影視后期摳像技術(shù)分析

宗 政

（上海東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 傳媒學(xué)院，上海 200000）

1 影視后期摳像技術(shù)概述

影視后期摳像技術(shù)是一種將圖像或視頻中某個(gè)部分分離出來的技術(shù)，可以通過采取圖像中的某種顏色值或亮度值來定義透明區(qū)域，使得素材上所有具有類似顏色或亮度值的像素都轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯模瑥亩崛≈黧w。影視后期摳像技術(shù)是影視特效合成中常用的背景透明方法之一，通過對指定區(qū)域的顏色進(jìn)行去除，使其透明化，來完成與其他素材的合成。該技術(shù)可用于多種場景，如背景替換、人物合成及虛擬場景制作等。

2 摳像技術(shù)的原理

影視摳像技術(shù)的基本原理是利用計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)，通過像素級別的分割算法，將目標(biāo)對象與背景進(jìn)行分離。摳像技術(shù)通過對圖像或視頻中每個(gè)像素的顏色和亮度信息進(jìn)行分析和處理，將目標(biāo)對象識別出來，并將其從背景中提取出來[1]。

在摳像過程中，首先需要對輸入圖像或視頻進(jìn)行分析，以確定需要摳除的區(qū)域和背景區(qū)域。這個(gè)過程可以通過顏色分析和邊緣檢測等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。顏色分析可以通過分析每個(gè)像素的顏色信息來確定目標(biāo)對象和背景的界限，邊緣檢測則可以通過識別圖像或視頻中的邊緣信息來確定目標(biāo)對象的輪廓。只要目標(biāo)對象和背景區(qū)域被確定下來，就可以利用各種摳像算法來對圖像或視頻進(jìn)行摳像處理。常用的摳像算法有基于顏色的摳像、基于亮度的摳像以及基于紋理的摳像等。

除了基本的摳像算法，還可以使用一些高級的軟件功能來進(jìn)一步優(yōu)化摳像效果。例如，可以使用跟蹤技術(shù)來對移動的目標(biāo)對象進(jìn)行動態(tài)摳像，以實(shí)現(xiàn)更自然、更真實(shí)的合成效果；可以利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對每個(gè)像素進(jìn)行分類，以更準(zhǔn)確地識別目標(biāo)對象和背景；可以利用虛擬背景技術(shù)來制作更為逼真的虛擬背景，以提高摳像效果等。

3 影視后期摳像技術(shù)分析

3.1 基于顏色摳像

基于顏色的摳像是一種常用的影視后期摳像方法，通過指定一種或多種顏色，軟件會自動將圖像中這些顏色和與之相近的顏色摳掉，從而實(shí)現(xiàn)將圖像中某個(gè)區(qū)域與背景分離的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，使用基于顏色的摳像技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）鍵出的顏色與需要保留的顏色反差越大，越有利于顏色摳像；

（2）針對不同的素材類型和需求，需要選擇合適的摳像方法以獲得更好的效果；

（3）進(jìn)行摳像過程中，要注意參數(shù)調(diào)整的精細(xì)程度，以確保摳像效果的完美；

（4）處理細(xì)節(jié)區(qū)域時(shí)，可以使用遮罩或其他工具進(jìn)行輔助，以獲得更好的效果。

盡管基于顏色的摳像快速高效，但是其缺點(diǎn)也不容小覷，主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）限制條件高?；陬伾膿赶窦夹g(shù)要求前景中不能出現(xiàn)與背景顏色接近的物品，比如某些綠色植物等，否則容易被摳除。

（2）環(huán)境成本高。為了獲得更好的摳像效果，需要使用綠幕搭建拍攝場景，并要求光照均勻、無陰影。這需要較高的投入和專業(yè)知識。

（3）細(xì)節(jié)處理難度大。對于一些細(xì)節(jié)區(qū)域如人物的毛發(fā)、樹葉等，基于顏色的摳像技術(shù)可能難以準(zhǔn)確地?fù)赋?，需要結(jié)合其他工具和方法進(jìn)行處理。

（4）依賴預(yù)設(shè)條件。對于復(fù)雜的素材，基于顏色的摳像技術(shù)需要預(yù)設(shè)一些參數(shù)條件，如色彩范圍、容差等。如果預(yù)設(shè)不當(dāng)，可能會影響最終的摳像效果。

3.2 基于邊緣摳像

基于邊緣的摳像方法通過檢測圖像中目標(biāo)對象的邊緣，使用邊緣檢測工具或?yàn)V波器等來實(shí)現(xiàn)摳像，常常需要手動指定目標(biāo)對象的邊緣或使用自動邊緣檢測技術(shù)如Sobel、Canny 等算法來實(shí)現(xiàn)[2]?；谶吘壍膿赶穹椒ㄔ谔幚砭哂星逦吘壍乃夭臅r(shí)效果較好，但對于邊緣較為模糊或復(fù)雜的素材則難以獲得理想的摳像效果。在實(shí)際應(yīng)用中，基于邊緣摳像技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）選取合適的邊緣檢測算法。針對不同的素材類型和需求，需要選擇合適的邊緣檢測算法以獲得更好的效果。例如，對于一些細(xì)節(jié)區(qū)域的處理，Canny 算法可能更為合適，而對于一些顏色較為復(fù)雜的素材，Sobel 算法可能更為快速高效。

