چطور هیستوگرام تصویر را در فتوشاپ بخوانیم

 یکی از مهم‌ترین و باارزش‌ترین ابزارهایی که فتوشاپ در کار ویرایش به دست ما می‌دهد، رتوش یا ترمیم تصاویر در histogram است.

در واقع، هیستوگرام‌ها آنقدر باارزش‌اند که محدود به فتوشاپ نمی‌شوند. در خیلی از برنامه‌های ویرایش تصویر دیگر هم هیستوگرام را می‌بینیم، مثل Photoshop Elements، Adobe Lightroom ،Camera Raw، و چیزهای دیگر. خیلی از دوربین‌های دیجیتال امروزی هم قابلیت هیستوگرامِ خیلی راحتی دارند که به ما اجازه می‌دهد نوردهیِ عکس را درست بعد از گرفتن عکس ببینیم! با اینکه خیلی ساده است، اما برای هر کسی که کیفیت عکس‌هایش برایش مهم است تصور زندگی بدون هیستوگرام سخت است.

خب هیستوگرام دقیقا چیست؟ خیلی ساده، هیستوگرام یک نمودار است. می‌دانم، تا اسم «نمودار» را می‌آورم خیلی‌ها خوابشان می‌گیرد، ولی نگران نباشید، این یکی ساده است و کسل‌کننده نخواهد شد. هیستوگرام نموداری است که بازه‌ی رنگسایه‌ی فعلیِ تصویر را نشان می‌دهد. منظورم از «بازه‌ی رنگسایه»، شدت روشنایی تصویر است. هیستوگرام به ما نشان می‌دهد که چقدر از تصویر الان سیاهِ خالص است (تاریک‌ترین حالتِ تصویر)، چقدر از آن الان سفیدِ خالص است (روشن‌ترین حالتِ تصویر)، و چقدر از آن جایی بین سیاه و سفید قرار می‌گیرد. اینجا مهم است که این «سیاه و سفید» را با تصاویر سیاه‌وسفید اشتباه نکنیم. هیستوگرام روی تصاویرِ تمام‌رنگی هم کاملا کار می‌کند، چون اینجا با روشنایی سروکار داریم، نه رنگ (اگرچه می‌توانیم از هیستوگرام برای دیدن شدت روشنایی رنگ‌های معین هم استفاده کنیم، اما این مورد فعلا از بحث ما خارج است.)

چرا باید بازه‌ی رنگسایه‌ی تصویرمان را بدانیم؟ خب مثلا، تا به حال عکسی را دیده‌اید که کمی «بی‌رمق» بوده باشد؟ شاید اصلا عکس خیلی خوبی هم بوده، ولی آنطور که باید توجه شما را جلب نمی‌کرده. یک احتمال این است که، مشکلِ تصویر از کم بودنِ کنتراست بوده، و با استفاده از هیستوگرام خیلی راحت می‌شود مشکل را پیدا کرد. اگر سایه‌های تصویر به اندازه‌ی کافی تیره نباشند، یا روشن‌رنگ‌های تصویر به اندازه‌ی کافی روشن نباشند، هیستوگرام خیلی سریع به ما نشان می‌دهد. هر دوی این مشکل‌ها، باعث کنتراستِ ضعیف می‌شود، اما خوشبختانه هیستوگرام تشخیصِ آن را خیلی آسان می‌کند، و ما می‌توانیم به جای آنکه وقتمان را برای فهمیدنِ مشکل تلف کنیم، خیلی سریع مشکل را رفع کنیم.

یک مشکل احتمالی دیگر که در ویرایش تصویر به آن برمی‌خوریم، این است که بخش‌هایی از عکس آنقدر تیره است که کاملا سیاه شده، یا آنقدر روشن است که کاملا سفید شده. وقتی چنین اتفاقی می‌افتد، جزئیات تصویر در آن نقاط کاملا از دست می‌رود. از نظر فنی، به آن clipping (برشِ) سایه‌ها و روشن‌رنگ‌ها (highlights) می‌گویند، ولی ممکن است به جایش اصطلاحاتی مثل «plugging up» (بستن) سایه‌ها، یا «blowing out» (جارو کردن) روشن‌رنگ‌ها هم بشنوید. ولی با این اصطلاحات کاری نداریم، همه‌ی اینها معنی‌اش یکی است؛ یعنی جزئیات تصویر از دست رفته است.

