Manuale alla fotografia digitale: 6.5 Istogrammi

In breve: 

La teoria dietro l'istogramma

L’istogramma RGB di una foto digitale non è altro che una rappresentazione grafica di quanta luce hanno “catturato” i fotosensori della fotocamera e conseguentemente quanto luminosi (per i tre canali rosso, verde, blu) sono i corrispondenti pixel dell’immagine digitale. In sintesi, serve a rappresentare indirettamente come la luminosità si distribuisce nella scena fotografata.

Come si calcola tutto questo? Ogni pixel viene creato dalla combinazione dei tre canali RGB, ciascuno dei quali può assumere un valore variabile tra 0 e 255 (assumiamo per comodità di lavorare con immagini a profondità colore di 8 bit). Valutando l’istogramma di un singolo canale dobbiamo immaginare che l’asse orizzontale vada da 0 a 255 (dall’assenza di quel colore alla sua piena “luminosità”) e che per ognuno di questi valori in verticale ci sia una indicazione di quanti pixel dell’immagine effettivamente lo “possiedono”. L’istogramma RGB complessivo si basa sullo stesso principio, ma applicato alla somma dei valori R, G e B: mira quindi a dare una indicazione della distribuzione della luminosità totale (su tutta la gamma delle frequenze luminose) della scena.

In realtà non riesce del tutto correttamente in questo compito, come spieghiamo più avanti, ma la rappresentazione dell’istogramma RGB è comunque sufficiente per le esigenze più comuni.

Dopo aver parlato di tempi e diaframmi chiudiamo questo primo approccio all’esposizione affrontando gli istogrammi. Quest’ultimi sono i grafici che riportano la distribuzione dei livelli di luminosità. Rappresentano i valori che vanno da 0, ombra assoluta, a 255, luce assoluta; tra questi due valori prendono posto le ombre, i mezzitoni e le luci. Valutare l’esposizione di una foto tramite istogramma è un metodo più sicuro, anche se meno intuitivo, che farlo tramite schermo lcd della macchina. Approssimando molto le cose si può dire che un'esposizione corretta viene rappresentata da un istogramma che copra tutti i valori di luminosità con una distribuzione che ricorda il profilo di una catena montuosa.

Una foto sottoesposta sarà invece rappresentata da una coda sulla destra, mancano le componenti chiare dell’immagine.

Una foto sovraesposta sarà un picco a destra oppure una profonda valle tra due picchi appuntiti, mancano le informazioni relative alle ombre.

Valutare in questo modo gli istogrammi è veritiero quando ci si trova in condizioni standard, quando stiamo riprendendo una scena con una buona distribuzione di luci, ombre e mezzi toni.

Capita spesso di fare foto corrette con una forte percentuale di ombre, di luce oppure con il soggetto molto contrastato rispetto allo sfondo, allora l’istogramma potrà sembrare strano, come se si fosse esposto in modo scorretto; attenzione, non tutti i 255 valori di luminosità danno sempre un contributo discreto! Verifichiamolo attraverso un esempio:

Questa foto della luna, visualizzata tramite Photoshop è affiancata dal proprio istogramma ottenuto tramite il comando Livelli, guardando l’immagine noterete immediatamente che lo sfondo è scuro, nero, un’ombra piena. Difatti, in corrispondenza del valore zero è presente un picco estremamente appuntito, indica che la foto possiede una percentuale molto elevata di quel valore di luminosità, o se vogliamo giocare sulle parole, “una percentuale molto elevata di quel valore d’ombra”!! 

E’ presente una discreta distribuzione di mezzi toni ma mancano pressoché totalmente le alte luci, se dovessimo valutare l’istogramma senza sapere a quale condizione è riferito si direbbe che la foto è stata sottoesposta e che le ombre sono state bruciate. In realtà l’esposizione è corretta, il fondo scuro spiega lo spike in corrispondenza delle ombre, le alte luci mancano poiché la luna riflette la luce praticamente come il grigio neutro al 18%; per esporre correttamente è bastato seguire la regola del 16: a 100 iso, f-16 ed il tempo di 1/100.

Come regola generale è bene evitare che l’istogramma della foto presenti delle code, uno dei primi passi da effettuare in post-produzione è proprio quello di tagliare queste code tramite il comando livelli, quello che succede è che si riduce la gamma dinamica dell’immagine, spesso questo è impercettibile ed anzi, migliora la qualità della foto aumentandone il contrasto ma è bene non abusarne per non incorrere nella posterizzazione. L’istogramma di una foto cui siano stati modificati i livelli di luminosità e contrasto è facilmente identificabile, per semplificare le cose si può dire che diventi più rado:

Confrontate con l’immagine precedente e notate l’aumento del contrasto. Le code sono state tagliate, il valore di luminanza di destra viene normalizzato a 255, quello di sinistra viene normalizzato a 0, l’immagine ha perso parte delle proprie sfumature. 

