如何判断一张照片的曝光是否完全准确

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      谈到曝光，我想，我必须得讲直方图了。首先，我们来了解一下直方图。
有的人可能会说：什么？直方图？我打接触相机的时候就会用了，这个有什么可讲的？好吧，等我讲完了你再讲这番话也不迟。
以这幅图片为例：

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教程编号:134726 作者：他山之眼 出处：知乎

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先介绍一下直方图最基础的知识吧。
直方图的横轴从左到右表示亮度的越高，纵轴从下到上表示像素越多。亮度从0—255。 ? ? ? ? ? 0表示黑，255表示白，如果某个地方的峰越高，表示在这个亮度下的像素越多。
拿这个直方图来说，它的分布是非常均匀的，说明各个亮度区间的像素分布是很均匀的。
弄懂了上面这几句话，你对直方图就有了一个最基本的了解了，但实际上直方图的东西还有很多很多。我问一个问题：两个直方图完全一样的图片，两幅图片的画面就一定是一样的吗？
答案当然是NO，因为直方图它记录的是像素的亮度信息，换言之，我们把上面所有的像素都不改变，只是改变它们的相对位置，直方图一点儿都不会改变，但画面内容可能就脱胎换骨了。
理解上面这一点很重要，对于我们理解直方图的本质有很大帮助。
好吧，上面的都是一些人尽皆知的知识，下面的才是我要讲的。

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回到这幅图。这幅图右边有?色阶，数量，百分比?这几个参数，它们的含义是什么呢？
大家打开直方图，把你的鼠标放在直方图的某个位置，就会出现这三个参数，它们分别代表：
色阶：指针所在地方的亮度，即从０—２５５的某个值。数量：在这个亮度下的像素值，比如上面这幅图的意思就是在１３８这个色阶下，有１９１５个像素。百分比：当前色阶在整个色阶中的位置。

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好吧，上面这个还有进阶的知识。
当你按住鼠标左键往右拉的时候，你会发现它们有变化。



色阶：你选取的色阶的范围，比如上面这个就是从１１５到２１６这个范围的色阶。
数量：在这个范围下的像素总数。等等，有人会说，这个照片的像素总数才２０７２８４，怎么这个范围下的像素就有２２７７２８呢？这不是自相矛盾吗？
非常好的观察力，因为我是选的ＲＧＢ通道，像素总数是要乘以三的，后面我会专门讲到各个通道的。
百分比：这里的百分比就不是位置的百分比了，而是你选取的范围的像素在整个像素中的百分比。

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好吧，经过上面的学习，你又进一步了解了直方图了，但还不够，还有更复杂的。



继续拿出这幅图，左边还有几个参数，平均值，标准偏差，中间值，像素。
这几个参数的含义是什么呢？
平均值：平均值越高，照片整体就越偏亮，以128为中间值。
它的算法是：图像的亮度总值÷图像像素总数。拿上面这幅图为例，它的平均值是１１７，离１２８很近是吧，所以曝光属于正常型的。
标准偏差：标准偏差是统计学名词。一种量度数据分布的分散程度之标准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度。标准偏差越小，这些值偏离平均值就越少，反之亦然。标准偏差的大小可通过标准偏差与平均值的倍率关系来衡量。
标准偏差公式：样本标准偏差S = Sqrt[(∑(xi-x拔)^2) /（N-1）]，公式中∑代表总和，x拔代表所采用的样本x的均值，^2代表二次方，Sqrt代表平方根。

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好吧，上面这些都不重要，我们需要知道的是标准偏差与照片画面的关系。
标准偏差越大，画面对比越明显，反之亦然。
中间值：将图像所有像素的亮度值通过从从小到大排列后，位置在最中间的数值。即将数据分成两部分，一部分大于该数值，一部分小于该数值。（如果有偶数个像素，就有两个位于中间的数，取前面的一个）
中间值的意义在于从另一个侧面来反映画面的整体亮度，是否是过曝或欠曝。它与平均值互补，不过没有平均值准确，具体缘由自己体会。
像素：这个不多讲了，大家都很熟悉的。
看完并理解上面这些，你对直方图应该是有一个比较全面的理解了，不过，想要真正理解直方图还需要一些知识。



通道里面分为很多种：ＲＧＢ，红，绿，蓝，明度，颜色。首先，我们要明白直方图里面的数量和像素不是同一个概念，当我们选择ＲＧＢ通道的时候，最大数量值＝像素值×３。而当我们选择其他通道时，最大数量值＝像素值
举个例子：
在ＲＧＢ通道下，色阶为一百时，数量为３１１９
在Ｒ通道下，色阶为一百时，数量为９４５
在Ｇ通道下，色阶为一百时，数量为１６１０
在Ｂ通道下，色阶为一百时，数量为５６４
你会发现，ＲＧＢ通道下的数量值为Ｒ＋Ｇ＋Ｂ得出来的。
也就是说ＲＢＧ通道实际上是把Ｒ，Ｇ，Ｂ各个通道的数值相加得到的。
而像素是什么？我们是把ＲＧＢ三种颜色最后混合而成的颜色看成一个颜色，这就是我们所说的像素，相信你可以理解为什么在单Ｒ，Ｇ，Ｂ通道下最大数量值＝像素值了。
同理，ＲＧＢ通道和明度通道也不一样。
这是ＲＧＢ通道：



