數(shù)字摳像技術(shù)在后期特效項(xiàng)目教學(xué)中的實(shí)踐研究

田維

摘 要：摳像是電影中較重要的技術(shù)之一。在影視拍攝中，經(jīng)常有無法進(jìn)行實(shí)拍的情況，例如：飛躍峽谷、爆炸等，或者說是需要大量人力的場景，例如成千上萬的觀眾，科幻場景等。想要取得較好的效果，就需要使用摳像技術(shù)了。對(duì)于這一技術(shù)，我們經(jīng)常采用藍(lán)幕或者綠幕作為背景進(jìn)行拍攝。

關(guān)鍵詞：數(shù)字摳像；后期特效；項(xiàng)目教學(xué)；實(shí)踐研究

1 數(shù)字摳像技術(shù)概述

數(shù)字摳像技術(shù)在電影、電視、教育、虛擬仿真等方面得到普遍的應(yīng)用。它將影視拍攝與藝術(shù)創(chuàng)作完美地結(jié)合起來，可以在影片中添加物體，從而給觀眾帶來強(qiáng)烈的視覺震撼和身臨其境的感受。數(shù)字摳像技術(shù)用于提取圖像、視頻的主要物體，并將提取物體合成到新場景，這種基于圖像的操作方法在某種前提下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜物體的表現(xiàn)和操作，本文主要研究數(shù)字摳像技術(shù)在后期特效項(xiàng)目中的應(yīng)用。

2 數(shù)字摳像原理

要完成摳像工作，必須估算出圖像的前景F 、背景B和不透明度α。設(shè)圖像I包含N個(gè)像素，用z表示像素下標(biāo)，那么每個(gè)像素Iz可以用前景色Fz、背景色Bz和不透明度αz的線性合成。合成公式表示如下：

Iz=αzFz+（1-αz）Bz

其中αz∈[0，1]。當(dāng)αz=1時(shí)，表示該像素為前景；當(dāng)αz=0 時(shí)，表示該像素為背景；

當(dāng)0<αz<1時(shí)，表示該像素為前景和背景的疊加。大多數(shù)人以主觀視覺滿意程度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也就是說，圖像細(xì)節(jié)清楚、不模糊、且有較強(qiáng)的真實(shí)感，即為高質(zhì)量的摳像。這里給出一些關(guān)于摳像定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并用于評(píng)價(jià)文中的摳像質(zhì)量。

（1）沒有顏色沾粘

（2）細(xì)節(jié)清楚、不模糊

（3）圖像不閃爍

3 數(shù)字摳像技術(shù)在后期特效項(xiàng)目教學(xué)中的實(shí)踐研究

摳像是電影中較重要的技術(shù)之一。在影視拍攝中，經(jīng)常有無法進(jìn)行實(shí)拍的情況，例如：飛躍峽谷、爆炸等，或者說是需要大量人力的場景，例如成千上萬的觀眾，科幻場景等。想要取得較好的效果，就需要使用摳像技術(shù)了。對(duì)于這一技術(shù)，我們經(jīng)常采用藍(lán)幕或綠幕作為背景進(jìn)行拍攝。要想把圖形摳干凈，不光需要掌握摳像軟件，在教學(xué)中讓學(xué)生掌握如何布光、攝像機(jī)的設(shè)置和對(duì)綠屏范圍的監(jiān)控等。

3.1 摳像布光

羅杰·迪金斯說；“光并不來自燈，光來自物體、場景和白天，而不是燈，燈本不該被提及。比如說臉上的燭光，你“看見”的蠟燭，看不到別的光。我們只會(huì)看到光是否符合主題。所以需要通過室內(nèi)布光來模擬室內(nèi)外的光效。在教學(xué)實(shí)踐中研究得出布光設(shè)置如下圖

一是燈光分類：讓學(xué)生了解主光源、輔光源、背景光、屏幕光四種光的特點(diǎn)與功能。二是燈光布局：布光分為角色與屏幕布光，角色布光是主光源、輔光源、背景光照亮角色使其與背景顏色進(jìn)行區(qū)分。屏幕布光在綠幕前使用兩盞柔光燈照亮綠布、盡量布面保持平整；綠幕的打光盡量要均勻、盡量在曝光點(diǎn)附近，以反射光為主，同時(shí)角色與綠幕之間保持1米以上的距離，保證前景的人或物不會(huì)被綠幕的綠色反射到；最好給人物和前景打上比較明顯的輪廓光，以便后期摳像。三是拍攝技巧：在拍攝有綠幕的鏡頭時(shí)，鏡頭盡量不要?jiǎng)?；如鏡頭運(yùn)動(dòng)，需使用軌跡記錄儀；拍攝包含綠幕的鏡頭需要使用測光儀記錄詳盡的現(xiàn)場信息，如：感光度、焦距、色溫等。如果搭建綠棚，綠幕不要出現(xiàn)綠色（如草地、樹木等）；如必須出現(xiàn)則改搭藍(lán)棚。