تشخیص این مشکلات فقط با نگاه کردن به تصویرِ روی صفحه، گاهی کار سختی است، چون چشم ما کلا آنقدر حساس نیست (گرچه می‌توانیم جزئیات سایه‌ها را خیلی راحت‌تر از جزئیات روشن‌رنگ‌ها متوجه بشویم)،‌ولی با نگاهی کوتاه به هیستوگرام تصویر، بلافاصله متوجه می‌شویم که در ویرایش زیاده‌روی کرده‌ایم و باید کمی برگردیم. یا وقتی در حال ترمیم یک عکس قدیمی هستیم، هیستوگرام می‌تواند به ما بگوید که تصویر اصلی خودش بخشی از جزئیات سایه‌ها و روشنایی‌ها را از دست داده، و می‌توانیم از اینجا شروع کنیم. خلاصه اینکه اگر دارید تصویری را ویرایش می‌کنید و بلد نیستید هیستوگرام را بخوانید، کار برای شما و تصویرتان سخت می‌شود.
دیدن هیستوگرام در فتوشاپ

معمول‌ترین جا برای دیدن هیستوگرام در فتوشاپ، توی کادر Levels است، گرچه فتوشاپ از نسخه‌ی CS به بعد یک پالت Histogram اضافه کرد، و در نسخه‌ی CS3 یک هیستوگرام آسان هم به کادر Curves اضافه کرد، ولی در کادر Levels حرفی که هیستوگرام به ما می‌زند را خیلی راحت‌تر می‌فهمیم. در اینجا یک مثال از یک هیستوگرام عادی درون کادر Levels نشان می‌دهم. خودِ هیستوگرام، آن ناحیه‌ی کاملا سیاهی است که شبیه کوه است:
هیستوگرام عکس در کادر levels در فتوشاپ
هیستوگرام همان «رشته کوهی» است که در وسط کادر Levels می‌بینیم.

دلیل آنکه Levels درک هیستوگرام را اینقدر برای ما راحت می‌کند آن است که در کادر Levels درست در زیر هیستوگرام یک نوار درجه‌ی افقی هم وجود دارد. درجه‌ها از سیاهِ خالص در سمت چپ شروع می‌شود و به تدریج روشن می‌شود تا بالاخره به سفیدِ خالص در سمت راست می‌رسد:
نوار گرادیان سایه در کادر levels در فتوشاپ
کادر Levels در زیر هیستوگرام یک نوار مُدرّج هم دارد.

چرا این درجه درک کردن هیستوگرام را ساده می‌کند؟ به خاطر آنکه سطح روشنایی این درجه دقیقا با هیستوگرامِ بالایش منطبق است! هیستوگرام بازه‌ی رنگسایه‌ی تصویر را به ما نشان می‌دهد، که الان بین سیاهِ خالص و سفیدِ خالص پخش شده است. هر چه نمودار هیستوگرام روی سر یک نقطه از نوار درجه، بالاتر برود، آن سطح از روشنایی در تصویر ما بیشتر حضور دارد. هر چه هیستوگرام روی سر یک نقطه از نوار درجه پایین‌تر برود، آن سطح از روشنایی در تصویرِ ما کمتر حضور دارد. اگر نمودار هیستوگرام در نقطه‌ای کاملا صفر باشد، یعنی آن سطح از روشنایی در تصویر کلا وجود ندارد.

مثلا، اگر به گوشه‌ی چپ هیستوگرام نگاه کنیم، فقط مقدار خیلی کمی از هیستوگرام در آنجا دیده می‌شود. این ناحیه در گوشه‌ی چپ، نماینده‌ی سیاهی خالص در تصویر است. از کجا می‌دانیم؟ اگر دقیق نگاه کنیم، می‌بینیم که ناحیه‌ی سمت چپ دقیقا روی سر ناحیه‌ی سیاهِ خالص در درجه‌ی پایینی است. از آنجا که نمودار هیستوگرام در آن نقطه خیلی پایین است، می‌فهمیم که سیاهی خالص در تصویر ما خیلی کم است:
سمت تیره هیستوگرام در فتوشاپ
ناحیه‌ی سمت چپ هیستوگرام به ما نشان می‌دهد که چقدر از تصویر سیاهِ خالص است.

