 
 

 

 

 
 
 
 
LOW KEY e HIGH KEY
 
Anche se la maggior parte delle immagini (specialmente se scattate in modalità "auto") avranno un istogramma come sopra indicato, 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 (e le definiremo con il termine inglese Low Key), mentre immagini in cui la maggior parte dei toni si trova nelle alte luci, presenteranno un istogramma spostato verso il lato destro (e le definiremo con il termine inglese High Key).
 
 
 
 

 

 

 
 
Prima di scattare una foto sarebbe quindi buona norma chiedersi se essa può essere classificata Low-Key o High-Key questo ... per evitare errori di esposizione se si utilizza la modalità "auto".
 
La fotocamera legge difatti la "luce riflessa" e non la "luce incidente" e quindi gli é difficile valutare la luminosità assoluta del soggetto. Usando dei sofisticati algoritmi, essa cerca di aggirare questa limitazione e stima (ripeto, se si opera in modalità "auto") quale sia la corretta esposizione (ovvero quella in cui la luminosità media é disposta nella zona dei "toni medi") con il rischio di ottenere ... i seguenti risultati
 
 

 

 
 
E' importante osservare che immagini che dovrebbero essere "High-Key" producono, in modalità "auto", immagini normalmente sottoesposte (e quindi normalmente recuperabili in post-produzione, anche se a discapito del rapporto segnale/rumore), mentre quelle "Low-Key" producono immagini normalmente sovraesposte con il rischio di perdita di dettagli (dettagli non più recuperabili neanche in post-produzione poiché "bruciati").
 
E' altresì importante notare che le suddette affermazioni sono molto più valide se si lavora in .JPG che non in modalità RAW, dove errori di +/- 1.5 step possono comunque essere recuperati (ricordando che il + implica sempre un peggioramento del rapporto segnale/rumore).
 
Onde evitare tutto questo, é buona norma, specialmente con scene che possono rientrare nella classificazione di quelle "Low-Key" o "High-Key", non demandare l'esposizione agli automatismi della fotocamera, ma regolare manualmente i valori, aiutandosi magari proprio con ... l'istogramma !
 
 
 
IL CONTRASTO
 
Un altra indicazione che l'istogramma ci può dare é relativa al "contrasto" dell'immagine.
 
Il contrasto é un'indicazione della differenza di luminosità fra le zone chiare e scure di una scena. Istogrammi "larghi" indicano una scena con un contrasto significativo, mentre istogrammi "stretti" indicano meno contrasto. Le foto prese nella nebbia avranno probabilmente un basso contrasto, mentre quelle prese sotto luce del sole avranno probabilmnete un più alto contrasto.
 
 

 

 
 
E' ovvio che l'istogramma di una scena con contrasti misti (zone molto contrastate, zone mediamente contrastate e zone poco contrastate) altro non é che la somma degli istogrammi delle varie zone (cosa non esaminabile sulla fotocamera, ma fattibili con programmi tipo Paint Shop Pro o Photoshop).
 
Riprendiamo la foto usata poco più su ed esaminiamola in sezioni :
 
 

 
 
La parte alta é ovviamente una zona con forte contrasto e produce un istogramma piuttosto largo e piatto; la sezione centrale é invece una zona a basso contrasto e produce un istogramma alto e stretto; la parte in basso invece é una zona a medio contrasto.
 
L'immagine nel suo complesso fornise un istogramma che é circa la somma dei tre istogrammi (in realtà é una media ponderata )
 
 

 
 
 
 
Affrontiamo ora altri due tipi di istogramma ovvero quelli relativi alla luminosità ed ai colori e delle loro differenze all'interno della stessa immagine. Difatti, anche se l'istogramma RGB é quello più utilizzato, gli altri possibili istogrammi ci permettono un analisi di alcuni particolari importanti.
 
Cominciamo con analizzare un'immagine e vediamo i vari istogrammi :
 
 

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... analizzando in dettaglio anche i tre canali fondamentali (R,G,B ) :
 
 

 
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LUMINOSITA'
 
Gli istogrammi di "luminosità" permettono una "descrizione" della luminosità percepita di un immagine in modo molto più preciso degli istogrammi "RGB". Essi difatti considerano che l'occhio umano é più sensibile alla luce verde che alla luce rossa o blu.
 
Se si osserva attentamente l'esempio sopra riportato é difatti possibile vedere che l'istogramma del verde é quello che di gran lunga pesa di più nella creazione dell'istogramma della luminosità generale il quale, ovviamente, più approssima quello del verde
 
Bene, ma allora come viene calcolato l'istogramma della "luminosità" ?
 
Prima di tutto ogni singolo pixel viene calcolato in base al "valore ponderato" di luminosità di ogni singolo colore così da rappresentare una "media ponderata". Il "valore ponderato" viene assegnato considerando che il verde rappresenta il 59% della luminosità che noi percepiamo, mentre il rosso rappresenta il 30% ed il blu l' 11%.
 
Una volta poi che tutti i pixel sono stati convertiti ed hanno assunto un determinato valore, essi vengono disposti, come al solito, sul grafico valore/quantità.
 
Una differenza molto importante, da tenere presente, tra l'istogramma di "luminosità" e quello "RGB" (differenza facilmente comprensibile da quanto sino qui detto) é che, mentre l'istogramma di "luminosità" tiene particamente conto della "posizione" di ogni singolo pixel di colore, l'istogramma "RGB" calcola separatamente i tre canali e poi li somma algebricamente.
 
Questo ultimo punto può sembrare un po' complesso, ma cerchiamo subito di chiarirlo con un immagine preparata ad-hoc esaminando il suo istogramma "RGB" e quello di "luminosità":
 
 
 
 

 

 
 
Come é ben visibile, la suddetta immagine contiene molte zone di colore puro. All'interiore di ogni zona di colore puro, l'intensità di vari punti raggiunge il massimo di 255, così che tutte le suddette zone hanno un "taglio" (in inglese clipping) su quel colore.
 
