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鍵控技術(shù)的數(shù)字實現(xiàn)與發(fā)展
鍵控技術(shù)的數(shù)字實現(xiàn)與發(fā)展
我們知道傳統(tǒng)視頻領(lǐng)域中的鍵控技術(shù)的本質(zhì)就是應(yīng)用視頻開關(guān)控制圖象的 "摳"和"填"。"摳"就是利用前景物體輪廓作為遮擋控制電平將背景畫面的顏色沿該輪廓線摳掉，使背景變成黑色。"填"就是將所要疊加的視頻信號填到被摳掉的無圖象區(qū)域，而最終生成前景物體與疊加背景合成的圖象，如圖1所示。在這個處理過程中，依賴于前景物體所產(chǎn)生的遮擋輪廓信號，作為外鍵信號輸入，背景圖象中輸出像素的鍵值為0%，而前景物體輸出像素的鍵值為100%。這種傳統(tǒng)處理方式存在的缺陷是對于前景物體的軟邊，比如頭發(fā)絲，會產(chǎn)生蘭色鑲邊，就是我們通常說的"蘭溢出"（blue spill）。
在早期的視頻領(lǐng)域要想很好的解決"蘭溢出"的發(fā)生，很好的保留前景圖象的細節(jié)，或者是針對半透明前景物體作鍵處理，是一件很難做到的事情。但是在數(shù)字視頻領(lǐng)域里，由于引入多種數(shù)字色鍵處理方式，使得我們基本上走出了此類困惑。本文將介紹幾種數(shù)字色鍵的處理方法，并且與傳統(tǒng)方法進行一些比較，希望能使讀者可以對數(shù)字鍵控技術(shù)有更多的認識。
1傳統(tǒng)鍵控原理
由于人體膚色的原因，傳統(tǒng)的鍵控處理中背景畫面的顏色一般選擇
高飽和度的蘭色和綠色，所需的門控開關(guān)信號稱為鍵控信號或鍵信號，鍵信號由作為鍵源的視頻信號通過鍵處理器產(chǎn)生。一個鍵開關(guān)信號在有鍵信號（鍵值為100%）的時候背景圖像通不過，讓前景圖像通過，沒有鍵信號（鍵值為0%）的時候讓背景圖像通過，而前景圖像通不過，根據(jù)不同的前景圖象視頻所獲得的，并因此控制視頻切換開關(guān)的鍵信號的頻率，大約在幾十Hz--幾MHz。如此一個模擬色鍵處理的結(jié)果即是我們通常所說的"扣像"。
圖2 為傳統(tǒng)鍵控處理原理示意圖。
傳統(tǒng)鍵信號波形是前后沿很陡的矩形脈沖信號，在合成輸出圖像時
前景物體與背景畫面的分界處有鋸齒、抖動和突變現(xiàn)象，使人感到生硬和不自然，還存在分界處彩色閃爍和有幕布色鑲邊等現(xiàn)象。另外，對于自然景物中的半透明物體作為合成圖像前景圖像時，其后面的背景圖像應(yīng)該是部分地透明，但是在傳統(tǒng)色鍵處理時，任何瞬間其鍵信號所控制的視頻切換開關(guān)不是接通就是斷開，鍵信號只有兩種取值，不是高電平就是低電平，因此傳統(tǒng)色鍵合成圖像中前景圖像不是全透過就是全不透過其后的背景圖像，這與我們?nèi)粘Ｒ姷降淖匀痪坝^是不同的，效果十分生硬與缺乏真實感的，我們稱之為硬色鍵。在硬色鍵中，鍵信號為高電平時視頻開關(guān)接通，前景圖像全透過其后的背景圖像，鍵信號為低電平時視頻開關(guān)切斷，前景圖像全不透過其后的背景圖像。
2數(shù)字視頻領(lǐng)域的鍵控技術(shù)
數(shù)字色鍵主要使用數(shù)字格式的視頻做鍵處理，而不是建立一個新的技術(shù)概念。首先分別介紹數(shù)字鍵控處理中涉及的相關(guān)概念及技術(shù)。
2．1相關(guān)概念
（1）深度鍵（depth-key）
深度鍵不是鍵技術(shù)，它根本是解決主持人與三維虛擬場景的前后遮擋關(guān)系，以確定鍵或非鍵。