这是明度通道：



也许你会有疑问，直方图不就是反映亮度信息的吗？为什么ＲＧＢ通道和明度通道下的直方图还不一样呢？这是计算方法导致的。
明度统计的是每个像素的复合值，而像素的亮度值的计算方法为：30%×R+59%×G+11%×B
这里又与前面的像素相对应了，像素是一个复合值，看了前面这么多，相信各位也有些晕了…?坚持住，关于直方图还有最后一点儿内容。

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我以红色通道的直方图来讲一下。



大家看到这个直方图能想到什么？说明红色信息主要分布在中间和暗部，亮部分布不多，单个通道的直方图信息对于我们调色和纠正色偏有很大的作用。
最后再讲一下直方图的高速缓存级别。这个是什么意思呢？先看一下图吧。



这是缓存级别为３



这是缓存级别为１
我就不去讲它的计算原理了，我就直白的讲一下：
缓存级别越高，直方图生成的越快，但越不准确（简单讲一下原理，缓存级别越高，它就不会去计算每一个像素的值，而是将几个像素合并为一个像素计算）。如果你需要讲缓存级别改为１，点击右上角的三角形就行了。

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直方图对于我们理解曝光有很大的帮助！
比如：



这一幅明显是过曝的照片。



这一幅明显是欠曝的照片。



哇，这一幅曝光正好，高光低光皆有，是正确的曝光。
好吧，如果你信了我上面的话，说明你还是没有了解到直方图的本质。正如我前面所讲的，直方图它记录的是像素的亮度信息，换言之，我们把上面所有的像素都不改变，只是改变它们的相对位置，直方图一点儿都不会改变，但画面内容可能就脱胎换骨了。
一定要记住这句话：直方图它记录的是像素的亮度信息，其他什么都不代表。
曝光准不准确，与亮度分布是否均匀没有必然联系。

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上面三幅直方图对应的图片是：









上面这点就是直方图的局限性，直方图只反映亮度信息，其他什么都不代表，与曝光正确与否也没有必然联系。
前面提到了直方图的局限性，我之所以要先讲局限性，是要让大家不要过于迷信直方图，不要在头脑中形成什么样什么样的直方图才是曝光准确的，什么样的直方图则不是曝光准确的。

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那么直方图到底该怎么用呢？
答案是结合拍摄环境用。
直方图在摄影中的作用是显而易见的，特别是在阳光强烈看不清屏幕的情况下，你很难判断曝光是否准确，这时候结合直方图就能对曝光作一个大概的判断了。
对于结合拍摄环境使用的具体一点儿就是：比如你在拍雪景的时候，你硬要低光和中间调都有大量像素，一般情况下是不现实的。再比如，你在拍乌云的时候，你硬要高光部分有大量像素，一般情况下这也是不现实的。
你要结合你所处的拍摄环境对直方图的形态有一个大概估计，而不是盲目的追求低光，中间调和高光都有像素，当然这需要一定的摄影经验的积累。一个常用的快速提高方法就是，看一些典型环境下的照片的直方图。






对于以上这两幅照片，大家能明显感觉到不同，但不同之处在哪里呢？这时候我前面讲的直方图的知识就派上大用场了。

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下面分别是两幅图片的直方图：






平均值：第一幅略高。证明第一幅的平均亮度要高一点儿，不过这点儿差距基本上不太影响画面效果。
标准偏差：第二幅明显高，这意味这什么？意味着第二幅照片的画面对比效果更强烈。
中间值：一样的。
再观察直方图本身：第一幅的直方图更窄，特别是阴影部分的像素明显较第二幅更少，为了更加准确的得到结果，我们对像素进行计算。






大家可以看到：第一幅色阶从0—70（低光）的数量为61701，百分比为6.01。而第二幅为92054，百分比未8.96，明显第二幅低光部分的像素更多，且在画面中所占比例更大，再看一下蓝色通道：






明显第二幅蓝色通道的像素分布范围更广，无论是低光还是高光都比第一幅多，这也就是为什么第二幅的天空比第一幅蓝的原因。
以上内容是对我之前讲的直方图知识的一个运用，如果熟练掌握了的话，对于调色和识图（识别后期手段）是很有帮助的。那么怎么用直方图来判断曝光呢？
以这幅图片为例，这是在白天拍的风景，它的平均值为145，为正常范围。直方图是连续的没有间断，证明亮度变化平缓，符合白天风景的特征。标准偏差正常，其实标准偏差并没有一个固定的标准，它可以作为你校对处理前后图片的一个参考数据。低光，中间调，高光的百分比正常，符合白天风景的特征。
蓝色通道平均值为178，因为蓝色主要集中于天空，所以较整体水平偏高，也属正常。
另：对于曝光这种东西本来就不适宜将其完全数据化，没有一个绝对的正确曝光值。不是说平均值一定要为多少，百分比一定为多少，直方图一定要怎样才是曝光准确，它只是一个参考，是一个工具。
曝光是否准确还要结合你的拍摄意图来判断。比如你想拍LOMO，这时候你就不能用正常的标准偏差来衡量了，因为LOMO的标准偏差普遍较高。比如你想拍日系，你也不能用正常的平均值来衡量，因为日系的平均值普遍较高，因此，曝光是否准确一定要结合你的拍摄意图来进行讨论。
最后，多相信自己的眼睛，如果自己喜欢，哪怕在别人看来曝光可能不准，也随它去吧！
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别扯什么直方图了，直接看照片，主体暗部有细节，亮部不发白，这就曝光正确了！

张龙华

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