来源:优设 作者:他山之眼
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：
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。
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。
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。
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。
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。
放点佐料调剂一下，案例鲜活，简单易懂：《设计师必备小知识!教你看懂照片直方图》
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