深度鍵的概念是由三維實時虛擬演播室技術(shù)引入的，與傳統(tǒng)的鍵控技術(shù)不同，目前市場出現(xiàn)的三維實時虛擬演播室產(chǎn)品中，合成圖象的真實性主要表現(xiàn)在可以產(chǎn)生一個縱深方向的信息（即Z軸方向的參數(shù)值，稱為Z值），它不象二維處理時所用的層技術(shù)，是一種基于三維畫面的混合技術(shù)，稱為深度鍵（depth-key）。
虛擬演播室的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)色鍵技術(shù)提出了更高的要求，為了使同一節(jié)目中的主持人、實物道具和虛擬背景之間可以相互動態(tài)遮擋，實現(xiàn)主持人在虛擬或?qū)嶋H物體后方或前方行走，要求色鍵具有縱深方向的信息，即虛擬攝象機到每個像素的距離。使用傳統(tǒng)的色鍵技術(shù)，將主持人從蘭色幕布中提取出來的同時產(chǎn)生一個前景遮擋信號即鍵信號，然后通過深度鍵發(fā)生器求出色鍵的深度值。深度鍵發(fā)生器有兩種：一種是將物體分成有限數(shù)目的分層級；另一種是將像素分成等級的像素級。在分層級深度鍵中，物體被分別歸類到數(shù)目有限的幾個深度層中，因此演員在虛擬場景中的位置無法連續(xù)變化。而在像素級深度鍵中，構(gòu)成虛擬場景中的每一個像素都有相應(yīng)的Z軸深度值。因此演員在虛擬場景中的位置可以連續(xù)變化。
目前，獲得深度鍵的方法大致有兩種：一種靠近似判斷的方法得出。它是用近似的方法判斷出前景主持人和攝象機的相對距離，并且用這個值作為整個前景的深度值。如果主持人移動，那么這個值也將改變。
通過對合成畫面上每個像素Z值的計算和實際內(nèi)容的需要用手控方式?jīng)Q定前景主持人和虛擬背景的相對關(guān)系，這種方法實現(xiàn)起來比較容易，缺陷是逼真度差，而且對主持人的要求較高。另一種獲得Z值的方法是采用"自動主持人跟蹤系統(tǒng)"。它主要是由一個固定在主持人身上的紅外發(fā)射器和一套安裝在演播室墻上的紅外接收裝置完成。它可以準(zhǔn)確定位出主持人的三維位置，自動識別主持人和虛擬背景的相對位置關(guān)系。
(2)數(shù)字色鍵
數(shù)字色鍵與模擬色鍵的最大不同在于它可以在數(shù)字領(lǐng)域的1千6百萬種顏色中任選一種，這1千6百萬種顏色得自計算機的32位機器字長，其中有8位專門用于表示每一種顏色的256種明暗（灰度）變化（即下文提到的ALPHA鍵），另外的24位可以表示224種（約為1千6百萬種）顏色。當(dāng)然這是由計算機的處理能力得出的，并不代表自然界真實存在的顏色，有很大一部分為非法色。模擬色鍵在做扣像時，可以不分級的連續(xù)選擇無數(shù)色作為鍵出色，通常選擇高飽和度的蘭或綠色。高質(zhì)量的數(shù)字色鍵針對畫面的三個分量（Y，B-Y，R-Y）的每一路進行處理，并分別產(chǎn)生一個線性鍵。這種將一個色鍵分為三個鍵來處理的方法，可以允許保留更多的圖象細節(jié)。
由于色鍵處理是針對背景畫面的某一種顏色分量進行鍵出覆蓋，因此鍵源信號的質(zhì)量高低決定了鍵信號的質(zhì)量。為了對色度信號做盡可能細的區(qū)分，帶寬的保證是必不可少的。眾所周知，模擬或數(shù)字分量的NTSC或PAL制全電視信號的帶寬為6MHz，而在ITU-601數(shù)字分量演播室標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，采用對Y，（R-Y），（B-Y）3個信號分量分別編碼的方式，取樣頻率為13.5 MHz，取樣結(jié)構(gòu)為4：2：2，假如以10bit 作為量化比特數(shù)，其編碼后的總碼率R=10*（13.5+6.75+6.75）=270Mbit/s。
