히스토그램 완벽한 노출을 위한 가이드

히스토그램은 오늘날 대부분의 이미지 편집 소프트웨어와 디지털카메라 심지어 스마트폰에서도 찾을 수 있는 도구입니다. 처음에는 이 그래프가 다소 복잡해 보일 수 있기 때문에 이를 활용하지 않고 평소에는 아예 꺼두고 계시는 분들이 많습니다. 

카메라의 LCD는 이미지 프로세싱과정에서 왜곡이 발생하기 때문에 이는 본인이 원하는 적정 노출을 판단하기에는 좋은 방법이 될 수 없습니다. 그래서 오늘은 적절한 노출 선택에 도움을 주는 히스토그램을 보는 방법과 활용에 관한 말씀을 드리고자 합니다. 

히스토그램 보는 방법

그림 a. 히스토그램과 이미지. 노출 히스토그램과 색상 히스토그램

히스토그램이란 이미지 내 밝기(명도) 수준에 따라 픽셀이 얼마 정도 분포하는 가를 나타내는 일종의 막대그래프입니다. 보통의 경우 RGB 히스토그램이 겹쳐진 형태로 확인하지만 그림 a와 같이 채널을 분리하게 되면 보다 세밀한 관찰이 가능합니다.

히스토그램의 가로축(수평축)은 오른쪽으로 갈수록 밝아지는 0(Pure Black)~255(Pure White) 단계의 밝기 값을 나타내며 세로축은  그 밝기 값에 따른 각 픽셀(R, G, B)의 분포(픽셀 수)를 나타냅니다

히스토그램을 봐야하는 이유

서두에 말씀드렸다시피 LCD가 보여주는 결과물로부터의 노출 결정 방법은 이미지 프로세스 과정에서 JPG와 같이 카메라의 개입이 발생한 결과물이므로 촬영 시 정확한 노출과 톤 분포를 판단하기에는 올바르지 못한 방법입니다. 또한 카메라 설정에 따라서 본래의 밝기보다 어둡거나 밝을 수 있습니다. 

"사실 히스토그램도 마찬가지 입니다."

특히 밤하늘 촬영과 같은 극단적으로 어두운 조건에서는 LCD가 적정 노출로 촬영된 것처럼 보여주지만 실제는 노출 부족으로 인해 이미지 품질이 저하될 수 있음을 기억해야 합니다. 

어두운 영역과 하이라이트 클리핑

그림 b, 쉐도우 클리핑과 하일라이트 클리핑

히스토그램의 특정 부분이 어느 한쪽 가장자리에 "닿아" 있다면, 이는 세부 정보의 손실, 즉 클리핑을 뜻합니다. 하이라이트 클리핑(완전히 흰색이고 세부 정보가 없는 영역)은 그래프가 히스토그램의 오른쪽 가장자리에 닿아 있을 때 발생합니다. 그림자 클리핑(완전히 검은색이고 세부 정보가 없는 영역)은 그래프가 히스토그램의 왼쪽 가장자리에 닿아 있을 때 발생합니다. 

대부분의 경우 두 경우 모두 노출 설정(조리개, 셔터스피드, ISO)을 변경함으로써 수정 가능합니다. 그러나 특정한 상황에 따라 그 형태가 다르다는 것을 기억해야 합니다. 예를 들어, 일출 사진의 경우 이미지 대부분이 밝은 영역의 값을 갖기 때문에 하이라이트 클리핑이 발생할 것입니다.

이미지 밝기에 따른 히스토그램의 변화

그림 c.로우키와 하이키 촬영

만약 자동 노출 모드에서 촬영하셨다면 디지털카메라는 이미지 내의 톤 분포를 중간 영역의 단계에 최대한 분포하도록 조정할 것입니다. 왜냐하면 카메라는 노출 과다로 데이터가 소실되는 것을 극도로 꺼려하기 때문입니다. 하지만 상황에 따라서 히스토그램을 전적으로 신뢰할 것이 아니라 촬영자 본인의 적절한 개입이 필요할 때가 많습니다.

" 이상적인 히스토그램은 없습니다. 단순히 이미지 내에 무엇이 있는지를 말해줍니다. 대낮에 검은 고양이와 하얀 고양이를 두고 찍을 때를 생각해 봅시다."

그림 c와 같이 측광 방법과 위치에 따라 장면이 넓은 다이내믹 레인지를 필요로 하는 어두운 조건과 눈 내린 마을의 아침과 같이 밝은 조건인가에 따라서 히스토그램 상의 픽셀 분포가 어느 한쪽으로 치우치는 경우를 보게 됩니다. 이 경우 로우키, 하이키에 대한 개념을 가지고 이미지 내의 픽셀 분포와 노출이 주제를 명확하게 표현할 수 있는 수준으로 노출을 변경해야 합니다. 

경우에 따라서는 ETTR 촬영이나 브라케팅과 같은 특수한 기법을 통해서 충분한 노출을 얻어야 합니다. 오늘날의 디지털카메라의 센서는 해를 거듭할수록 발전하고 있지만 다이내믹레인지(Dynamic Range)의 제한이 있기 때문입니다. 

DSLR 카메라의 센서는 각 픽셀에 신호를 저장하게 되는데 이를 RAW 파일이라 부릅니다. 그림 d와 같이 RAW파일은 가장 밝은 영역에서 한 스톱부터 전체 데이터의 절반을 담고 그다음 스톱에서는 나머지 데이터를 담는 방식으로 진행됩니다. 

그림 d. 수광 신호 비율

즉 센서가 받아들인 Raw 전체 데이터(다이내믹 레인지)의 대부분의 영역은 밝은 영역의 신호가 차지하게 되고 어두운 영역의 할당량은 그림 d와 같이 낮은 비율을 차지합니다. 

"모든 카메라의 히스토그램은 JPEG 결과를 기준으로 표시됩니다. 하이라이트 클리핑 일 때도 쉐도우 클리핑 일 때도 실제 Raw 데이터는 보다 중앙 영역 분포에 가깝고 보정 관용도도 높습니다."

상황이 이와 같기 때문에 촬영 시 데이터에서 가장 많은 비중을 차지하는 밝은 영역의 신호를 더 확보하기 위해서는 적정한 노출의 개념을 한 스톱이상 과다하게 설정하는 것이 좋습니다. 

대비에 따른 히스토그램의 변화

그림 e, 대비에 따른 히스토그램의 변화

그림 d는 대비의 양에 따라서 히스토그램 분포가 좁거나 넓어짐을 말해줍니다. 히스토그램의 분포가 넓을수록 대비(명암비)가 높아지며 반대로 히스토그램 분포가 좁으면 대비(명암비)가 낮아집니다. 

호수 수면 위 이미지에서 질감과 대비 정도에 따라서 히스토그램 피크의 분포가 그림 d와 같이 달라집니다. 

결론

히스토그램이 항상 정답을 말해주는 것은 아니지만 적어도 상황을 판단하는 기준을 가장 정확하게 제공하는 것에는 틀림이 없습니다. 우리는 촬영 후 LCD 화면으로 보이는 이미지를 확인함과 동시에 히스토그램을 확인하는 방법으로 보다 더 정확한 노출로 이미지를 담을 수 있습니다. 

오늘 드리는 말씀이 히스토그램을 보는 방법과 이해에 도움이 되셨길 바랍니다. 감사합니다.