画像を変換する場合ヒストグラムとトーンカーブはよく使われますが、その意味はわかりにくいと思いますので説明を加えたいと思います。
ヒストグラムは通常上図のような曲線で表され曲線は画像の中に各RGBの0から255までの各値の点がどのくらいの頻度で現れているかを表しています。
たとえば曲線のaの位置はRGBの値の大きさがbでaから右に水平にいったcのくらいの頻度だけあるということを表しています。
上の画像のヒストグラムですが、全体に左に寄っています。これは全体に暗い画像を現しています、またヒストグラムの幅が狭い、つまりコントラストが小さいということが分かります。
これを色相フィルタを使って明るくしたものが下の画像です。
全体に明るくなりました。ヒストグラムは元の形のまま右にシフトしています。
ヒストグラムを見てもこの状態で失われたデータは有りませんつまり画質の低下は無いことが分かります。
下の画像はこの画像のコントラストを上げた画像です。
画像全体にメリハリがつきました。ヒストグラムは横の幅が広がりダイナミックレンジが広がっています。
ヒストグラムを見てもこの状態でも失われたデータは有りませんつまり画質の低下は無いことが分かります。
余談デジタルカメラの考察
世間では混同されて解釈される場合がありますがダイナミックレンジとは上図のように画像の一番暗い値から一番明るい値の幅をいいます、下図のようにカメラの特性上の直線部分の入力光量と出力が比例する範囲を許容範囲(Latitude)といいます。
このダイナミックレンジとは別にカメラなどで正常に撮影できる最小の光量から正常に撮影できる最大の光量までの範囲を許容範囲(Latitude)といいます。デジタルカメラなどはフィルムを使うカメラに比べ一般的にこの許容範囲は狭いのが多い。この許容範囲が狭いと露出調整がシビアに要求され正しく露出を調整しないと全体が白く飛び易くまた黒く潰れ易い。実際のデジタルカメラでは銀塩カメラ同様にこの許容範囲内のみ使われるわけではなく許容範囲外も使われている。
直線部分は光量と出力が比例するので正常に撮影されるが曲線部分は光量と出力は比例しないのでコントラストや彩度も落ちる、色も多少正常ではなくなると思われる。
ついでなので蛇足になるが実際のデシダルカメラは実際は上図のような直線部分は恐らく無く下図のように全て曲線部分のみなのかも知れない。中央部分のみ直線に近いということか??(^^;;あくまでもこれは勘ですが、よく当たるんですよね。
下図をみて頂ければ分かる人には分かると思いますが許容範囲外の画像は光量に対して出力が比例しませんので正確な色になりません。一般には見分けることができる人は少ないかもしれませんが。
もし仮にデジタルカメラのCCDの特性曲線が上図のように直線部分が少ない或いは無いとすれば厳密には正確な色は期待できないことになります。
再びトｰンカｰブに戻って
またトーンカーブは私は変換曲線とも呼んでおりこの曲線の形によって様様に画像を変換することができます。例えば上の曲線ではbの値を持つ点はbから上に昇りaの地点から水平に右に行ったcの値に変換されます。
各RGBの0から255の値を持つ画像の各値は全てこんなふうに変換されるわけです。
トーンカーブを描く例
元画像
