Upplýsingar í histogrami

ins og komið hefur fram er stafræn mynd niðurstaða mælinga á birtu. Milljónir punkta (Pixla) eru á smá flögu aftan við linsuna og sendir hver þeirra niðurstöðu mælinga á þeirri birtu sem fellur á þá meðan myndin er tekin.

Þessar niðurstöðu eru tölur á bilinu 0 til 255 eða 256 mismunandi tölur. Það eru sem sagt mögulegt að tákna 256 mismunandi birtustig í venjulegri 8 bita stafrænni mynd. (Tölur eru táknaðar með tveimur táknum í tölvu 0 og 1. 8 bitar eru 8 stafa tala með þessum táknum. Hægt er að raða 0 og 1 á 256 mismunandi vegu í 8 stafa tölu.)

Í skóla þá var kennt að búa til graf. Við fengum dæmi um bekk þar sem ákveðinn fjöldi fékk einkunina 10 og bið bjuggum til súlu sem sýndi þann fjölda. Þá gerðum við súlu fyrir þá sem höfðu 9 og síðan 8 osfr.  Þá drógum við línu á toppa súlnanna og fengum línurit. Þetta er hægt að gera við tölurnar í stafrænni mynd á lágréttu línunni eru tölurnar 0 til 255 og á þeirri lóðréttu er fjöldi af hverri tölu. Ég hef sett hérna á vefinn nokkrar myndir af slíkum gröfum. Grafið sýnir ekki hvar á myndinni talan er frekar en að grafið um einkunnir sýndi hvar nemendurnir sátu í bekknum. Á stafrænni mynd eru milljónir talna og því verða lenda margar mælingar á sömu tölu.

Við köllum þessi gröf histogröm. (histogram á ensku).

Ef við skoðum fyrsta grafið þá eru engar mælingar næst endapunktunum. 255 er hvítt og 0 er svart. Ef vantar þá punkta og þá sem næstir eru þá vantar bæði hvítt og svart í myndina. Það þýðir að minni mismunur er á milli bjartasta og dekksta punktsins en eðliegt er. Oftast skapar þetta flata mynd sem vantar andstæður. (anstæða milli birtu og skugga eru litlar).  Myndin verður ekki falleg.

Í betri myndvinnsluforritum er stilling sem kallast level. Ég ætla ekki að reyna að þýða það vegna þess að öll slík forrit eru á erlendum málum. Level er histogram með þremur stillimöguleikum. Hægt er að færa tvo punkta sem  staðsettir eru í upphafi þannig að annar er lengst til vinstri á histograminu og hinn er lengst til hægri. Ef við færum þessa punkta að þeim stað þar sem fyrstu punktarnir sjást hvoru megin á grafinu Þá segjum við forritinu að þessir punktar eigi að vera annars vegar hvítt og hins vegar svart. Ef við lokum og opnum aftur hefur teygst úr grafinu og nú nær það endapunkta á milli. Bilið milli talna er orðið meira og þannig eru meiri andstæður milli ljóss og skugga. Myndin poppast upp. Ef við veljum sjálfvirkan contrast þá verður niðurstaðan svipuð.

Ef við færum punktana inn á grafið þá detta þeir punktar út sem eru nær jaðrinum en tilfærður punktur. Þeir punktar sem þannig detta út verða vanlýstir eða oflýstir og birtast í mynd sem kol svartir eða skjanna hvítir þ.e öll smáatriði hverfa út. Andstæðurnar í þeim punktum sem eftir eru verða meiri. Ef myndin er tekin af einstaklingi í hrauni þá kærum við okkur ef til vill ekkert sérstaklega um smáatriðin í holum í hrauninu og færum sleðann þannig að þau hverfa. Þegar við stillum contrastin þannig sjálf þá getum við gert hluti sem sjálfvirknin ræður ekki við.

Í sumum forritum eins og Photoshop Elements (PE) og Photoshop þá er það þannig að ef maður heldur inni alt takka á meðan punkturinn er færður þá birtist svartur skjár í fyrstu. Þegar punkturinn fer inn á grafið þá lýsast upp þeir hlutar sem detta út við færsluna. Þannig getum við séð nákvæmlega hvaða hlutir brenna út. Birtan sem sést er ekki aðeins hvít. Við sjáum líka liti. Það þýðir að þeir litir brenna fyr út en aðrir og því hugsanlegt að einhver smáatriði sjáist eftir sem áður þó litirnir verði eitthvað brenglaðir.

Með myndunum af sumum histogrömum sjást áhrfi breytingana á myndirnar.

Histogram 1 sýnir mynd af sjávarhelli í Heimakletti. Um hrámynd er að ræða. Ef myndin væri jpeg mynd hefði sjálfvirkni myndavélarinnar aukið contrast og fært endapunktana að punktum A og B. jpeg myndir líta oft betur út fyrir vinnslu en hrámyndir en möguleikar í vinnslu hrámynda er svo miklu meiri. Þess vegna verður hrámyndin miklu betri eftir vinnslu.

Histogram 2 sýnir mynd sem er vanlýst. Um er að ræða sólarlagsmynd og er ekki möguleiki að ná bæði smáatriðum í umhverfinu og sólinni að setjast. Ég taldi sólina vera aðalatriðið og lýsti myndina samkvæmt því. Á histograminu sést að megin hluti punktanna er í dekksta hluta grafsins. Þá er eins og vanti á grafið vinstra megin. Það er rétt. Það vantar öll smáatriði í dökka hlutann eins og áður segir. Ef myndin væri oflýst hallaði grafið sér að hægri jaðrinum.

Á mynd sem heitir Levels 1 birtist histogramið með punktunum sem ég hef rætt um. Þeir eru eins og þríhyrningar sinn í hvoru horni og einn í miðjunni. Ég hef aðeins rætt um þá sem eru í jaðrinum. Ef sá sem er í miðjunni er færður að dökka hlutanum þá lýsisist myndin og ef hann er færður í hina áttina dekkist hún. Breytingarnar ná til miðjubirtunnar og hefur lítil áhrif á dekksta og ljósasta hluta myndarinnar.