數字摳像技術在后期特效項目教學中的實踐研究

田維

摘 要：摳像是電影中較重要的技術之一。在影視拍攝中，經常有無法進行實拍的情況，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了。對于這一技術，我們經常采用藍幕或者綠幕作為背景進行拍攝。

關鍵詞：數字摳像；后期特效；項目教學；實踐研究

1 數字摳像技術概述

數字摳像技術在電影、電視、教育、虛擬仿真等方面得到普遍的應用。它將影視拍攝與藝術創作完美地結合起來，可以在影片中添加物體，從而給觀眾帶來強烈的視覺震撼和身臨其境的感受。數字摳像技術用于提取圖像、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實現對復雜物體的表現和操作，本文主要研究數字摳像技術在后期特效項目中的應用。

2 數字摳像原理

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。設圖像I包含N個像素，用z表示像素下標，那么每個像素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αz=1時，表示該像素為前景；當αz=0 時，表示該像素為背景；

當0<αz<1時，表示該像素為前景和背景的疊加。大多數人以主觀視覺滿意程度作為評價標準，也就是說，圖像細節清楚、不模糊、且有較強的真實感，即為高質量的摳像。這里給出一些關于摳像定性的評價標準，并用于評價文中的摳像質量。

（1）沒有顏色沾粘

（2）細節清楚、不模糊

（3）圖像不閃爍

3 數字摳像技術在后期特效項目教學中的實踐研究

摳像是電影中較重要的技術之一。在影視拍攝中，經常有無法進行實拍的情況，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了。對于這一技術，我們經常采用藍幕或綠幕作為背景進行拍攝。要想把圖形摳干凈，不光需要掌握摳像軟件，在教學中讓學生掌握如何布光、攝像機的設置和對綠屏范圍的監控等。

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。我們只會看到光是否符合主題。所以需要通過室內布光來模擬室內外的光效。在教學實踐中研究得出布光設置如下圖

一是燈光分類：讓學生了解主光源、輔光源、背景光、屏幕光四種光的特點與功能。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行區分。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、盡量在曝光點附近，以反射光為主，同時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，鏡頭盡量不要動；如鏡頭運動，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場信息，如：感光度、焦距、色溫等。如果搭建綠棚，綠幕不要出現綠色（如草地、樹木等）；如必須出現則改搭藍棚。

3.2 攝像機的設置

布光之后，攝像機的圖像傳感器記錄被攝物體。記錄的圖像能否摳干凈對于暖色的光照場景使用藍幕能更好的進行區分。而對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構。在NTSC制式的視頻上，綠色信號有較高的采樣率。數碼信號是以RGB、紅綠藍分別成為不同的通道當單獨看某個通道時，就有了紅色 藍色和綠色通道他們最大的區別在于綠色包含了所有的亮度信息它的背景最亮 對比度最大而紅色和藍色包含了大半彩色信息如果看看不同通道的色差，會發現綠色比紅色色差小。背景有點噪點綠色比藍色的色差小 噪點稍多，但是是不同的噪點，缺一不可。于是我們得到了綠色小于紅色小于藍色，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。

攝影機的圖像傳感器被設置成能夠獲取光線、這取決于攝像機的質量、傳感器的類型和攝像機傳感器的分辨率。普通攝像機最低采樣率是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，因為刪除的是綠色信息中的亮度，而彩色信息保留在紅色藍色通道中。高清專業攝像機是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，綠色的信息是藍色紅色的兩倍。如果掌握好可以摳出不錯的綠布，用于拍攝電影的攝影機在4000p以上采樣比例4：4：4（圖：3.2.1）， 紅綠藍值相等可以完全摳除干凈。

3.3 Keylight摳像

使用adobe onlocation進行色彩的監控，觀察監視器來校準綠布色彩，保證后期能摳出純凈的綠屏。得到視頻之后導入到Affter Effcet 中添加Keylight效果進行綠屏摳。Keylight是用于藍屏綠屏的一個真實的通道提取、色差摳像程序。它也會考慮到運動模糊、迅速分散毛發、反光、透明度，有許多控制項、包括溢色控制、蒙版控制。通過前期燈光布局與攝像機反復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圖層進行組合并進行藝術性的處理才能達到逼真效果在合成過程中需要注意以下幾點：一是保證素材的精細度、在教學中使用高清攝像機獲取的圖像，可以有很多的，二是暗部的色相與明度是否統一。暗部的色相與明度的匹配統一，往往關系到素材和CG場景是否處于同一個真實場景的問題，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的時候，但白邊問題一定是個關鍵，我們經?？吹綄嵟暮喜簧螩G的東西正是因為有白邊的存在。四是實拍素材更好的與CG素材結合。使用light warp讓邊緣與背景融合，從而達到真實的效果。

參考文獻

[1].杜振龍.圖像-視頻摳像技術的研究.[D].浙江.浙江大學計算機科學與技術學院2007

[2].陽偉.數字摳像技術的研究應用.[D]成都.電子科技大學. 2013