視頻摳像技術(shù)比較研究

鄭道娟

【摘要】隨著premiere軟件的應(yīng)用日益廣泛，視頻處理技術(shù)已經(jīng)成為許多人的愛好，人們在家里就可以實現(xiàn)對視頻的處理，視頻摳像技術(shù)更是深受歡迎，它可以將實拍攝的人物與電腦繪制等虛擬景物很好地結(jié)合起來，給觀眾全新的視覺感受。本文從視頻摳像的概述、核心技術(shù)以及如何選擇視頻摳像特效等方面做了詳細的研究。

【關(guān)鍵詞】premiere 摳像 系統(tǒng)設(shè)計

一、視頻摳像技術(shù)分析

如今，隨著電視成為最受大眾歡迎的媒介和娛樂工具，觀眾對于視頻的要求也越來越高，這就對電視節(jié)目制作和制作技術(shù)提出了更高的要求。視頻的特效編輯技術(shù)就是在這種形勢下所提出的一種視頻處理技術(shù)。作為視頻編輯的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字化摳像已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點。

視頻摳像技術(shù)關(guān)鍵就是提取視頻中每一幀的遮罩及對應(yīng)的前景。它使導(dǎo)演能夠把演員置入一個虛擬環(huán)境中，甚至可以恢復(fù)出已經(jīng)滅絕幾百萬年的生物，在電影電視后期制作及家庭娛樂等許多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用價值。

二、藍屏摳像和綠屏摳像的區(qū)別

在使用視頻摳像處理素材時，首先遇到的問題是選擇綠屏摳像還是藍屏摳像。視頻摳像并沒有傾向藍屏或是綠屏的現(xiàn)象，對于拍攝效果好的數(shù)字素材，無論藍幕拍攝還是綠幕，摳像起來效果都是同樣的。那么視頻編輯時到底是選擇藍屏還是綠屏摳像技術(shù)，首先取決于被摳像視頻的顏色，如果前景視頻有大量綠色，就用藍屏摳像；如果前景中有大量藍色，則用綠屏摳像。其次，要注意不同對象的膚色，對于黃種人，用藍色背景更合適，因為藍色與黃色在色彩領(lǐng)域是互補色，反差最大；對于白種人則不一樣，白種人的眼睛是藍色的，應(yīng)該選擇綠屏摳像。最后，還要考慮視頻噪點的影響。對所有的視頻素材而言，藍色通道噪點最厲害，藍屏摳像以后的遮罩邊緣比綠屏摳像以后的遮罩邊緣噪點多；使用綠屏摳像的視頻邊緣更平滑。

三、基于premiere的視頻摳像技術(shù)

除了必須具備高質(zhì)量的素材外，一個功能強大的摳像工具也是完美摳像的先決條件，premiere提供了優(yōu)質(zhì)的摳像特效，利用多種摳像特效可以很好地扣除視頻畫面的背景。摳像之前我們首先需要對素材進行分析，一般我們把素材分為三種情況進行摳像：

1.在背景簡單情況下?lián)赶瘛＿@里的通常情況指背景較干凈、均勻，比如自然界中平靜的海面，草地，沙灘等。摳像時選取特效keying-Chroma key，在特效控制面板設(shè)置color即需要摳去的背景色，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整4個參數(shù)（Similarity、Blend、Threshold、Cutoff）就可一次摳去背景，實現(xiàn)視頻與背景的較好融合。

2.在背景不干凈的情況下?lián)赶瘛：唵伪尘跋碌膿赶裥Чǔ１容^理想，但是這樣的素材卻不是最常見的。有時需要視頻摳像的素材在拍攝時留下一些硬傷，如光線不勻、背景不干凈等。在摳像時就會出現(xiàn)一些麻煩，需要我們仔細地選取色鍵顏色，反復(fù)比較，并用放大鏡在樣本窗里（Sample）放大，用一般也能摳干凈。

3.對不同畫面大小的素材摳像。有時候需要對不同畫面大小的素材摳像，如果直接摳像，可能不符合整體要求，這是需要將畫面放大或縮小再與背景進行合成。這種情況下，很難素材放在合適的位置，常需要分兩步才能做到：第一步是將畫面按要求縮放到合適的大小，并將背景摳像成一純顏色，然后生成；第二步是將生成的文件作為素材調(diào)入，再一次進行摳像處理，即摳掉純色背景。

在premiere中實現(xiàn)視頻摳像必須應(yīng)用摳像特效，視頻特效應(yīng)用的方法很簡單：先從特效窗口拖曳一個特效到時間線面板的素材片段上，然后在特效控制面板對相應(yīng)的特效進行參數(shù)設(shè)置。