Nonostante questa immagine non contenga nessuna area "bianca" bucata, l'istogramma di RGB mostra chiaramente una situazione di "taglio" forte, cosa che, fotograficamente, dovrebbe indicare una situazione di forte sovraesposizione ! Tutto questo accade perché l'istogramma RGB non tiene conto del fatto che i tre colori non raggiungono mai il valore massimo di 255 nello stesso posto !
 
Ben differente é la situazione che ci mostra l'istogramma di "luminosità" !
 
Prima di tutto si noti l'assenza di pixel nell'area di "luminosità" piena (tutto a destra) e nell'area dell'assenza di luminosità (tutto a sinistra), fatto dovuto alla mancanza di zone con sovrapposizione dei tre colori, di aree bianche e di aree nere, poi si osservi che sono chiaramente mostrati i tre picchi dei tre differenti colori.
 
Si noti infine che la posizione orizzontale relativa ad ogni picco é conforme alle percentuali usate nel calcolo della "media ponderata" con la quale viene calcolato ogni singoo pixel della luminosit?: 59%, 30% e 11%.
 
 
 
Ok, chiarite le differenze ... quale dei due é meglio usare ??? Come al solito non esiste una risposta univoca, ogniuno dei due é utile per differenti scopi.
 
 
Nel caso fossimo interessati ai "tagli" di colore, l'istogramma "RGB" ci avvertirebbe immediatamente dell'evento, mente quello della "lumnosità" non ci indicherebbe nulla di anormale; d'altra parte l'istogramma della luminosit? ci indica chiaramente assenze di neri o di bianchi e le luminosità ponderate dei vari colori.
 
Entrambi sono utili a seconda delle circostanze ... fate solo attenzione a non confonderli tra loro !
 
 
 
COLORE
 
Bene, eccoci arrivati all'ultimo istogramma che esamineremo, quello per singolo colore.
 
Gli istogrammi per singolo colore hanno una utilità pratica quando si volgli esaminare eventuali "tagli" (clipping) di un determinato colore (immagini con un colore bucato), specialmente se quel colore riveste una particolare importanza nel contesto della foto che stiamo effettuando.
 
Prendiamo come esempio la seguente immagine :
 
 

 
 
Chiaramente il colore "rosso" é molto importante e dall'osservazione dell'istogramma RGB : ... non sembrerebbero esserci problemi.
 
Esaminiamo invece singolarmente l'istogramma del "canale del rosso" : ... é chiaramente visible una sovraesposizione del rosso fino al "taglio" !
 
I petali rossi dei fiori, direttamente esposti alla luce del sole sono sovraesposti (bucati), mentre il resto della foto é correttamente esposto.
 
Un esame dell'istogramma "RGB" non rileva quindi alcun errore, mentre l'esame di quello relativo al canale del Rosso rileva il taglio e quindi la perdita di dettagli proprio in ciò che é il soggetto principale della nostra foto !
 
 
 
Vediamo un altro caso pratico ... foto di un soggetto fortemente illuminato in ambiente buio (teatro, concerto, ecc.) :
 
 

 
 
Se esaminiamo l'istogramma RGB non notiamo particolari tagli alle alte luci e la nostra foto sembra correttamente esposta, eppure ... eppure ci sembra che ci sia comunque qualche cosa che non va ... la pelle (la cui tonalità rientra particolarmente nel Rosso) é, in alcune parti, piatta, senza dettagli !
 
Esaminando l'istogramma del canale del Rosso scopriamo il perché ... un forte taglio sulle alte luci ... ovvero proprio sulle zone più illuminate del nostro soggetto !
 
Se quest'esame fosse stato fatto al momento dello scatto avremmo potuto correggere l'esposizione ed ottenere una foto ben esposta già in fase di scatto ... a casa é troppo tardi ... quello che é stato tagliato é stato tagliato e non ci sono più i dettagli per cui ... é impossibile recuperare la foto anche post-producendola (se la foto fosse stata scattata in RAW probabilmente sarebbe stata recuperabile ... sempre entro certi limiti ! ).
 
 
 
Con questo si conclude la carrellata sugli istogrammi.
 
Spero che quanto esposto possa chiarire un po meglio cosa i vari istogrammi rappresentano e quando é più conveniente l'uso dell'uno rispetto all'uso di un altro.
 
Come ho già precisato all'inizio, ricordo che l'istogramma mostrato dalla fotocamera risente delle impostazioni ed é relativo all'immagine "sviluppata" in camera. Chi lavora in RAW avrà quello che chiamiamo "negativo digitale" che poi potratrà trattare, via software, come meglio crede.
 
 
Questo però non significa che l'istogramma prodotto dalla fotocamera non sia utile anche per chi lavora in RAW !
Il fatto di lavorare in RAW non esime il buon fotografo da scattare la foto "correttamente" e non di pensare "... tanto corrego poi tutto nella fase di sviluppo" poiché, anche se il RAW é molto tollerante, non permetterà comunque di ottenere una foto perfetta da una foto grossolanamente sbagliata e/o eccessivamente sovraesposta/sottoesposta !
 
Infine, come ultima cosa, vorrei segnalare che, mentre TUTTI questi istogrammi sono possibili con programmi tipo Photoshop, Paint Shop Pro, ecc. ecc. , non tutti sono disponibili sulle varie fotocamere, anzi, normalmente é disponibile solo quello RGB e quelli dei singoli colori, mentre é assente quello relativo alla luminosità. Fatene buon uso !!!
 
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