اگر به گوشه‌ی راست نگاه کنیم، می‌بینیم که نمودار در آنجا حتی پایین‌تر است. در واقع، تقریبا چیزی در آنجا نیست. ناحیه‌ی گوشه‌ی راست، نماینده‌ی سفید خالص است، و باز هم به راحتی این را از مقایسه‌ی آن با نوار درجه‌ی پایینی می‌فهمیم. از آنجا در سمت راست نمودار تبدیل به خط باریکی می‌شود، می‌فهمیم که سفیدی خالص در تصویر ما تقریبا وجود ندارد:
سمت روشن و سفید هیستوگرام در فتوشاپ
گوشه‌ی سمت راست هیستوگرام نشان می‌دهد چقدر از تصویرِ ما سفیدِ خالص است.

شاید سیاهی خالص یا سفیدی خالص کم داشته باشیم، ولی در باقی هیستوگرام بین سیاه و سفید نمودار کاملا برجسته می‌شود، که یعنی مقدار زیادی اطلاعات در این سطوح روشنایی داریم. باز هم، اگر نقاط اوج نمودار را با سطوح روشنایی نوار درجه در زیرشان مقایسه کنیم، دقیقا می‌بینیم که این نواحی تصویر چه سطح روشنایی‌ای دارند:
نواحی تیره و روشن هیستوگرام طبق گرادیان سایه
هیستوگرام نشان می‌دهد که بخش خیلی بزرگی از اطلاعات تصویر، در سطوح روشنایی بین سفید و سیاه هستند.

بدون آنکه حتی به خود تصویر نگاه کنیم، با دیدن هیستوگرامش می‌فهمیم که عکس نوردهیِ خوبی داشته، و جزئیات تصویر به خوبی در درجات مختلف روشنایی پخش شده‌اند، و از آنجا که مقدار نمودار در دو گوشه‌ی چپ و راست خیلی کم است، می‌فهمیم که سایه‌ها و روشن‌رنگ‌ها به سیاهی و سفیدی خالص برش نخورده‌اند، که یعنی در این نقاط جزئیات از دست نرفته است.

برای مقایسه، در اینجا مثالی از هیستوگرامِ یک تصویر دیگر داریم که سایه‌هایش clip یا برش خورده‌اند. دقت کنید که چقدر از نمودار در گوشه‌ی چپ جمع شده، و درست روی سرِ سیاهیِ خالص در نوار پایین، نقطه‌ی اوجِ خیلی بلندی قرار دارد. این به خوبی نشان می‌دهد که جزئیات تصویر در سایه‌ها از دست رفته، چون بیشترش تبدیل به سیاه خالص شده است. حالا یا با نوردهی ضعیف، یا اسکن بی‌کیفیت، یا اینکه در ویرایش تصویر آن را زیادی تیره کرده‌ایم:
سایه‌های برش خورده در هیستوگرام فتوشاپ
هیستوگرام نشان می‌دهد که حجم بزرگی از اطلاعات تصویر، در گوشه‌ی چپ قرار دارد، که معمولا یعنی جزئیات سایه‌ها از دست رفته است.

اینجا قرار نیست مشکل را حل کنیم. فقط می‌خواهیم نگاهی به خود هیستوگرام بیاندازیم، و یاد بگیریم که بفهمیم درباره‌ی تصویر به ما چه می‌گوید، و یاد بگیریم مشکلات احتمالی مثل برش خوردنِ سایه‌ها در هیستوگرامِ بالا را تشخیص بدهیم.

این هم یک مثال دیگر از هیستوگرام تصویری که دقیقا مشکل مخالف قبلی را دارد. در این هیستوگرام، روشن‌رنگ‌ها برش خورده‌اند، که یعنی در بخش‌های روشن‌رنگ جزئیات از دست رفته، چون تبدیل به سفید خالص شده است. باز هم، این ممکن است به خاطر نوردهی زیاد، اسکن بد، یا زیاده‌روی در نور دادن به تصویر در موقع ویرایش باشد:
روشنه‌های برش خورده در هیستوگرام فتوشاپ
هیستوگرامی که وجود اطلاعات زیادی در گوشه‌ی راست نشان می‌دهد،
معمولا یعنی جزئیات روشن‌رنگ در تصویر از دست رفته است.

بدون هیستوگرام خیلی راحت ممکن است آنقدر دیر متوجهِ از دست رفتن جزئیات در سایه‌ها یا روشن‌رنگ‌های تصویر بشویم، که دیگر نشود کاری کرد. اما با هیستوگرام، مثل آن است که فتوشاپ در حین کارِ ما حواسش به تصویر هست، و در هر نقطه‌ای درباره‌ی مشکلات احتمالی به ما اخطار می‌دهد.