（2）注意細(xì)節(jié)區(qū)域的處理。在摳像過程中，需要注意細(xì)節(jié)區(qū)域的處理，如人物的毛發(fā)、樹葉等，這些區(qū)域可能難以被準(zhǔn)確地檢測和摳除，需要結(jié)合其他工具和方法進(jìn)行處理。例如，可以使用筆刷工具手動繪制這些區(qū)域的透明區(qū)域，或者使用蒙版技術(shù)進(jìn)行處理。

（3）進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理。為了更好地提取目標(biāo)對象，可以在摳像之后進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，如膨脹、腐蝕等，以進(jìn)一步去除背景邊緣和填充孔洞。通過形態(tài)學(xué)處理，可以使得目標(biāo)對象的邊緣更加平滑，去除一些不必要的毛刺和噪點(diǎn)。

（4）控制參數(shù)的精細(xì)程度。在摳像過程中，要注意參數(shù)調(diào)整的精細(xì)程度，以確保摳像效果的完美。例如，對于一些顏色較為復(fù)雜的素材，需要適當(dāng)調(diào)整色彩范圍和容差等參數(shù)，以獲得更好的摳像效果。

（5）考慮光照和陰影的影響。光照和陰影對于邊緣檢測的效果有很大的影響，因此在進(jìn)行邊緣檢測之前，需要調(diào)整好光照條件，避免陰影和暗部區(qū)域的出現(xiàn)。如果素材中存在陰影和暗部區(qū)域，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，如調(diào)整亮度、增加陰影等。

（6）多次嘗試和測試?；谶吘墦赶裥枰啻螄L試和測試，針對不同的素材和需求，需要采用不同的參數(shù)設(shè)置和處理方式。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行多次嘗試和測試，不斷調(diào)整參數(shù)和處理方式，以獲得最好的摳像效果。

3.3 基于特征摳像

基于特征摳像方法通過分析圖像中的特征信息如紋理、形狀等，將目標(biāo)對象摳出來。它常常使用一些機(jī)器學(xué)習(xí)算法如尺度不變特征變換（Scale-Invariant Feature Transform，SIFT）、加速魯棒特征檢測（Speeded Up Robust Features，SURF）等，來提取圖像中的特征信息，然后使用分類器或聚類算法等來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對象的分割和摳像?；谔卣鞯膿赶穹椒ㄔ谔幚砭哂忻黠@特征差異的素材時(shí)效果較好，但對于特征較為相似或復(fù)雜的素材則難以獲得理想的摳像效果。在實(shí)際應(yīng)用中，基于特征摳像技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）光照和陰影處理。光照和陰影對于基于特征摳像技術(shù)的影響非常大。因此，進(jìn)行摳像處理時(shí)，需要特別關(guān)注對光照和陰影的處理。如果圖像或視頻中存在陰影或暗部區(qū)域，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，如調(diào)整亮度、增加陰影等。

（2）運(yùn)動模糊處理。對于運(yùn)動模糊的圖像或視頻，基于特征摳像技術(shù)的效果可能會受到影響。這時(shí)需要使用更為先進(jìn)的技術(shù)來處理運(yùn)動模糊問題。

（3）算法優(yōu)化?；谔卣鲹赶窦夹g(shù)需要使用大量的算法和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來進(jìn)行處理。因此，算法的優(yōu)化和改進(jìn)也是非常重要的。

3.4 遮罩摳像

遮罩摳像是通過手動或自動創(chuàng)建遮罩，將目標(biāo)對象從背景中分離出來的技術(shù)，常常需要使用繪圖軟件或圖像編輯工具來手動繪制遮罩，也可以使用自動跟蹤或機(jī)器學(xué)習(xí)算法來生成遮罩。遮罩摳像方法在處理具有明顯形狀、紋理等特征的目標(biāo)對象時(shí)效果較好，但對于目標(biāo)對象的大小、形狀等限制較大，不適合處理多樣化的素材[3]。遮罩摳像的實(shí)際應(yīng)用需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）特征提取的準(zhǔn)確性。特征提取的準(zhǔn)確性是影響遮罩摳像效果的關(guān)鍵因素之一。如果特征提取不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致創(chuàng)建的遮罩與目標(biāo)對象不匹配，從而影響摳像效果。

（2）遮罩的精細(xì)度。遮罩的精細(xì)度也是影響摳像效果的重要因素。如果遮罩過于粗糙或不完整，會導(dǎo)致?lián)赶裥Ч焕硐?，甚至出現(xiàn)殘留的背景。