Anche se verificare la foto visualizzandola sull’LCD può sembrare più comodo, è bene imparare ad interpretare l’istogramma poiché restituisce delle informazioni dettagliate che non avremmo modo di ottenere tramite un piccolo schermo da due o tre pollici affetto dai disturbi derivati dalla posizione e dalla luce ambiente. 

In conclusione, un esercizio utile per rendersi conto del limite al quale ci si può spingere è quello di fare diversi scatti dello stesso soggetto variando la profondità di campo oppure cercando di utilizzare tempi di scatto sempre più lunghi. Utilizzate l'istogramma per verificare l'esposizione ed esercitatevi a scattare a mano libera cercando di ridurre il mosso ed il micromosso.

Piccolo inciso, per chi vuole approfondire. 

Giova (con nostalgia) a tal proposito ricordare che il Sistema Zonale di Ansel Adams prevede undici zone con differenti valori di luminosità in una qualsiasi situazione ci possiamo trovare a fotografare, che sia una spiaggia sotto il sole o il palcoscenico di un teatro, ossia i differenti valori di luminosità possono essere limitati in un intervallo di circa 10 STOP o livelli, ed ogni stop ha luminosità doppia rispetto al precedente. 

Nessuna pellicola riesce a coprire questa gamma dinamica, come è percepita dall'occhio umano, in quanto una buona pellicola b/n ha una Gamma Dinamica che riesce a coprire circa 7 livelli, mentre generalizzando circa 5 ne copre la Gamma Dinamica del sensore digitale (tranne rari casi, che fanno sì che ritrattisti e paesaggisti ad esempio preferiscano la lenta Fuji S3 o S5...). 

Le undici zone del sistema zonale sono: 

Zona 0 

Nero pieno nella stampa; base della pellicola più il velo 

Zona I 

Nero non strutturato: soglia di esposizione del negativo 

Zona II 

Nero strutturato 

Zona III 

Tessuto nero in cui siano visibili le pieghe 

Zona IV 

Ombre nei paesaggi illuminati dal sole e nei ritratti; fogliame scuro 

Zona V 

Grigio medio: cartoncino grigio neutro al 18% 

Zona VI 

Toni della pelle bianca media; ombre sulla neve illuminata dal sole 

Zona VII 

Pelle chiarissima; neve in luce radente 

Zona VIII 

Toni chiari ancora differenziati 

Zona IX 

Bianco non strutturato. Sulla stampa può apparire indistinguibile dalla zona 10 

Zona 10 

Bianco assoluto: base della carta fotografica 

Questi sono idealmente i 5 stop coperti dal sensore e l'istogramma ci mostra come i vari toni, dal nero corvino (0) al bianco chiarissimo (255), contengano informazione, in base a quanto è 'alta' la curva. 

Sono la forma e la posizione dell'istogramma che ci dicono se una fotografia è stata eseguita con una giusta combinazione tempo/diaframma per renderla correttamente esposta: idealmente dovrebbe essere ben centrata, con i valori che scendono gradualmente verso le due estremità. Un istogramma come questo mostra che ombre e luci sono disposte armoniosamente all'interno delle capacità del sensore a questa esposizione. 

Se avete un istogramma schiacciato verso sinistra, verso lo 0, questo indica una predominanza dei toni scuri, ossia una sottoesposizione. I picchi all'estrema sinistra mostrano che i dettagli in ombra sono persi (ombre chiuse). Il problema può essere risolto aumentando l'apertura del diaframma o aumentando i tempi di esposizione. 

Viceversa un istogramma schiacciato verso destra indica un'immagine troppo chiara, sovraesposta. Non vi sono picchi all'estrema sinistra, il che indicherebbe una bruciatura delle alte luci, ma questa non è l'esposizione ideale. Si può rimediare chiudendo il diaframma o usando un tempo più rapido. 

Fin qui l'analisi viene effettuata in macchina al momento della valutazione dell'esposizione. 

In camera chiara, qualsiasi software di fotoritocco può gestire l'istogramma per correggere l'esposizione ed il contrasto dell'immagine (in PhotoShop la finestra di dialogo Livelli).

In questo caso l'immagine non ha una gamma tonale completa, l'istogramma  si spegne al livello 240 circa. 

trascinando i cursori in questi punti si corregge l'esposizione e si otterrà un'immagine migliore e più contrastata. 

Il cursore centrale sotto l'istogramma può essere usato per schiarire e scurire i mezzitoni nell'immagine, anche se per quest'azione si ha un maggior controllo ed efficacia utilizzando la regolazione Curve. Con l'istogramma della finestra livelli, oltre che un istogramma generale RGB si possono valutare gli istogrammi per ciascun canale colore (rosso, verde, blu), andando a correggere i quali si potrà anche regolare leggermente il bilanciamento del colore. 

Infine può risultare utile in alcuni casi lo strumento contagocce presente nella finestra Livelli di PhotoShop, che può essere usato (con accortezza) per definire il punto di bianco, il punto di nero o il grigio medio.