هيستوگرام دوربين : رنگ و درخشندگي
اين ياداشت بمنظور درك بهتر چگونگي و كيفيت تغييرات مؤلفه هاي درخشندگي و رنگ در يك تصوير و همچنين چگونگي تفسير ميزان اين مؤلفه ها با استفاده از نمودار هاي هيستوگرام تصوير مورد نظر مي باشد .
در ادامه يك تصور با چند نمودار هيستوگرام در كنار آن - كه به احتمال زياد تابحال با آنها مواجه شده ايد - را ملاحظه مي كنيد. در ادامه نمودارهاي RGB ,Luminosity , colour Overlay در كنار تصوير اصلي و نمودارهاي Red , Green , Blue دركنار تصوير متناظرشان نشان داده شده اند .تصاوير سياه و سفيد كنار هر يك از رنگهاي اصلي قرمز ، سبز و آبي نمايانگر ميزان و شدت و همچنين چگونگي پراكندگي رنگ مورد نظر در سرتاسر تصوير مي باشد . با ديد ويژه و دقيق تر مي توانيم به چگونگي تغييرات روشنايي كل تصوير با توجه به تغيير هر رنگ پي برده و همچنين تاثير اين رنگ ها بر روشنايي تصوير در نواحي مختلف آن را ملاحظه نمائيد .
 |
convert to luminosity |
|
| انخاب: |
قرمز |
سبز |
آبی |
تمام رنگ ها |
 |
نمودار هيستوگرام درخشندگي تصوير
نمودار هيستوگرام درخشنگي در توصيف و درك توزيع روشنايي تصوير( Luminosity ) از نمودار هيستوگرام سه رنگ اصلي ( RGB ) دقيق تر مي باشد . لازم به ذكر است كه چشم انسان در مواجهه با درخشندگي هايي كه دريافت مي كند به نور سبز نسبت به نور هاي آبي و قرمز حساسيت بيشتري نشان مي دهد . با نگاهي دوباره به تصاوير فوق - مرتبط باهر يك از رنگ ها - درمي يابيم كه ميزان شدت نور سبز داراي بيشترين سهم در روشنايي موجود در تصوير رنگي كامل مي باشد . اين مساله در قياس نمودار هيستوگرام درخشندگي رنگ سبز نسبت به رنگ هاي ديگر كاملا مشهود است .با بررسي شكل ذيل و درنظر گرفتن افزايش تدريجي و پي در پي روشنايي ،و از آنجائيكه بسادگي با افزايش هر يك از سه رنگ اصلي بايد همان شدت رنگ متناظر با هر يك از مربع مستطيل هاي كوچك موجود - درشكل - حاصل شود ،درمي يابيم كه پيش بيني صحيح درخشندگي امكان پذير است .
| تاريك ترين |
 |
روشن ترين |
نمودار هيستوگرام درخشندگي چگونه بوجود مي آيد ؟ در ابتدا هر پيكسل تبديل مي شود بطوريكه نمايانگر ميزان درخشندگي مبتني بر ميانگين وزني هر سه رنگ موجود در آن پيكسل باشد . با توجه به درخشندگي موجود فرض مي شود كه سهم رنگ سبز 59% و سهم هريك ازكانال هاي رنگي قرمز و آبي بترتيب 30% و 11% مي باشد . اگر هر پيكسل را يك مؤلفة روشنايي فرض نمائيم ، از محاسبة تعدادي (فراواني) پيكسل ها در هر سطح روشنايي نمودار هيستوگرام درخشندگي براي تصوير مورد نظرار هيستوگرام درخشندگي براي هر يك از كانال هاي رنگي بدست مي آيد - به همين روشن نمودار هيستوگرام درخشندگي براي هر يك از كانال هاي رنگي - بدست مي آيد .
* نكتة فني : اگر بخواهيم در معني لغات دقيق شويم ، در واقع اين نمودار ها را بايد نمودار "luminosity histograms" اطلاق نمائيم .متاسفانه در نرم افزارهايي نظير فتوشاپ از واژه هاي " luminance " به مفهوم روشنايي و " luminosity " به مفهوم درخشندگي ،به اشتباه و جابجا استفاده شده است ؛درصورتيكه هركدام به وجه متفاوتي از مفهوم شدت نور را شامل مي شوند . " luminance " روشنايي به ميزان مطلق نوري كه از واحد معيني از يك جسم ساتع مي گردد ، درصورتيكه" luminosity " درخشندگي به ميزان روشنايي كه از يك جسم به چشم يك بيننده (انسان) مي رسد اطلاق مي گردد .
يك اختلاف مهم در ثبت محاسبات فوق وجود دارد اين است كه در نمودار هيستوگرام درخشندگي اطلاعاتي از محل قرارگيري هر پيكسل رنگي نيز ثبت مي گردد ولي در نمودار هيستوگرام سه رنگ (RGB) اين اطلاعات وجود ندارد .نمودار هيستوگرام سه رنگ از اطلاعات سه نمودار هيستوگرام مستقل بدون درنظر گرفتن مكان و رنگ هر كدام از پيكسل ها تشكيل شده است . جهت توصيف اين نكته از يك تصوير دركنار دو نمودار كاملا متفاوت كه در ادامه ملاحظه خواهيد كرد استفاده شده است .
