直方图是干什么用的（直方图的好处）【百科全说】

直方图本身只是个统计工具，用来了解各通道阶值的分布情况，其最大的用处是用于PS理论的研究。而图像调整本身是一种艺术与科学性并存且的工作或者说行业，主要依据还是人类的视觉，如果过度依赖直方图只会误入歧途。

网络上有很多神化直方图的教程，甚至还有些人说修图不开直方图就是不专业，直方图只是一个统计工具。开不开直方图并不重要，也不能代表专业不专业！下面的文章或许能解答你的疑惑，文章来自教我Photoshop理论的老师雪拂心尘大姨。

认识直方图

1、直方图的坐标系

直方图的横轴代表0—255共 256个色阶，其长度为256个象素；直方图的纵轴代表与每个色阶值相对应的色阶数量。

需要说明的是，直方图纵轴高度尽管为固定的100象素，但其单位高度所代表的色阶数量却是动态变化的。这种变化主要是为了使各个不同色阶的数量都有一定的显示精度，也正因为如此，才导致了凤兮老师所说的直方图“顶头”和“砍头”一说。

因此，对于两幅不同图象，直方图的视觉高度之间没有可比性，绝不能通过两幅图象直方图视觉高度的高低来判断色阶数量的多少。纵然是在同一幅图像中，遇到直方图被“砍头”的情形时，“砍头”部分的色阶视觉高度之间也没有可比性。

当然，这并不是说在不同图象之间或同一图象中被“砍头”的色阶之间无法进行比较，事实上，通过查看各个色阶数量的统计数据依然可以进行相对比较。

2、直方图的类型

直方图有如下几种类型：

（1）R、G、B直方图

三个颜色通道单独的色阶直方图。

任意一个单色通道直方图中，其色阶总数与整个图象的象素总数相同。

（2）RGB直方图

复合通道的直方图。将R、G、B三个颜色通道直方图进行简单累加（求和）而成。这样，数量总和将是整个图象象素总量的3倍。

（3）亮度直方图

这里所说的“亮度”是指YUV颜色模式中的亮度Y，即305911所定义的亮度。

在亮度直方图中，亮度色阶的总数也与整个图象的象素总数相等。

（4）颜色直方图

颜色直方图是CS中新增的一种直方图。可以看成是复合通道直方图的另一种表现形式。它是将三个颜色通道分别用原色显示并用滤色混合的方式叠加（注意：是叠加而不是累加）到一起。其色阶总数与整个图象的象素总数也具有三倍的关系。

3、直方图的统计数据

需要说明的是，当图象中没有选区时，直方图面板中的统计数据是以图象中所有象素为基准，当图象中有选区时，直方图面板中的统计数据是以选区内的象素为基准。

（1）平均值

指所有色阶值的算术平均值，用来衡量色阶值的平均水平，该值越大，说明色阶值整体较大，图象越亮；反之，该值越小，说明色阶值整体较小，图象也越暗。可用公式表示如下：

平均值（I）=所有色阶色阶值的总和（∑L）/所有色阶的总数（N）

也可以理解为以所有色阶总数为总权重的所有色阶值的加权平均值。

需要说明的是，对于RGB直方图而言，所有色阶总数为图象象素总数的三倍。

（2）中间值

将所有色阶按色阶值的大小从大到小依次排成一列。设色阶的总数为N，那么，当N为偶数时，中间值为（N/2）位置所对应的那个色阶值；当N为奇数时，中间值为[（N 1）/2]位置所对应的那个色阶值。与平均值类似，中间值也是用来衡量色阶值的总体大小，但代表性似乎没有平均值强。

显而易见，中间值一定是现有色阶值中的一个，而平均值却不一定。

（3）标准偏差

设色阶的平均值为I，色阶总个数为N，各个色阶分别为L1，L2......LN，那么，标准偏差为：

{[（L1-I）2 （L2-I）2 ……（LN-I）2]/（N-1）}^(1/2)

很显然，标准偏差是指各个色阶值以平均值为基准的离散程度。该值越小，说明色阶越集中，色阶的分布范围越小，色阶之间的反差和对比也越小；反之，该值越大，说明色阶越分散，色阶的分布范围越大，色阶之间的反差和对比也越大。