通常，信道帶寬至少是數(shù)碼率的0.5至1倍，數(shù)字化后的信號帶寬就達到了（67.5--135）MHz（只有Y時）或（135--270）MHz。即使經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮之后，其帶寬仍遠遠高于模擬或數(shù)字分量信號。因此，ITU-601數(shù)字分量演播室標(biāo)準(zhǔn)就為色度提供了更大可用的帶寬。使得數(shù)字色鍵產(chǎn)品可以得到比模擬色鍵產(chǎn)品好得多的質(zhì)量。但是數(shù)字色鍵也有它自身不可克服的缺陷，那就是由于數(shù)字圖象的壓縮，哪怕是極輕微的壓縮，都有可能導(dǎo)致鍵錯誤的發(fā)生。尤其是在DCT分塊處理的邊界處。在新的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)將鍵信號規(guī)定為彩色圖象除了Y，（R-Y），（B-Y）的第四個分量，其采樣結(jié)構(gòu)為4：2：2：4或4：4：4：4（此時為R，G，B處理），采樣頻率為13.5MHz。
（3）柔化鍵（Soft-key）
在數(shù)字鍵控技術(shù)領(lǐng)域，提到柔化鍵，一般包括兩層含義。一種是針對傳統(tǒng)開關(guān)切換的硬色鍵而言的軟色鍵，其鍵信號波形是與前景圖像透明度相關(guān)的斜坡形（梯形）信號，鍵信號在上升和下降期間有一定的斜率，能夠在很大程度上克服硬色鍵非0即1的缺點，軟色鍵中將用于硬色鍵的脈沖門控混合電路改成了線性混合電路。還有一層含義是指在一些數(shù)字色鍵處理過程中，為了得到精細逼真的畫面效果，而將處理模塊細化，比如Primatte色鍵處理軟件，在處理蘭屏前的物體與背景疊加時，將處理過程細分為背景彩色分量處理、柔化鍵彩色分量處理（針對前景物體的透明或半透明部分進行）、蘭色溢出彩色分量處理與前景彩色分量處理。四個過程分別進行，然后再合成。此時的柔化鍵，已經(jīng)是特指對前景物體的透明度所進行的軟件運算了。
（4）線性鍵（linear-key）
線性鍵是在柔化鍵中軟色鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它借用了計算機圖象處理軟件中的ALPHA通道分層技術(shù)的精髓，通過對鍵信號的分級來均勻地混合前景與背景。采用線性鍵技術(shù)合成的圖像，可以根據(jù)前景圖像的透明度線性成比例地透過背景圖像，因此也被稱為ALPHA鍵。
線性鍵是具有半透明混合效果的鍵控特技，其鍵信號決定合成圖像中前景圖像（填充信號）后背景圖像以什么樣的透明度可見，即鍵信號根據(jù)前景圖像的透明度而線性地成比例地決定前景信號與背景信號的合成比例或混合程度。線性鍵的數(shù)學(xué)模型可用下式表示：
VOUT = VF * K + VB *（1 - K）
其中VOUT為前景（填充）信號和背景信號合成后的輸出信號，VF 為前景信號，VB背景信號，K為鍵信號，K值取值范圍為大于等于0而小于等于1，從該式可知，當(dāng)K=1時，VOUT = VF ，此時線性鍵的合成輸出就是前景（填充）信號，這種情況稱為完全疊加。當(dāng)K=0時，VOUT = VB ，此時線性鍵的合成輸出就是背景信號，這種情況稱為完全不疊加。當(dāng)大于0而小于1時，線性鍵的合成輸出為前景（填充）信號VF 和背景信號VB按照K值所決定的比例進行合成以后的圖像，合成圖像看上去是半透明的效果，透過前景可以看到背景，透明度的大小取決于鍵信號K的值。