3.2 攝像機(jī)的設(shè)置

布光之后，攝像機(jī)的圖像傳感器記錄被攝物體。記錄的圖像能否摳干凈對(duì)于暖色的光照場景使用藍(lán)幕能更好的進(jìn)行區(qū)分。而對(duì)于冷色或者日光光照場景則使用綠幕更好。在膠片上，綠色層有極好的顆粒結(jié)構(gòu)。在NTSC制式的視頻上，綠色信號(hào)有較高的采樣率。數(shù)碼信號(hào)是以RGB、紅綠藍(lán)分別成為不同的通道當(dāng)單獨(dú)看某個(gè)通道時(shí)，就有了紅色 藍(lán)色和綠色通道他們最大的區(qū)別在于綠色包含了所有的亮度信息它的背景最亮 對(duì)比度最大而紅色和藍(lán)色包含了大半彩色信息如果看看不同通道的色差，會(huì)發(fā)現(xiàn)綠色比紅色色差小。背景有點(diǎn)噪點(diǎn)綠色比藍(lán)色的色差小 噪點(diǎn)稍多，但是是不同的噪點(diǎn)，缺一不可。于是我們得到了綠色小于紅色小于藍(lán)色，得到了這張圖片但是綠色沒了，它整體刪除了于是我們得到了這張包含摳得完美蒙版。

攝影機(jī)的圖像傳感器被設(shè)置成能夠獲取光線、這取決于攝像機(jī)的質(zhì)量、傳感器的類型和攝像機(jī)傳感器的分辨率。普通攝像機(jī)最低采樣率是4：1：1（圖：3.2.1）表示綠色信息是紅色或者藍(lán)色的四倍。如果是720P以上的傳感器 即1280*720像素可以摳出較干凈的，因?yàn)閯h除的是綠色信息中的亮度，而彩色信息保留在紅色藍(lán)色通道中。高清專業(yè)攝像機(jī)是Bayer模式采樣比例4：2：2（圖：3.2.1），它代表的范圍是1080p到2000p的攝像機(jī)，綠色的信息是藍(lán)色紅色的兩倍。如果掌握好可以摳出不錯(cuò)的綠布，用于拍攝電影的攝影機(jī)在4000p以上采樣比例4：4：4（圖：3.2.1）， 紅綠藍(lán)值相等可以完全摳除干凈。

3.3 Keylight摳像

使用adobe onlocation進(jìn)行色彩的監(jiān)控，觀察監(jiān)視器來校準(zhǔn)綠布色彩，保證后期能摳出純凈的綠屏。得到視頻之后導(dǎo)入到Affter Effcet 中添加Keylight效果進(jìn)行綠屏摳。Keylight是用于藍(lán)屏綠屏的一個(gè)真實(shí)的通道提取、色差摳像程序。它也會(huì)考慮到運(yùn)動(dòng)模糊、迅速分散毛發(fā)、反光、透明度，有許多控制項(xiàng)、包括溢色控制、蒙版控制。通過前期燈光布局與攝像機(jī)反復(fù)測試最終能夠把綠色摳出。

3.4 后期合成

在最終的畫面里，除了把綠幕摳出還需要和多個(gè)圖層進(jìn)行組合并進(jìn)行藝術(shù)性的處理才能達(dá)到逼真效果在合成過程中需要注意以下幾點(diǎn)：一是保證素材的精細(xì)度、在教學(xué)中使用高清攝像機(jī)獲取的圖像，可以有很多的，二是暗部的色相與明度是否統(tǒng)一。暗部的色相與明度的匹配統(tǒng)一，往往關(guān)系到素材和CG場景是否處于同一個(gè)真實(shí)場景的問題，特別是明度的匹配上。三是素材摳像是否有白邊。綠幕摳像往往有摳不準(zhǔn)的時(shí)候，但白邊問題一定是個(gè)關(guān)鍵，我們經(jīng)常看到實(shí)拍合不上CG的東西正是因?yàn)橛邪走叺拇嬖?。四是?shí)拍素材更好的與CG素材結(jié)合。使用light warp讓邊緣與背景融合，從而達(dá)到真實(shí)的效果。

參考文獻(xiàn)

[1].杜振龍.圖像-視頻摳像技術(shù)的研究.[D].浙江.浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2007

[2].陽偉.數(shù)字摳像技術(shù)的研究應(yīng)用.[D]成都.電子科技大學(xué). 2013