（4）象素

指整个图象或图象中某一选区内的实际拥有的象素总数。

（5）色阶

当光标在直方图中移动时，“色阶”指的是光标所在位置的色阶值；当在直方图中拖拉框选时，“色阶”指的是所框选的色阶值范围，起止色阶之间以三个点号分隔。如23…67等。

（6）数量

当光标在直方图中移动时，“数量”指的是小于或等于当前色阶值的象素数量；当光标在直方图面板中拖拉框选时，“数量”指的是框选范围内的象素数量。

（7）百分位

当光标在直方图中移动时，“百分位”是指小于或等于当前色阶值的色阶数量占色阶总数量的百分比；当光标在直方图中拖拉框选时，“百分位”是指框选范围内色阶数量占色阶总数量的百分比。

（8）高速缓存级别

如果高速缓存级别为1，则各个统计数据是基于全部象素得出的；如果高速缓存级别为2，则各个统计数据是基于全部象素的1/4得出的；如果高速缓存级别为3，则各个统计数据是基于全部象素的1/16得出的。等等。

高速缓存级别高，则生成直方图速度快，但精度相对较低；高速缓存级别低，则生成直方图速度相对较慢，但精度相对较高。

当直方图面板中出现惊叹号标记时，则意味着直方图使用了高速缓存（即高速缓存级别不是1级），此时单击该惊叹号标记或其上的旋转标记可强制直方图按1级高速缓存刷新，以获得最精准的直方图。

4、直方图的“范围”选项

直方图的“范围”共有三个选项，分别是“整个图象”、“选中的图层”、“复合图象调整”。前两个自不必多说，最后一个“复合图象调整”是针对调整图层而言的。

当图象中有调整图层时，该选项由灰显不可用变为可用，指调整图层发生作用时图象的直方图情况。但进一步分析可知，如果调整图层没有与其下的图层组成剪贴蒙板，那么，其直方图与“整个图象”选项的效果将完全一样。当调整图层与其下的图层组成剪贴蒙板时，“复合图象调整”将忽略其它所有图层，而只显示剪贴蒙板中的两个图层所形成的直方图。

由此可见，“复合图象调整”只有在图象中有调整图层并且与其下的图层组成剪贴蒙板时才有实际意义。

5、直方图的断口与修复

直方图的断口是指直方图中色阶之间不连续，呈篱笆状的情形，这种情形也叫做断阶。

断阶现象主要是由图象调整过程中色阶范围的扩展造成的。这种色阶范围的扩展不仅是指色阶全局范围的扩展，也包括色阶局部范围的扩展。理论上讲，对于一幅原本属于连续调的图象，这种色阶的不连续将导致图象的色调不连续，进而影响图象的整体效果。

但事实上，由于人眼的分辨能力有限，轻微的断阶现象是不会对人眼的视觉效果产生影响的。这也就是说，对于不太严重的断阶，没必要去刻意修复。事实上，只要色阶之间重新进行运算，这些断阶现象就会消除。

比如，改变图象大小、调整饱和度、改变颜色模式等，甚至保存之后再打开，原来的断阶现象已经没有了。这主要是因为图象在保存时都要依据一定算法进行压缩所致。以上这些方法也正是所谓修复色阶断口的方法。

与色阶范围的扩展相应的是色阶范围的压缩。事实上，对于色阶局部范围的扩展，一定会伴有局部色阶范围的压缩。当色阶的范围压缩时，将会造成色阶的合并，色阶的合并在直方图上的表现就象在山顶上扎出的篱笆一样。

6、直方图到底有什么用？

直方图给我们提供的是图象中色阶分布状况的信息，通过这些信息，我们可以对图象的色调及色彩有一个初步的了解，进而为我们的图象调整服务。

直方图本身是无所谓好坏的，它只是一个很客观的信息统计工具，忠实地记录了图象中色阶的分布状况。

需要说明的是，在PS所支持的多种颜色模式中，只有位图模式没有直方图，其它模式都有相应的直方图。但不管哪种颜色模式，在直方图中都是以与RGB模式相对应的色阶来显示或统计相关信息的。

直方图是干什么用的（直方图的好处）

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