從上述表達式可以看出，線性鍵并不是作完全的相加混合，在前景（填充）信號為半透明的情況下，要看到背景畫面，必須削弱前景信號，這樣勢必會損失圖象細節(jié)。實際上，當(dāng)K=0或K=1時，線性鍵就工作在硬色鍵方式，但反過來硬色鍵卻不能達到線性鍵的效果，因為硬色鍵的鍵信號K的值只有0（低電平）和1（高電平）兩個值，所以硬色鍵合成輸出要么是前景信號，要么是背景信號，不可能出現(xiàn)半透明的混合效果。
線性鍵在處理前景信號細節(jié)邊緣或蘭色陰影時，是在整個背景范圍內(nèi)抵消相應(yīng)的色度，在混合輸出時前景的邊緣信號被減弱了，保留下的亮度級也被減弱了，這樣在加混輸出時，前景的細節(jié)就可能變得灰暗與模糊。
圖3給出了線性鍵（ALPHA鍵）原理示意圖。
2.2彩色空間
為了得到最佳的鍵合成效果，不同的商家開發(fā)了許多種技術(shù)途徑，尤其在彩色空間的選擇與采樣技術(shù)上。一直以來模擬色鍵發(fā)生器的輸入均直接由演播室攝象機直接提供RGB信號，當(dāng)然在數(shù)字化時代，存儲和處理RGB信號比處理Y，R-Y，B-Y信號復(fù)雜，為了真實還原色彩，不可以象對待Y，R-Y，B-Y信號以4：2：2或4：2：0或4：1：1來采樣，而必須以4：4：4的采樣結(jié)構(gòu)分別對RGB三個顏色分量采樣。這樣RGB均為全帶寬，必然會增加系統(tǒng)整體的處理難度。因為在多次的記錄與存儲過程中，怎樣在一個復(fù)雜的編輯過程中采用RGB處理是非常困難的，任一環(huán)節(jié)以低于4：4：4的格式記錄，都將損失RGB處理的所有優(yōu)勢。另外，相對于Y，R-Y，B-Y信號，以RGB處理無論在數(shù)學(xué)模型或控制上均更加復(fù)雜，例如一個被攝物體明亮度的變化在RGB處理時，需要調(diào)整RGB三個分量的正確混合比例，但以Y，R-Y，B-Y處理，只需要調(diào)整一個就可以�？梢韵胂�，當(dāng)視頻圖象采用RGB時，應(yīng)該代表了最佳的圖象質(zhì)量。這也是高清晰度電視以4：4：4或8：8：8采樣所追求的目標(biāo)。但是目前在電視制作中，還不可能完全實現(xiàn)。不過，新的數(shù)字分量色鍵處理卻已經(jīng)在RGB彩色空間進行了。
根據(jù)格拉茲曼法則，任何一種彩色都可由另外3種彩色按不同的比例合成。這意味著若選定3種人所共知的標(biāo)準(zhǔn)基色，那么任何一種彩色，可以用合成這一彩色所需的3種基色的數(shù)量來表示。更明確地說，在標(biāo)準(zhǔn)基色選定以后，任何一種彩色，可以用3個數(shù)字精確的表示。選定RGB作為三基色，色度學(xué)中引入了三色系數(shù)RGB，并且推導(dǎo)出：可以用三色系數(shù)R、G和B來準(zhǔn)確地表示彩色的色調(diào)和飽和度。圖7給出了以R，G，B為坐標(biāo)軸，以三色系數(shù)為坐標(biāo)，任何一種彩色均可以由這3個坐標(biāo)值所確定的矢量來表示的三維矢量坐標(biāo)系，我們也稱其為RGB彩色空間。其中坐標(biāo)原點o是RGB都等于0的點，代表黑色。與O點相對應(yīng)的立方體的頂點的3個坐標(biāo)值都等于1，代表等能白色。連接其余的R、G和B分別等于1的3個頂點的等邊三角形（圖中虛線所示），稱為麥克斯韋三角形，其三個頂點分別代表100%的紅色、綠色和蘭色，三角形的重心代表等能白色。麥克斯韋三角形所在的平面也叫色度平面（Chromaticity Plate）。色度是色調(diào)與色飽和度的總稱，不含亮度信息。因此在色度平面上淺紅和深紅沒有區(qū)別。傳統(tǒng)的色鍵處理只在色度平面中進行，不考慮亮度分量。在圖4所示的RGB彩色空間中，黑白兩點連線所代表的是亮度信息。
