Кіріспе

Композициялау техникасы, сондай-ақ жасыл экран

Хрома кілті композициялау немесе хрома кілті – екі немесе одан көп сурет немесе бейне ағындарын түс тондары (хрома диапазоны) негізінде біріктіру (қабаттау) үшін қолданылатын визуальды эффекттер және пост-өндірістік техника. Бұл техника көптеген салаларда фотосурет немесе бейненің нысанынан фонды жою үшін пайдаланылады, әсіресе жаңалықтар, кино және бейне ойындар индустриясында. Алдыңғы пландағы түсірілімдегі түс диапазоны мөлдір етіліп, жеке түсірілген фон немесе статикалық суретті сахнаға енгізуге мүмкіндік береді. Хрома кілті техникасы бейне өндірісінде және пост-өндірісте жиі қолданылады. Бұл техника түс кілті, түс ажырату жабысы (CSO; көбінесе BBC қолданады) немесе жасыл экран, көк экран сияқты нақты түске байланысты түрлі терминдермен де белгілі. Хрома кілті кез келген біркелкі және анық түсті фонмен жасалуы мүмкін, бірақ жасыл және көк фондар жиірек қолданылады, себебі олар адам терісінің кез келген түсінен ең айқын түрде ерекшеленеді. Түсірілген нысанның ешбір бөлігі фон ретінде қолданылған түске ұқсамауы керек, әйтпесе ол бөлік қателікпен фонның бөлігі ретінде танылуы мүмкін. Бір кадрдағы нысандардың екінші кадрда ауыстырылған фонның алдында қозғалуын қамтамасыз ету үшін, әр кадрдағы фонның дұрыс бөлігін жасыру үшін жылжымалы маска қолданылуы керек. 1918 жылы Фрэнк Уильямс қара фонды пайдалануға негіделген жылжымалы маска техникасын патенттеді. Бұл "Көрінбейтін адам" сияқты көптеген фильмдерде қолданылды. "Chroma Key" атауы – RCA компаниясының бұл процеске берген саудалық атауы, ол NBC телеарналарындағы хабарларда қолданылды және RCA-ның Альберт Н. Голдсмитке берілген патенттерін қамтыды. 1957 жылдың күзінде NBC-нің Джордж Гобель шоуында бұл техника алғаш рет қолданылды. Петро Влахос 1964 жылы осы техникаларды жетілдіргені үшін «Оскар» сыйлығына ие болды. Оның техникасы нақты әлемдегі көптеген нысандардың көк түстің мөлшері жасыл түстің мөлшеріне ұқсас екендігін пайдаланады. Збигнев Рыбчинский де көк экран технологиясын дамытуға үлес қосты. Актерді көк экранның алдында, фондық кадрмен бірге біріктіру үшін екі проектор, кинокамера және «сәуле бөлігіші» бар оптикалық принтер қолданылды, бұл процесс кадр бойынша кадр жасалды. 1970 жылдардың басында американдық және британдық телеарналар жаңалықтарды көк емес, жасыл түсте көрсетуді бастады. 1980 жылдары оптикалық принтерді басқару үшін мини-компьютерлер пайдаланылды. «Империя кері соққы береді» фильмі үшін Ричард Эдлунд процесті айтарлықтай жеделдетіп, ақшаны үнемдеген «төрттік оптикалық принтерді» жасады. Ол өзінің инновациясы үшін арнайы «Оскар» сыйлығын алды. Он жылдар бойы жылжымалы маска кадрларын «құлыпталған» күйде жасау қажет болды, яғни маскаланған нысан да, фон да камера бұрышын өзгерте алмады. Кейін компьютерлік уақытпен басқарылатын қозғалыс бақылау камералары бұл мәселені шешті, себебі алдыңғы және артқы планды бірдей камера қозғалысымен түсіруге болады. Теледидардағы метеорологтар көбінесе экранның жанында орналасқан өріс мониторын қолданады, осы арқылы қолдарын фондық суреттерге қалай қоятынын көреді. Жаңа әдіс – экранға әлсіз суретті проекциялау. Кейбір фильмдерде толыққанды компьютерлік бейнелеу (CGI) арқылы жасалған фонды қосу үшін хрома кілтін кеңінен пайдаланады. Әр түрлі түсірілімдерден алынған кадрларды біріктіруге болады, бұл актерлерді жеке түсіріп, содан кейін бір сахнада бірге орналастыруға мүмкіндік береді. Хрома кілті актерлерге студиядан шықпай-ақ кез келген жерде болу мүмкіндігін береді. Компьютерлік технологияның жетістіктері қолмен ұсталатын камераларды қолданғанда да, композициялық кадрларға қозғалысты қосуды жеңілдетті. Түсті фонға боялған тор, таспамен белгіленген X немесе қабырғаға бекітілген теннис доптары сияқты сілтемелік нүктелерді орналастыруға болады. Пост-өндірісте компьютер осы маркерлерді камераның орнын есептеу үшін пайдалана алады және осылайша алдыңғы планның перспективасы мен қозғалысына сәйкес келетін суретті шығарады. Заманауи бағдарламалық жасақтама мен есептеу қуаты маркерлерді дәл орналастыру қажеттілігін жойды – бағдарламалық жасақтама олардың кеңістіктегі орнын анықтайды; бұл кемшілік камераның қозғалысын қажет етеді, бұл қазіргі кинематографиялық техникаға әсер етуі мүмкін, онда камера әрқашан қозғалыс үстінде болады.