تصوير فوق از تكه هايي با رنگ هاي مشخص ( قابل تفكيك با چشم ) تشكيل شده است . درداخل هرتكة رنگي حداكثرشدت رنگي بدست آمده 255 مي باشد ، بنابراين هر يك از تكه ها شامل داراي پوشش رنگي كاملا مشخصي هستند و فقط آن رنگ را شامل مي شوند . هرچند تصوير شامل پيكسل هاي مشخصا سفيد رنگ نمي باشد،داراي نمودار هيستوگرام سه رنگ نسبي خوبي مي باشد بطوريكه اگر اين تصوير يك عكس بود،قطعا عكسي با نوردهي زياد قابل توجهي محسوب مي گرديد . چونكه نمودار هيستوگرام سه رنگ با در نظر گرفتن تكه هاي هر سه رنگ در همان مكان نمي باشد .
نمودار درخش ندگي با نمايش دادن هيچ پيكسلي در هرنقطه درمجاورت روشنايي كامل داستاني بكلي متفاوتي را بيان مي كند . اين نمودار همچنين داراي سه نقطة اوج - يك نقطة اوج به ازاي هر رنگ كه داراي تكه هاي قابل توجه است - مي باشد . چون مقادير رنگ هاي موجود در اين تصوير عمدتا آبي و سپس قرمز و كمترين آن نيز سبز مي باشد ، ارتفاع نقاط اوج منسوب به هر كدام از اين رنگها با توجه به مقاديرشان در نمودار بوضوح قابل تشخيص مي باشد . توجه داشته باشيدكه موقعيت هاي افقي مرتبط با هر يك از نقاط اوج در اين نمودار با ميزان درصد فراگيري ميانگين وزني محاسبه شدة روشنايي ( 59% و 30% و 11% ) مطابقت دارد .
بنابراين كداميك بهتر است ؟ اگر تكه هاي رنگي براي ما اهميت دارند نمودار هيستوگرام سه رنگ بوضوح آنرا به ما مي نماياند درصورتيكه نمودار هيستوگرام درخشندگي نيز منافاتي با آن ندارد . از طرف ديگر نمودار هيستوگرام درخشندگي صراحتا به ما نشان مي دهد كه هيچ پيكسلي در مجاورت نقاط كاملا روشن يا كاملا تاريك وجود ندارد . هر يك از نمودار ها كاربرد خود را دارا مي باشند ، اما بايد از آنها در يك مجموعه استفاده نمود .اغلب دوربين هاي ديجيتال فقط داراي نمودار هيستوگرام سه رنگ ميباشند ،اما آگاه باشيد كه اين يك نقص محسوب مي گردد . اما بعنوان يك قاعدة كلي بايد پذيرفت كه براي تصاويري با رنگ هاي كاملا مشخص ( قابل متمايز ) و با شدت زياد نمودارهاي هيستوگرام سه رنگ و درخشندگي داراي تفاوت مي باشند .بدقت توجه داشته باشيد كه زمانيكه موضوع عكس شما در ساية آبي رنگ كلي واقع شده باشد،شما بندرت قادر خواهيد بود تا تكه هاي پوشيده شده در كانال رنگي آبي را در نمودار هيستوگرام درخشندگي ببينيد .
نمودار هيستوگرام رنگي
ازآنجائيكه نمودارهاي هيستوگرام سه رنگ و درخشندگي از هر سه كانال رنگي استفاده مي كنند، نمودارهاي هيستوگرام جداگانه اي براي هر يك از اين رنگ ها وجود دارد كه نمايانگر روشنايي پخش شده آن رنگ در سرتاسر تصوير مي باشد .در هر صورت داشتن نمودارهاي هيستوگرام به ازاي هر كانال رنگي مي تواند مفيدتر باشد .
| کانال های قابل رؤیت : |
قرمز |
سبز |
آبی |
تمام رنگ ها |
درخشندگی |
|
 |
| View Histogram: |
RGB |
Luminosity |
|
گلبرگهاي گل قرمز درتصوير فوق نور را مستقيما از خورشيد مي گيرند ، اگر ساير مناطق تصوير در نمودار هيستوگرام باقي بمانند ؛رنگ قرمز آن مي تواند پوشش داده شود . مناطقي كه با كانال هاي رنگي جداگانه پوشش داده مي شوند ، تمام بافت ها پوشيده شده از آن رنگ منحصر بفرد را از دست خواهند داد .اما اگر اين مناطق توسط دو رنگ ديگر پوشش داده نشده باشد، ممكن است هنوز بافت هاي درخشاني از آن باقي مانده باشد .پوشش جداگانة رنگ ها اغلب مورد ايراد نيست ، تا زمانيكه هر سه رنگ پوشش داده شوند؛اگرچه همه چيز به آنچه كه شما مي خواهيد بيان نمائيد بستگي دارد .
اگر منطقه اي توسط يك كانال رنگي منحصربفرد پوشش داده شود ، نمودار هيستوگرام سه رنگ نيز مي تواند آنرا نشان دهد ؛ اما نميتوان تشخيص داد كه اين پوشش از يك رنگ منحصرفرد بوده يا از سه رنگ . هيستوگرام رنگي اين خاصيت را بزرگنمايي مي كند و بوضوح نع پوشش را نيز نشان مي دهد .در جدول فوق تصاوير به تفكيك كانال هاي رنگي و سه رنگ و روشنايي تصوير نشان داده شده است . توجه داشته باشيد كه شدت تغييرات در مناطق مجاور رنگ هاي كاملا مشخص كانال هاي رنگي پخش شده در كل تصوير چگونه است . از وجود رنگ هاي كاملا مشخص ( قابل تمايز با ساير رنگ ها ) دراين تصوير نمودارهاي هيستوگرام سه رنگ و درخشندگي كاملا متمايزي حاصل شده است .
منابع : http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/histograms2.htm
ترجمه : جابر يزدانخواه كناري