新的數(shù)字色鍵處理方法，既在RGB色立方體的色度平面處理，同時也考慮了亮度因素。例如， Primatte 色鍵處理軟件，定義了一個128面的多面體來建立精密復(fù)雜的三維空間輪廓，以達到精細區(qū)分存在于前景與背景之間的細小的顏色不同。
3 ULTIMATTE的數(shù)字色鍵處理
ULTIMATTE公司是世界公認的蘭/綠屏技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，具有20多年的開發(fā)應(yīng)用蘭屏合成圖象的經(jīng)驗，無論從傳統(tǒng)色鍵設(shè)備到先進的數(shù)字色鍵設(shè)備，他一直在不斷地提高產(chǎn)品的功能，引領(lǐng)著業(yè)界的潮流。
Ultimatte的數(shù)字色鍵處理是在前后景間作混合而非切換，前后景先分別處理，然后再相加產(chǎn)生合成圖象,在處理時它不用限制整體信號。早期的鍵采用的是非相加的混合，在前后景之間做切換，這種方法的局限性就是沒辦法將透明或半透明的前景物體疊加到背景上，而同時還要透過它看到背景。
與傳統(tǒng)的色鍵處理相比，ULTIMATTE的數(shù)字色鍵處理具有以下特點：
（1）用完全相加混合前景與背景，可以再生象透明物體上的倒影那樣的清晰效果。
（2）采用特有的算法產(chǎn)生遮罩(matte)信號，可以更好地從前景物體中區(qū)分出背景。
（3）采用抑制襯底及平抑蘭溢出的特殊算法處理前景的同時，允許在前景上再現(xiàn)蘭色陰影。
ULTIMATTE的數(shù)字色鍵處理提供了以下的功能：
（1）全線性的遮擋：用于消除硬邊緣，所有在前景圖像中的圖像虛化、清晰細致的圖像、透明度以及影子都將在最后合成中重新生成。
（2）屏幕矯正：用于對不均勻的藍屏幕、藍布景，以及污點的調(diào)整，保證最后的合成完美無缺。
（3）噪點消除（Grain Killer）: 對前景中的藍屏和綠屏中的噪點進行過濾，不影響前景圖像。
（4）自動處理：點擊任意污染區(qū)域，自動地對噪點消除（Grain Killer）控制進行調(diào)整。
（5）冗余色塊: 提供了一個外部生成的冗余色塊（garbage matte），
（6）閃爍抑制：自動消除藍屏幕閃爍或前景圖像溢出，進一步控制過渡的溢出
3．1前景處理
ULTIMATTE在處理前景時,不削弱前景,只削減描繪背襯的蘭色分量,對前景物體的外邊緣的處理,Ultimatte可以高保真。它采用獨特的算法有選擇地減去信號級來表現(xiàn)出襯底,而線性鍵在處理前景時是在襯底所有的色調(diào)范圍內(nèi)抵消色度值,在混合時前景被減弱,留下的亮度級也被消減,有時前景物體的蘭色陰影可能變得灰暗。
3. 2遮罩(matte)信號的產(chǎn)生
ULTIMATTE色鍵處理區(qū)別于其他色鍵設(shè)備的第二個特點是用來從前景產(chǎn)生遮罩(matte)信號的特殊算法. ULTIMATTE從前景RGB得出遮 罩(matte)信號的處理較一般色鍵信號復(fù)雜、靈活，ULTIMATTE可以更好地區(qū)分襯底與前景物體的顏色，操作者可以更多的控制選取生成遮罩（matte）信號所用的顏色純度，也可以比一般色鍵更好地支持蘭屏前的蘭色與灰色陰影。
3．3蘭溢出的抑制
ULTIMATTE含有專門用來抑制由襯底溢出的光引起的前景物體的色污染，這是處理前景生成遮罩（matte）信號的處理過程的一部分。
