L’equalizzazione dell’istogramma è un processo relativamente semplice per appiattire una curva di distribuzione o per imporre 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 insieme di punti dati. Le applicazioni più comuni in cui molte persone incontrano gli istogrammi sono audio e video, sia fisse che in movimento.
Nella sua forma più elementare, un istogramma è uno strumento statistico per il controllo della qualità. Tipicamente, l’asse x orizzontale del grafico è una singola variabile, diciamo un cubo di dadi tirato 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 riportati su questo grafico. Stranamente, i numeri due, tre, quattro e cinque sono apparsi 16 volte ciascuno, ma il numero uno è apparso solo una volta mentre il numero sei è apparso 35 volte.
Nell’esempio sopra, il grafico è distorto per i numeri uno e sei. Il dado è chiaramente difettoso e il controllo di qualità impone che venga riparato, ad esempio iniettandogli 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 a componenti, può visualizzare una fila di grafici a barre digitali che ballano su e giù a tempo di musica. La barra più a sinistra misura il rumore a bassa frequenza, o basso; le barre progressivamente verso destra misurano le alte frequenze, o acuti. Le leve di accompagnamento possono aumentare o smorzare una particolare frequenza. Se il basso profondo e rimbombante di un ritmo Hip-Hop mostra picchi acuti nel grafico a barre, la leva corrispondente può essere utilizzata per isolare e abbassare il suo volume senza influenzare le altre frequenze.
Il segnale audio visualizzato in questo esempio è stato visto sbilanciato a favore dei bassi. L’equalizzazione dell’istogramma, ottenuta abbassando solo il volume dei bassi, imponeva un equilibrio e una distribuzione appiattita di tutte le frequenze della musica per approssimare il volume uguale. La misura è di un’unica variabile, cioè la frequenza del suono da bassa ad alta. In un dato istante di tempo, la musica proietta molte frequenze a volumi variabili e ciascuna 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 delle foto di molti modelli di fotocamere digitali è l’analisi dell’istogramma. Misura la singola variabile della luminescenza di ogni pixel dal chiaro 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 sta per essere scattata una foto sovraesposta o inondata da una luce bianca brillante, una revisione del suo istogramma rivelerà un corrispondente picco nella rappresentazione grafica. Lo stesso vale per la perdita di contrasto in una foto sottoesposta e scura. L’equalizzazione dell’istogramma può essere visualizzata in tempo reale regolando le impostazioni di esposizione dello scatto finché il grafico non mostra una distribuzione più equilibrata della luminescenza. La post-elaborazione delle immagini digitali con un programma per computer può anche avere la capacità di valutare ed equalizzare gli istogrammi dei colori.