بعد، نگاه باز هم دقیق‌تری به هیستوگرام می‌اندازیم تا ببینیم آیا چیزی به اسمِ هیستوگرامِ «ایده‌آل» یا «بی‌نقص» وجود دارد یا نه!
۲۵۶ سطح روشنایی

اگر در کادر Levels درست زیر سمت چپ و سمت راست هیستوگرام را نگاه کنیم، دو عدد می‌بینیم، صفر در سمت چپ و ۲۵۵ در سمت راست. هیستوگرام دقیقا ۲۵۶ سطح روشنایی مختلف از سیاه تا سفید به ما نشان می‌دهد، که عدد صفر سیاه خالص است و ۲۵۵ سفید خالص، و این هم به خاطر آنکه تصاویر استاندارد ۸ بیتی دارای ۲۵۶ سطح ممکن برای روشنایی هستند (مثلا تصویری که به‌صورت فایل JPEG ذخیره شده، یک تصویر ۸ بیتی است). اینکه اعداد از صفر تا ۲۵۵ می‌روند و نه از ۱ تا ۲۵۵ هم دلیل دارد، چون با اینکه من و شما معمولا شمارش را از ۱ شروع می‌کنیم، کامپیوتر (و برنامه‌ی کامپیوتری مثل فتوشاپ) شمردن را از صفر شروع می‌کند:
256 سطح سایه و روشنایی در هیستوگرام تصاویر 8 بیتی
هیستوگرام ۲۵۶ سطح روشنایی نشان می‌دهد، که صفر سیاه خالص است و ۲۵۵ سفید خالص.

اگر به بالای هیستوگرام دقیق نگاه کنیم، می‌بینیم که نرم نیست. بیشتر از پستی‌بلندی‌های کوچک ساخته شده، که هر کدام نوکِ یک ستونِ سیاهِ باریک است. اگر آنها را بشماریم – البته با فرض اینکه هیستوگرام از چپ به راست پیوسته باشد – دقیقا ۲۵۶ ستون پیدا می‌کنیم، که هر کدام نماینده‌ی یک سطحِ روشنایی متفاوت است. هر چه تعداد پیکسل‌هایی که در یک سطحِ روشنایی در تصویر داریم بیشتر باشد، ستون آن سطح بالاتر می‌رود. این تصویری بزرگ شده از هیستوگرام است تا بشود راحت‌تر دید:
تصویر بزرگ شده هیستوگرام با 256 سطح سایه و روشنا
ظاهر «رشته کوهی» هیستوگرام، در اصل از ۲۵۶ ستون مشکی عمودی تشکیل شده است.

فراموش نکنید که بین هیستوگرام و تعداد واقعیِ پیکسل‌های تصویر، تناسب ۱:۱ یا یک به یک وجود ندارد. بیشتر تصاویرِ دیجیتالِ امروزی چندین میلیون پیکسل دارند، و اگر ادوبی می‌خواست همه‌ی آنها را در هیستوگرام بچپاند، برای دیدنش باید چندین مانیتور را کنار هم می‌چیدیم! بنابراین، هیستوگرام صرفا یک نمای کلی به ما می‌دهد که در هر سطح روشنایی نسبت به باقیِ سطوح روشنایی، چقدر پیکسل داریم. و همین‌طور دقت کنید که حتی اگر در فتوشاپ در حالت ۱۶ بیتی کار کنید، که تعداد سطوح روشنایی ممکن را از ۲۵۶ سطح به ۶۵،۵۳۶ سطح می‌رساند، باز هم هیستوگرام همین ۲۵۶ سطح را نشان می‌دهد، به همین دلیلِ ساده که چنان هیستوگرامِ بزرگی در صفحه (یا حتی ده‌ها صفحه!) جا نمی‌شود.
افسانه‌ی هیستوگرامِ ایده‌آل