Процесс

Негізгі нысан бір түсті немесе салыстырмалы түрде тар диапазонды түстерден, әдетте көк немесе жасыл түстерден тұратын фонға қарсы түсіріледі немесе фотоға түсіріледі, себебі бұл түстер тері түсінен ең қашық деп есептеледі. Видеоның алдын ала таңдалған түске сәйкес келетін бөліктері басқа фондық видеомен алмастырылады. Бұл процеске "хромакей", "хромакейлеу" немесе жай ғана "кей" деп аталады.

Жасыл фонды өңдеу

Жасыл түс теледидар мен электрондық кинематографияда басқа түстердің бәрінен көп қолданылады, себебі теледидардағы ауа райы хабаршылары көк костюмдер киюге бейім болған. Хрома-кей технологиясы алғаш рет теледидар өндірісінде пайдаланғанда, киноиндустриясында бұрын қолданылып келген көк экран әдеттен тыс пайдаланылды, бірақ кейін басқа да практикалық мәселелер теледидар индустриясын көк түстен жасыл түске көшіруге мәжбүр етті. Жоғары сапалы түсті теледидар камералары жеке қызыл, жасыл және көк бейне сенсорларын қолданады, ал ерте заманғы аналогты теледидар хрома-кей құрылғыларының жұмысы үшін RGB компоненттік бейне қажет болды. Технологиялық тұрғыдан алғанда, көк немесе жасыл арнаны пайдалану мүмкіншілігі бірдей болды, бірақ көк киім кию мәселесі үнемі туындағандықтан, жасыл экран кеңінен қолданысқа енді. Жаңалықтарды оқып берушілер кейде хрома-кей киім талаптарын ұмытып кетеді, ал фонмен бірдей түсті киім кигенде, адам фонға сіңіп кеткендей көрінеді. Көк киімге қарағанда жасыл киім сирек кездесетіндіктен, әуедегі актерлердің киім таңдауын үнемі бақылап отырудың орнына жасыл фонды қолдану оңай екені анық болды. Сонымен қатар, адам көзі көрінетін жарық спектрінің ортасында жатқан жасыл толқындарға сезімтал болғандықтан, жасыл аналогты бейне арнасы әдетте күшті сигнал береді, бұл басқа компоненттік бейне арналарымен салыстырғанда сигнал мен шу арақатынасын жақсартады, сондықтан жасыл экранда жасалған кескіндер таза болады. Цифрлық теледидар мен кино дәуірінде, сапалы кескінді жасау үшін қажетті түзетулердің көп бөлігі автоматтандырылды. Дегенмен, алдыңғы пландағы нысандарды бөліп көрсету үшін түстерді үйлестіру қажеттілігі өзгеріссіз қалды.

