Che cos'è l'equalizzazione dell'istogramma?
L'equalizzazione dell'istogramma è un processo relativamente semplice di appiattimento di una curva di distribuzione o di imposizione di un equilibrio nella distribuzione. Se la misurazione è una traduzione digitale, il processo è un semplice programma per computer. Ci sono molti usi per gli istogrammi, che sono una mappatura grafica di una singola variabile per un ampio set di punti dati. Le applicazioni più comuni in cui molte persone incontrano istogrammi sono audio e video, sia fissi che in movimento.
Nella maggior parte dei casi, un istogramma è uno strumento statistico per il controllo di qualità. In genere, l'asse x orizzontale del grafico è una singola variabile, ad esempio un cubo di dadi rotolato da uno a sei. L'asse y verticale è un semplice conteggio, o misurazione, della frequenza. Un dato dado viene lanciato 100 volte e i risultati vengono tracciati su questo grafico. Stranamente, i numeri due, tre, quattro e cinque sono comparsi 16 volte ciascuno, ma il numero uno è comparso una sola volta mentre il numero sei è comparso 35 volte.
Nell'esempio sopra, il grafico è inclinato per i numeri uno e sei. Il dado è chiaramente difettoso e il controllo di qualità impone che sia riparato, diciamo iniettandolo con dei pesi. Il dado fisso viene nuovamente lanciato 100 volte e il grafico risultante mostra che tutti e sei i numeri appaiono con uguale frequenza. È stata appena eseguita un'equalizzazione dell'istogramma.
La curva di distribuzione della frequenza dell'istogramma è comune e molto evidente nelle apparecchiature audio. Una radio costosa, forse un amplificatore componente, può visualizzare una fila di grafici a barre digitali che ballano su e giù per la musica. La barra più a sinistra misura il rumore a bassa frequenza o i bassi; le barre progressivamente alla destra misurano le alte frequenze o gli alti. Le leve di accompagnamento possono aumentare o smorzare una particolare frequenza. Se i bassi profondi e in forte espansione di un ritmo hip-hop mostrano picchi acuti nel grafico a barre, la leva corrispondente può essere utilizzata per isolare e abbassare il volume senza influenzare le altre frequenze.
Il segnale audio visualizzato in questo esempio è stato visto come sbilanciato a favore dei bassi. L'equalizzazione dell'istogramma, ottenuta abbassando solo il volume dei bassi, imponeva un bilanciamento e appiattiva la distribuzione di tutte le frequenze della musica per approssimare lo stesso volume. La misurazione è di una singola variabile, vale a dire la frequenza del suono da bassa ad alta. In un dato istante di tempo, la musica proietta molte frequenze a volumi variabili e ognuna di queste misurazioni sono punti di dati.
Un'altra applicazione comune dell'equalizzazione dell'istogramma è nella fotografia digitale. Una tipica fotografia contiene milioni di punti dati, chiamati pixel. Una funzione di controllo della qualità fotografica di molti modelli di fotocamere digitali è l'analisi dell'istogramma. Misura la singola variabile della luminescenza di ciascun pixel dalla luce allo scuro, dal bianco al nero. La mappa grafica risultante è una visualizzazione della gamma di contrasto della foto.
La saggezza convenzionale di una fotografia di buona qualità è quella che contiene bianco puro, nero puro e ogni gradazione di luce nel mezzo. Se si sta per scattare una foto sovraesposta o inondata di una luce bianca intensa, una revisione del suo istogramma rivelerà un corrispondente picco nella rappresentazione grafica. Lo stesso vale per una perdita di contrasto in una foto sottoesposta e scurita. L'equalizzazione dell'istogramma può essere visualizzata in tempo reale regolando le impostazioni di esposizione dello scatto fino a quando il grafico mostra una distribuzione più equilibrata della luminescenza. La post-elaborazione di immagini digitali con un programma per computer può anche avere la capacità di valutare ed equalizzare gli istogrammi di colore.