ULTIMATTE在處理前景時，將襯底的蘭（綠）抑制為黑，前景中的其他區(qū)域的蘭（綠）被減弱到一個合適的水平。傳統(tǒng)色鍵通過抵消色度中的指定色調(diào)來抑制蘭溢出，而ULTIMATTE是有選擇的減少蘭（綠）色分量。不同在于傳統(tǒng)色鍵中的前景物體的蘭色將變?yōu)榛疑�，而ULTIMATTE中的蘭色仍保持蘭色。
4 PRIMATTE的數(shù)字色鍵處理
PRIMATTE是一種純軟件的色鍵處理方法，廣泛地運行在各種SGI圖象處理工作站上，最初由IMAGICA 公司在1992年提出，用于在數(shù)字圖象上實現(xiàn)高質(zhì)量的色鍵處理。經(jīng)過近10年的發(fā)展，如今PRIMATTE已成為一種功能強大的標(biāo)準(zhǔn)SGI軟件產(chǎn)品，它可以提供極端精細的遮罩控制功能來實現(xiàn)高質(zhì)量的圖象合成。
PRIMATTE的數(shù)字色鍵處理具有以下特點：
（1） 獨特的鍵值算法
（2） 對圖象軟邊部分的色彩處理
（3） 準(zhǔn)確、干凈地抑制蘭溢出
（4） 易操作性
4．1鍵值計算方法
為了產(chǎn)生一個合成圖象，計算機圖象處理借鑒了視頻色鍵處理的思想，采用遮罩信號作為視頻切換開關(guān)，要求蘭屏的彩色分量為0%，前景物體的彩色分量為100%。采用"柔化鍵"處理比較難于合成的前景物體，如煙、頭發(fā)絲等，此時前景物體的彩色分量值界于0%--100%之間，基于遮罩層級值混合前景物體與背景圖象的彩色分量。合成圖象的每一個象素值等于色鍵遮罩層相應(yīng)象素的彩色分量值減去背景圖象相應(yīng)象素的彩色分量值。
該算法的處理是在RGB彩色空間進行的，并且考慮了亮度信息，并且可以依據(jù)前景物體的顏色分量，靈活地對亮度信息的分級，來準(zhǔn)確地確定遮罩信號。
在PRIMATTE的算法中使用了三種不同的多面體來控制精細的三維鍵圖，并采用下述的4個步驟來處理：
（1） 背景分量
（2） 柔化鍵分量
（3） 蘭溢出分量
（4） 前景分量
4．2軟邊處理
傳統(tǒng)的色鍵合成圖象時，使用遮罩信號作為外鍵輸入，背景物體的所有象素將以100%的彩色分量值、0%的鍵值輸出，前景物體的所有象素將以100%的彩色分量值、100%的鍵值輸出，這樣物體的柔化邊緣不可能被清晰鍵出，同時蘭色背景將為最終的合成圖象鑲邊。一般的處理方法是通過調(diào)整鍵的分割級數(shù)來抑制這種蘭色溢出，那樣圖象的細節(jié)會丟失。
傳統(tǒng)的解決方法，首先需要建立一個前景物體的輪廓圖象，并且用補色代替蘭色背景，這種處理模式也被稱作"消色信號"，其結(jié)果看起來不自然�，F(xiàn)有的色鍵處理中，比較流行的方法是利用一個中間圖象，該圖象生成于系統(tǒng)內(nèi)部，由色鍵素材減去蘭色分量形成，看起來象"黑背景圖象"。這個中間圖象被稱為"予繁衍前景"（pre-multiplied foregroung）。但是使用其他視頻設(shè)備去合成這個"予繁衍前景"時仍有缺陷，主要是其所使用的開關(guān)必須具有"加混"功能，否則軟鍵部分就不能被清晰地鍵出，且顏色中保留有黑色。PRIMATTE在進行處理時不會發(fā)生這種現(xiàn)象，它采用了一種高性能的柔化鍵處理技術(shù)，"非予繁衍前景"技術(shù)，不必顧及開關(guān)的功能，更適合于外鍵的生成。
4．3精確抑制蘭溢出