خیلی از مردم می‌پرسند که آیا هیستوگرامِ ایده‌آل یا بی‌نقص وجود دارد؟ جلوتر، درباره‌ی اولین هیستوگرامی که دیدیم گفتم که مثالی از یک هیستوگرام «عادی» است، اما در واقعیت، چنین چیزی وجود ندارد. هر تصویری شکل خودش را دارد، که یعنی هیستوگرامِ متفاوت خودش را هم دارد. هیستوگرام هیچ شکلِ ایده‌آلی ندارد که بگوییم اگر آن شکلی شود عالی است. در واقع، وسواس زیاد درباره‌ی شکل هیستوگرام هم خوب نیست. هیستوگرام باید راهنما باشد، نه هدف. مهم‌ترین چیز، خودِ تصویر است. هیستوگرام فقط به ما نشان می‌دهد که با چه تصویری سروکار داریم، و چه مشکلاتی الان در آن وجود دارد (نوردهی کم، نوردهی زیاد، و از این قبیل). و اگر در حال کار حواسمان به هیستوگرام هم باشد، کمک می‌کند که در ویرایش زیاده‌روی نکنیم و جزئیات مهم تصویر را از دست ندهیم. ولی کلا همیشه باید موفقیت تصویر را بر اساس خودِ تصویری که می‌بینیم قضاوت کنیم، نه شکل هیستوگرامش.

بیایید مثالی بزنم تا ببینید هیستوگرام تصاویر مختلف تا چه حد ممکن است فرق داشته باشد. این عکس را در نظر بگیرید:
عکس شب تیره در فتوشاپ
مثالی از یک تصویر نسبتا تیره.
 
یک عکس شبانه مثل عکس بالایی، ذاتا تیره است، یا دست‌کم تیره‌تر از عکس‌های معمولی که وسط عصر گرفته‌ایم. بیایید هیستوگرام چنین عکسی را ببینیم:
هیستوگرام یک عکس شبانه تیره در فتوشاپ
هیستوگرام به ما نشان می‌دهد که بیشتر تصویر از طیف‌های تیره‌تر تشکیل شده است.

می‌بینید که بیشتر هیستوگرام به نیمه‌ی چپِ بازه‌ی روشنایی رفته است، که یعنی بیشتر تصویر تاریک است و طیف‌‌های روشن‌تر خیلی کم وجود دارند. تصاویری مثل این را معمولا تصاویر low-key می‌گویند، چون ذاتا تیره هستند. در واقع، در این مورد، جهش بزرگی در سمت چپ هیستوگرام وجود دارد، که یعنی بخش قابل توجهی از این عکس سیاهِ خالص است. حالا، چیزهایی که تا اینجا یاد گرفتیم به ما می‌گوید وجود این حجم از سیاهیِ خالص مشکل دارد، چون یعنی جزئیات تصویر در سایه‌ها از دست رفته است، اما مثل بیشتر جاها در زندگی واقعی، این قاعده هم استثنا دارد. در این عکس، از آنجا که گیاهانِ جلوی عکس قرار است در برابر نور ماه تبدیل به سایه شوند، پس منطقی است که در تصویر سیاهیِ خالص زیاد داشته باشیم. اگر این عکس را طوری ویرایش کنیم که نمودار هیستوگرامش متعادل‌تر شود، کار اشتباهی کرده‌ایم.

 

این منظره‌ی زمستانی تقریبا نقطه‌ی مقابل تصویر قبلی است. اینجا همه چیز روشن است و نقاط تیره‌ی خیلی کمی دیده می‌شود. هیستوگرام این عکس اینطوری است:
هیستوگرام منظره روشن زمستانی در فتوشاپ
این هیستوگرام نشان می‌دهد که بیشتر تصویر از طیف‌های روشن‌تر تشکیل شده است.

در این مورد، می‌بینیم که بیشتر هیستوگرام در نیمه‌ی راست بازه‌ی روشنایی افتاده است، که به ما می‌گوید که طیف‌های تیره در این عکس خیلی کم است. در واقع، نه تنها هیچ سیاهیِ مطلقی در تصویر نیست، که حتی چیزی نزدیک به سیاهیِ خالص هم در عکس نیست. تصاویری مثل این را معمولا high-key می‌گویند چون ذاتا روشن هستند. باز هم، اگر تلاش کنیم این عکس را طوری تنظیم کنیم که هیستوگرامش وسط‌تر بیاید، کار اشتباهی کرده‌ایم چون خود عکس خراب میشود.

هروقت که روی صفحه‌ی ال.سی.دی دوربین دیجیتال هیستوگرام ببینید، یا از آن برای تنظیم نوردهی در Camera Raw استقاده کنید، یا از آن برای بهبود کنتراست تصویر با Curves استفاده کنید، یا از طریق Levels رنگسایه‌ی کلی را درست کنید، یا فقط در حین کار نیم‌نگاهی هم به پالت Histogram داشته باشید، بهتر این نکته را درک خواهید کرد که هیستوگرام واقعا چقدر لازم است.