Көк фонды өңдеу

Электрондық хрома-кейнге дейін композициялау (химиялық) пленкада жасалды. Камераның түсті негативтері жоғары контрастты қара-ақ негативтерге, сүзгі немесе жоғары контрастты пленканың түсті сезімталдығын пайдаланып, тек көк (және жоғарырақ) жиіліктерді көрсету үшін басылды. Көк жарық түсіргіштің көк түсі жоқ жерлерде ғана түсті негатив арқылы өтеді, сондықтан бұл көк экран болған жерде пленканы ашық қалдырды, ал қалған жерлерде мөлдірсіз етті, бірақ ақ нысандар да ашық болып шықты (өйткені олар да көк түсті қамтыды). Бұл дақтарды түсті позитивпен қосарлы экспозиция жасау арқылы (осылайша қызыл немесе жасыл түсті кез келген аймақты мөлдірсіз ету арқылы) және тағы да басқа әдістермен жоюға болады. Нәтижесінде көк экран болған жерде ашық, ал қалған жерлерде мөлдір емес пленка пайда болды. Бұл "әйел матасы" деп аталады, ол цифрлық кілттемедегі альфа матасына ұқсас. Бұл пленканы басқа жоғары контрастты негативке көшіру "еркек матасын" жасады. Содан кейін фондық негативті "әйел матасымен" біріктіріп, соңғы пленкаға түсірді, кейін камералық негативті "еркек матасымен" біріктіріп, осы пленкаға екі рет басылды. Осы екі сурет бірігіп, соңғы эффектті құрайды.

Негізгі факторлар

Кілттің ең маңызды факторы - алдыңғы план (объект) және артқы план (экран) түстерінің бөлінуі. Объект көбінесе жасыл болса (мысалы, өсімдіктер), камера жасыл жарыққа сезімтал болса да, көк экран қолданылады. Аналогтық теледидарда түс хроматикалық субтасушының эталондық осцилляторға қатысты фазасымен көрсетіледі. Хрома кейі видеоның фазасын алдын ала таңдалған түстің фазасымен салыстыру арқылы жүзеге асырылады. Видеоның фазалық бөліктері басқа фондық видеомен алмастырылады. Цифрлық түсті теледидарда түс үш санмен (қызыл, жасыл, көк интенсивтілік деңгейлері) көрсетіледі. Хрома кейі видео мен алдын ала таңдалған түс арасындағы қарапайым сандық салыстыру арқылы жасалады. Егер экранның белгілі бір нүктесіндегі түс сәйкес келсе (нақты немесе белгілі бір диапазон ішінде), онда сол нүктедегі бейне басқа фонмен алмастырылады.

Жарықтандыру

Фильмдегі кейіпкерлер мен заттар жоспарланған фонда бар сияқты көрінуі үшін екі көріністің жарығы үйлесімді болуы керек. Сыртқы көріністер үшін бұлтты күндердегі жарық тараңқы, тегіс түсті болады, оны студияда шамалы өзгерту арқылы келтіру оңай. Ал тікелей күн сәулесін күннің уақытына қарай бағыты мен түсі бойынша сәйкестендіру қажет. Жасыл экран алдында түсірілген студиялық түсірімде, жарық шашырауынан экранның түсімен бірдей қоршаған ортаның жарығы пайда болады. Бұл эффект "төгілу" деп аталады.

Камера

Түсті экранның алдындағы көріністі түсірудегі тереңдік фонның тереңдігімен сәйкес болуы керек. Бұл актерлерді әдеттегіден артық тереңдікпен түсіруді білдіруі мүмкін.