PRIMATTE軟件具有獨特的蘭溢出抑制功能。關(guān)鍵在于彩色校正，尤其是允許使用者從溢出區(qū)域提取出蘭色分量。當(dāng)背景包含的顏色分量極少時，這種處理是實用有效的，如果背景亮度不均勻，PRIMATTE提供一個內(nèi)部發(fā)生裝置散焦背景圖象作為參考。使用者可以應(yīng)用（或加混）相應(yīng)的彩色分量，這些彩色分量可以是包含在背景圖象中的每一部分的彩色分量。
4．4 遮擋信號的生成
在傳統(tǒng)的色鍵設(shè)備中，一個遮擋信號的產(chǎn)生，一般經(jīng)過下述步驟：
（1） 輸入一幅蘭背景圖象；
（2） 設(shè)置存儲空間保留遮擋結(jié)果；
（3） 圍繞蘭色背景設(shè)置分割區(qū)；
（4） 從圖象左上角開始對每一個象素執(zhí)行以下處理：
A． 將該象素描繪為彩色空間的一個點，得到它的彩色坐標(biāo)；
B． 確定這個點是否落在分割區(qū)內(nèi)；
C． 如果是，賦值為BLACK，否則，賦值WHITE；
D． 存儲該象素；
E． 對所有象素重復(fù)上述步驟；
（5） 輸出遮擋圖象結(jié)果。
這種處理過程中，假設(shè)在RGB彩色空間有一個火柴盒，如圖5所示。傳統(tǒng)色鍵之所以不能產(chǎn)生吸引人的效果，原因就在于它將前景物體或蘭背景的所有象素組做同樣的處理，而沒有中間狀態(tài)。而實際上蘭色背景與前景物體彩色之間存在著精細的變化，如頭發(fā)邊緣，頭發(fā)的顏色與蘭背景的顏色在一個象素中以一定的比例共同存在，這些象素?zé)o論是被當(dāng)作蘭背景還是目標(biāo)物體，都可能造成細節(jié)丟失后發(fā)生蘭溢出，要想最終正確地表現(xiàn)出頭發(fā)邊緣，應(yīng)該是取這兩種顏色的平均。在3維彩色空間中，中間色位于前景目標(biāo)物體顏色與背景蘭色中間，如圖6所示。PRIMATTE采用了一種模糊（fuzzyness）技術(shù)來處理這些象素。它在RGB彩色空間中，用兩個火柴盒來設(shè)置不同的分割區(qū)，一大一小互相嵌套。如圖7 所示。采用這種分割，在產(chǎn)生遮擋信號時，除了上述的步驟外，又增加了
AA. 若前景物體的目標(biāo)象素落在小火柴盒里，將遮擋賦制值為BLACK（黑）；
BB．若前景物體的目標(biāo)象素落在大火柴盒之外，將遮擋賦制值為WHITE（白）；
CC．若前景物體的目標(biāo)象素落在兩個火柴盒之間，將遮擋賦制值為GRAY（灰），并且將這種在兩個火柴盒之間距離所代表的GRAY等分出亮度等級，靠近小盒子的是深灰，靠近大盒子的是淺灰。
對原蘭背景圖象的所有象素重復(fù)同樣的處理，根據(jù)該象素所得的灰色亮度結(jié)果，來確定原象素有中前后景顏色分量的百分比。如圖8所示。這種方法大大改進了色鍵處理，這也是PRIMATTE中軟色鍵處理的基礎(chǔ)。在這種處理方法中，兩個分割區(qū)的放置是非常重要的技術(shù)，前景目標(biāo)物體應(yīng)該被放在大盒子之外，蘭背景應(yīng)該被放在小盒子之內(nèi)，其他的象素應(yīng)該在兩個盒子之間，才可以得到最佳的結(jié)果。
5 操作技巧
前面我分別介紹了當(dāng)今代表硬件方式與軟件方式在數(shù)字色鍵領(lǐng)域各領(lǐng)風(fēng)騷的ULTIMATTE和PRIMATTE，其實由于二者處理方式的不同,決定了應(yīng)用環(huán)境的差別。ULTIMATTE是基于傳統(tǒng)視頻領(lǐng)域的Y，R-Y，B-Y信號的，完全由硬件來實現(xiàn)實時摳像，非常適應(yīng)于演播室的直播環(huán)境。而PRIMATTE是基于計算機圖象處理的合成軟件，由于計算機圖象顯示是以RGB分量處理的，這就決定了在計算機上的色鍵處理可以完全在RGB彩色空間進行，而且可以多次精細調(diào)整，逐漸逼近最佳效果，所以適合于在SGI等計算機圖形工作站上進行后期圖象合成。