（3）細(xì)節(jié)處理。與基于邊緣摳像技術(shù)類似，遮罩摳像也需要進(jìn)行細(xì)節(jié)處理。對于一些細(xì)節(jié)區(qū)域，如人物的毛發(fā)、樹葉等，需要進(jìn)行更為精細(xì)的處理。這可能需要使用更為高級的技術(shù)方法，如用筆刷工具手動繪制透明區(qū)域，或者使用蒙版技術(shù)進(jìn)行處理。

（4）軟件和硬件要求。遮罩摳像需要使用專業(yè)的影視后期制作軟件，如Adobe After Effects、DaVinci Resolve 等。由于需要?jiǎng)?chuàng)建較為精細(xì)的遮罩，因此遮罩摳像對硬件的要求也較高，需要高性能的計(jì)算機(jī)硬件和顯示設(shè)備。

3.5 多技術(shù)結(jié)合摳像

單一的素材摳像技術(shù)往往難以取得理想的效果。因此，在很多情況下，需要結(jié)合多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更好的素材摳像效果。例如，可以將基于顏色摳像和基于邊緣摳像方法結(jié)合起來，使用一種自適應(yīng)的算法來根據(jù)素材的不同特點(diǎn)自動選擇合適的摳像方法；也可以將基于特征摳像和遮罩摳像方法結(jié)合起來，使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來自動識別和跟蹤素材中的特征信息，然后使用手動或自動創(chuàng)建的遮罩將目標(biāo)對象分離出來。多技術(shù)結(jié)合的摳像方法能夠取得較好的效果，但需要耗費(fèi)更多的時(shí)間和精力進(jìn)行處理[4]。下面列舉幾種常用的技術(shù)。

（1）靜態(tài)影視摳像技術(shù)。這種技術(shù)包括基于通道的摳像和基于遮罩的摳像等。對于比較復(fù)雜的圖片，可以采用基于通道的摳像技術(shù)，打開人物圖，用鋼筆工具選取人物主體部分，建立新圖層，將選取的人物主體復(fù)制到該圖層，并對背景與主體對比強(qiáng)烈的通道進(jìn)行復(fù)制和調(diào)整，最終選取需要的部分。對于動態(tài)的影視素材，則可以采用基于遮罩的摳像技術(shù)，通過創(chuàng)建與目標(biāo)對象相同或相似特征的遮罩來提取目標(biāo)對象。

（2）動態(tài)影視摳像技術(shù)。這種技術(shù)主要基于運(yùn)動跟蹤和遮罩摳像等方法。對于動態(tài)的影視素材，需要先對目標(biāo)對象的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤，獲取目標(biāo)對象在各個(gè)幀中的位置和大小，然后創(chuàng)建與目標(biāo)對象相同或相似特征的遮罩，將目標(biāo)對象提取出來。

（3）基于深度學(xué)習(xí)的摳像技術(shù)。這種技術(shù)主要利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的提取和背景的分離?；谏疃葘W(xué)習(xí)的摳像技術(shù)需要對大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和學(xué)習(xí)，以獲得更準(zhǔn)確的摳像效果。

4 影視制作中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的成熟，影視后期摳像技術(shù)也廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如廣告制作、影視制作及教育領(lǐng)域等，主要應(yīng)用在以下幾種場景。

（1）替換背景。摳像技術(shù)可以對圖像或視頻中的特定區(qū)域進(jìn)行提取，使其與新的背景進(jìn)行合成，從而實(shí)現(xiàn)背景的替換。這種方法常用于拍攝過程中無法得到理想的背景，或者需要對現(xiàn)有素材的背景進(jìn)行處理的情況[5]。

（2）制作特效。摳像技術(shù)可以與粒子系統(tǒng)等特效技術(shù)結(jié)合使用，制作出豐富多彩的視覺效果。例如，通過摳像技術(shù)將人物從背景中提取出來，再與特效進(jìn)行合成，可以制作出各種神奇的特效效果，如穿越時(shí)空、飛天遁地等。

（3）畫面美化和修復(fù)。摳像技術(shù)可以對畫面中的瑕疵和缺陷進(jìn)行修復(fù)和彌補(bǔ)，如去除雜質(zhì)、調(diào)整色調(diào)、增強(qiáng)明暗對比等，從而使畫面更加清晰、真實(shí)、自然。

（4）制作字幕和圖形。摳像技術(shù)可以用于制作字幕和圖形。影視后期制作往往需要添加字幕和圖形來輔助傳達(dá)信息。通過摳像技術(shù)，可以將字幕和圖形制作成透明背景，使其能夠與視頻素材進(jìn)行完美的合成。

5 結(jié) 語

影視后期摳像技術(shù)是影視后期制作不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。利用摳像技術(shù)，后期制作人員可以更加靈活地對圖像和視頻進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)意效果。隨著技術(shù)的成熟，目前摳像技術(shù)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)自動化智能摳像和實(shí)時(shí)摳像。相信在不久的將來，摳像技術(shù)會更容易讓用戶所接受，其適用范圍會越來越廣。