Киім-кешек

Хрома-бағытталған нысан хрома-бағытталған түске ұқсас киім киюден аулақ болуы керек (мысалы, нысанның денесі жоқтай көрінуі үшін жасыл түсті киім кию), өйткені киім фондық бейнемен алмастырылуы мүмкін. Бұл қасақана қолданылуының мысалы – актердің соңғы кадрда көрінбеуі үшін денесінің бір бөлігін көк жамылғымен жабуы. Бұл әдіс «Гарри Поттер» фильмдеріндегі көрінбейтін плащ эффектін жасау үшін қолданылғанға ұқсас нәтижеге қол жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін. Актер сондай-ақ хрома-бағытталған фонға қарсы түсіріліп, аздап байқалатын плащ жасау үшін бұрмалау эффектісімен фонға енгізілуі мүмкін. Көк экранды қолданғанда қиындықтар туындайды, егер эффектілі түсірілімдегі костюм көк болуы керек болса, мысалы, Суперменнің дәстүрлі көк киімінде. 2002 жылғы «Өрмекші адам» фильмінде, Өрмекші адам мен Жасыл Гоблин әуеде болған көрінестерде, Өрмекші адам жасыл экранның алдында, ал Жасыл Гоблин көк экранның алдында түсірілуі керек еді. Түстердің айырмашылығы – Өрмекші адамның костюмі қызыл және көк түсті, ал Жасыл Гоблиннің костюмі толығымен жасыл түсті. Егер екеуі де бір экранның алдында түсірілсе, бір кейіпкердің бөліктері кадрдан жойылар еді. Алдыңғы және артқы жоспарды анық бөлу үшін алдыңғы пландағы киім мен шаштың қарапайым силуэті болуы маңызды, өйткені шашыраңқы шаш сияқты ұсақ бөлшектер дұрыс көрсетілмеуі мүмкін. Сондай-ақ, костюмнің жартылай мөлдір элементтері проблема тудырады. Жаңа техника – фон ретінде кері шағылыстыратын пердені пайдалану, ал камера линзасының айналасында жарқын LED шамдарын орнату. Бұл үлкен сахналық шамдардан айырмашылығы өте аз қуат пен орынды пайдаланады және монтаждауды қажет етпейді, тек LED шамдарын ғана пайдалануды талап етеді. Бұл жетістік 1990 жылдары практикалық көк LED шамдарының ойдағыдай жасалуының арқасында мүмкін болды, сондай-ақ зөңрөңгүл жасыл LED шамдарын жасауға да мүмкіндік берді. Адам көзіне көрінбейтін жарық спектрін пайдаланатын түс кілттеуінің бір түрі де бар. Термо-кілт деп аталатын бұл технология негізгі түс ретінде инфрақызыл түсті қолданады, ол пост-өңдеу кезінде фондық бейнемен алмастырылмайды. «Жұлдызды жол: Келешек ұрпағы» сериалы үшін Дон Ли (CIS Hollywood) ультракөк сәулемен мата жасау процесін ұсынды, ал оны Гэри Хатцель және Image G қызметкерлері әзірледі. Бұл флуоресцентті апельсин түсті фонды қамтыды, бұл матаны жасауды жеңілдетті, соның арқасында эффекттер тобы басқа әдістерге қажетті уақыттың төрттен бірінде эффекттер жасады. Принцип бойынша, кез келген бейнелі фонды біртұтас түстің орнына хрома-бағытталған фон ретінде пайдалануға болады. Бірінші кезекте актерлер немесе басқа алдыңғы пландағы элементтерсіз фон түсіріледі, содан кейін көріне жазылады. Фондық бейне нақты түсірілімдегі фонды жою үшін қолданылады; мысалы, цифрлық бейнеде әр пикселдің әртүрлі хрома-бағытталған кілті болады. Бұл кейде айырмашылық маты деп аталады. Алайда, бұл нысандардың түсі фонына ұқсас болса, немесе фон камера шуынан немесе эталондық түсірілімнен сәл өзгеше болса, оларды кездейсоқ жою оңай болады. Үйлесімді үлгісі бар фон осы мәселелердің көпшілігін жеңілдетеді және қатты түсті фонға қарағанда киім-кешек түсіне сезімтал болмайды. Цифрлық түсті бейнелерде (1 бит) мөлдірлікті кодтау үшін белгілі бір интенсивті қызғылт түсті қолдану да бар, бұл кейде «сыйлық қызғылт» деп аталады. Бұл фотосуреттік техника емес және алдыңғы жоспарды артқы жоспардан бөлу өте оңай.