使用ULTIMATTE設(shè)備進行摳像，其操作完全沿襲了傳統(tǒng)摳像設(shè)備的操作模式，這里就不在細說了。以PRIMATTE為代表的軟件摳像方式，主要是在計算機或類似計算機平臺的設(shè)備（如quantel的Harry,painbox等 ）上進行基本的數(shù)碼合成操作，怎樣才能把摳像的素材和背景自然地溶為一體，除了操作人員的經(jīng)驗外，也需要前期的配合。下面介紹一些技巧及注意事項。
（1）蘭或綠背景要干凈，平均，燈光要打好，尤其是運動物體起點位置和終點位置的燈光都要保持好。沒有穿崩，沒有皺褶，沒有暗影，拍攝時這些細節(jié)一定要注意，后期效率就成倍的提高。
（2）演員服裝，道具盡量不要跟背景混在一起，主要是邊緣，譬如物體邊緣是紅色的，中心有一個藍色標(biāo)志（LOGO），這些情況可以修補掉。演員服裝，道具反射率高，譬如金屬的太空服很容易反射到藍背景，這樣就更要注意了，演員和背景也要有一定的距離。
（3）運動的物體或不在焦點的物體會出現(xiàn)虛化，邊緣會發(fā)毛，需要特別注意。
（4） 對頭發(fā)毛絲、玻璃、火，光、煙霧等物體的摳像，需要耐心的多做幾個遮罩，必要時采用手工畫邊。
在后期制作時,使用不同的合成軟件，操作方法都不一樣，但原理和步驟都是相同的，主要包括
（1）做遮罩(MATT)。實際拍攝的畫面中，物體與背景的邊緣都會有一個蒙邊的過渡，而合成的物體邊緣必須模仿這種過度。邊緣太硬，合成上去的物體像一個剪紙，邊緣過虛，摳像物體就給吃掉邊緣，少了細節(jié)。摳像時必須仔細地制作遮罩（MATT），為了保證摳像物體能有盡量清晰的邊緣細節(jié)，很多時候一個物體需要分幾部分做幾個MATT，才能摳干凈，千萬不要怕麻煩。
（2）遮罩（MATT）蝕入。把摳像物體的遮罩（MATT）作虛邊，然后合成時把MATT的虛邊往里面蝕入一些，這樣可以避免邊緣經(jīng)常出現(xiàn)的閃動和鋸齒，物體與背景的邊緣有自然的過渡。
（3）褪藍。有了遮罩（MATT）還不能直接把前景和背景合上，因為這樣前景的物體通常會有礙眼的藍邊，必需經(jīng)過褪藍這一步驟，有的軟件是在調(diào)色完成的，把畫面中的藍色成分去掉，(千萬不要影響到前景物體的顏色！)人的膚色中帶有一定的藍，去掉了膚色會變粉，很不自然。雖然有的軟件本身有專門做褪藍的命令，但為了保證畫面的質(zhì)量，采用手工調(diào)整比較好。
（4）畫邊。有時因為某種原因不能褪藍，譬如會影響到物體的顏色，或褪藍不干凈，這時就要用手工一幀一幀的把物體邊緣上的藍色用接近物體的顏色修掉。
（5）顏色修正。需要根據(jù)最終效果仔細調(diào)整每個鏡頭間的色調(diào)，一定要保持一致。
（6）手畫遮罩（MATT）。對于摳像物體跟背景混在一起的畫面只能一幀一幀的手畫遮罩（MATT），不僅十分費時費力，而且很難得到高質(zhì)量的遮罩（MATT）。物體邊緣的黑邊、鋸齒、閃動等都是常見的問題。捷徑是可以用曲線勾畫出摳像物體邊緣，做幾個關(guān)鍵幀，其余畫面由電腦完成，再慢慢調(diào)整，使每一幀的物體邊緣和曲線吻合，這樣還有一個好處，可以減少邊緣的抖動。
數(shù)字化視頻處理，也帶來了鍵控技術(shù)的飛速發(fā)展。了解它的變遷和發(fā)展，可以使我們正確的選擇、使用新的設(shè)備和技術(shù)，本文力求在這方面能夠?qū)ψx者有所裨益。
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