四、目前視頻摳像技術(shù)存在的問題

1.數(shù)據(jù)處理的高效性。一個高效的視頻摳像方法需要能夠快速的處理一個視頻的大規(guī)模像素，當(dāng)用戶進行視頻摳像處理之后，能夠在較短的時間內(nèi)給出結(jié)果，減少等待時間，提高效率。

2.摳像結(jié)果的同步性。人的視覺系統(tǒng)對于視頻內(nèi)容在時間上的差異性非常敏感，這就給視頻摳像與合成提出了非常高的要求。但直接將圖像摳像算法應(yīng)用到視頻的每一幀上進行摳像所得到的結(jié)果是視頻在播放的時候有明顯的跳幀現(xiàn)象，不能滿足人們的視覺需求。如何更好地實現(xiàn)視頻摳像結(jié)果的同步性，這將是視頻摳像所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。

3.運動模糊現(xiàn)象。運動模糊現(xiàn)象本身具有雙面性，一方面，當(dāng)物體運動達到一定速度之后，人的視覺就會感覺到有個影子也就是運動模糊現(xiàn)場，也就是說這是符合我們的視覺規(guī)律的現(xiàn)象，那么在后期編輯的時候就必須考慮運動模糊這一屬性，以確保視頻的真實感；另一方面，當(dāng)視頻拍攝內(nèi)容有快速運動的時候，由于攝像機的采樣頻率不高，使得所拍攝到的視頻會出現(xiàn)運動模糊的情況。在摳像的時候運動模糊會對視頻摳像結(jié)果帶來影響，這本身就是個矛盾的問題，所以我們在摳像的時候應(yīng)盡量避免這些問題。

五、視頻摳像系統(tǒng)設(shè)計

基于以上問題，本文設(shè)計了一個視頻摳像，用戶可以以不同的視頻選取不同的方法，實現(xiàn)編輯的高效性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 視頻摳像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)由四個模塊組成，即顏色協(xié)調(diào)化模塊、目標(biāo)提取模塊、幀融合模塊以及同步協(xié)調(diào)模塊。每個模板可以獨立的完成與之對應(yīng)的視頻處理任務(wù)，也可以按順序?qū)σ曨l進行全面的編輯。

1.顏色的協(xié)調(diào)化。顏色的協(xié)調(diào)化模塊主要功能是分析兩個素材的色彩以及亮度等信息，并能根據(jù)分析結(jié)果進行自動調(diào)整，也可以手動調(diào)整到用戶滿意的效果。

2.目標(biāo)提取。目標(biāo)提取模塊式是核心功能模塊，對靜止攝像機所拍攝的視頻，可以為背景建立一個混合高斯模型，計算視頻每一幀中每個像素屬于前景的概率，然后再提取前景目標(biāo)。這種目標(biāo)提取法經(jīng)常應(yīng)用在智能視頻監(jiān)控的場合。對于背景運動的視頻，則先在視頻第一幀上進行提取得到第一幀的摳像結(jié)果，然后提出后續(xù)幀中的目標(biāo)。

3.幀融合。當(dāng)用戶選定的目標(biāo)與背景都是平滑的前提下，系統(tǒng)可以取得較好的融合結(jié)果，如前景或背景區(qū)域不平滑，則融合結(jié)果的邊緣就會出現(xiàn)模糊，解決辦法是先完成一次摳像操作，然后用摳像的結(jié)果再次融合，這樣就可以保證邊緣的平滑性。

4.同步協(xié)調(diào)。在保持視頻摳像結(jié)果同步性方面，我們的方法在某些情況下能夠取得較好的結(jié)果，能夠較好地處理光照變化的視頻。但在具有運動模糊的情況下，我們的算法會受到限制。對運動模糊視頻進行摳像的研究已經(jīng)成為研究的重點。

總之，摳像技術(shù)被廣泛應(yīng)用到影視特效制作中。它不僅滿足了人們的視覺需求，同時也節(jié)約了成本，成為視頻后期制作中不可缺少的部分；另一方面，隨著數(shù)碼設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，視頻編輯正從最初的專業(yè)人員的專項技能發(fā)展成為個人就可以完成的技巧，憑借后期合成制造噱頭的人也越來越多，有的甚至顛倒黑白，這就得使人們對視頻內(nèi)容真實性產(chǎn)生了懷疑，目前，對數(shù)字視頻資源的監(jiān)管制度不健全，檢測技術(shù)不完善，已經(jīng)成為信息安全領(lǐng)域的重要問題。

參考文獻：

[1]潘瑞芳，林生佑等.數(shù)字摳像技術(shù)綜述[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報.2007.

[2]相世界.視頻編輯標(biāo)準(zhǔn)教材[M].兵器工業(yè)出版社.2008.endprint