Тіпті жарықтандыру

Көк немесе жасыл экранды орнатудың ең үлкен қиындығы – жарықтандырудың тепе-теңдігін сақтау және көлеңкелерді болдырмау, себебі ауыстырылатын түстің диапазоны мүмкіндігінше тар болуы керек. Көлеңке камераға қараңғы түс ретінде көрінеді және оны ауыстыру мүмкін болмайды. Мұны көбінесе төмен бюджетті немесе тікелей эфирлерде байқауға болады, онда қателерді қолмен түзетуге немесе сахналарды қайта түсіруге жағдай болмайды. Қолданылатын материалдың түрі сапаға және біркелкі жарықтандыруға қол жеткізудің оңайлығына әсер етеді. Жылтыр материалдар жылтыр емес материалдарға қарағанда нашар нәтиже береді. Жылтыр беткейлер жарықты шағылыстырып, оларды ақшыл көрсетсе, ал қалған бөліктері қараңғы болуы мүмкін. Матовый беткей шағылысқан жарықты таратып, түстердің біркелкі диапазонын қамтамасыз етеді. Жасыл экраннан ең таза түсірілімді алу үшін нысан мен жасыл экран арасындағы айырмашылық болуы қажет. Нысанды экраннан ажырату үшін екі экспозициялық саты айырмасын қолдануға болады, яғни жасыл экранды нысаннан екі саты жоғарырақ немесе керісінше етіп баптауға болады. Кейде көлеңке визуальды эффект жасау үшін қолданылуы мүмкін. Көк немесе жасыл экранның көлеңкелі бөліктерін қажетті фондық бейне кескінінің қараңғы нұсқасымен алмастыруға болады, бұл адамның оларға көлеңке түсіргендей көрінуіне мүмкіндік береді. Хрома кейінің түсінің кез келген таралуы нәтижесін жасанды етеді. Қолданылатын линзалардың фокустық қашықтығының айырмашылығы хрома кейінің сәттілігіне әсер етуі мүмкін.

Экспозиция

Көк экран немесе жасыл экран үшін тағы бір қиындық – камераның дұрыс экспозициясы. Түсті фонды жеткіліксіз немесе артық экспозициялау қанығу деңгейінің нашарлауына әкелуі мүмкін. Видеокамералар үшін, жеткіліксіз жарық түскен суреттерде шу көп болуы да мүмкін. Фон камераға жарық және қаныққан сурет түсіруге мүмкіндік беретіндей жеткілікті жарық болуы керек.

Бағдарламалау

Бағдарламалық жасақтамада түсті кілттеуді іске асыру үшін сапа мен жылдамдықты оңтайландырудың бірнеше әртүрлі әдістері бар. Көптеген нұсқаларда (, , ) → функциясы кескіндегі әрбір пикселге қолданылады. (альфа) альфа композициялау техникасындағымен ұқсас мағынаны білдіреді. ≤ 0 пикселдің толықтай жасыл экранда екенін, ≥ 1 пикселдің толықтай алдыңғы пландағы нысанда екенін, ал аралық мәндер пикселдің алдыңғы пландағы нысанмен ішінара жабылып тұрғанын (немесе мөлдір екенін) көрсетеді. Алдыңғы пландағы нысандарға жасыл түстің таралуын жою үшін (, g, b) → (, g, b) қосымша функциясы қажет. Жасыл экран үшін өте қарапайым функция (+b) - , мұндағы және – пайдаланушы реттейтін тұрақтылар, олардың әдепкі мәні 1.0 болып табылады. Өте қарапайым функциясы (r, min(g,b), b) болып табылады. Бұл аналогтық және пленкаға негізделген экранды тарту мүмкіндіктеріне өте жақын. Пайдаланушы салған маскалардан алынған заманауи мысалдар мен мәндер. Бұл үш өлшемнен асатын кеңістіктегі жабық беттерді жасайды. Алгоритмдердің басқа класы алдыңғы және артқы жазықты бөліп тұратын 2D жолды анықтауға тырысады. Бұл жол нәтиже болуы мүмкін, немесе кескінді = 1 мәнімен жолды соңғы қадам ретінде толтыру арқылы салуға болады. Мұндай алгоритмнің мысалы – белсенді контурды пайдалану. Соңғы жылдары жүргізілген зерттеулердің көп бөлігі осы алгоритмдерге қатысты.