視頻摳像技術比較研究

鄭道娟

【摘要】隨著premiere軟件的應用日益廣泛，視頻處理技術已經成為許多人的愛好，人們在家里就可以實現對視頻的處理，視頻摳像技術更是深受歡迎，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、核心技術以及如何選擇視頻摳像特效等方面做了詳細的研究。

【關鍵詞】premiere 摳像 系統(tǒng)設計

一、視頻摳像技術分析

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)目制作和制作技術提出了更高的要求。視頻的特效編輯技術就是在這種形勢下所提出的一種視頻處理技術。作為視頻編輯的關鍵技術，數字化摳像已經成為當前研究的熱點。

視頻摳像技術關鍵就是提取視頻中每一幀的遮罩及對應的前景。它使導演能夠把演員置入一個虛擬環(huán)境中，甚至可以恢復出已經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域都有重要應用價值。

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象，對于拍攝效果好的數字素材，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，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

除了必須具備高質量的素材外，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.在背景簡單情況下摳像。這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，在特效控制面板設置color即需要摳去的背景色，適當地調整4個參數（Similarity、Blend、Threshold、Cutoff）就可一次摳去背景，實現視頻與背景的較好融合。

2.在背景不干凈的情況下摳像。簡單背景下的摳像效果通常比較理想，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。在摳像時就會出現一些麻煩，需要我們仔細地選取色鍵顏色，反復比較，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入，再一次進行摳像處理，即摳掉純色背景。

在premiere中實現視頻摳像必須應用摳像特效，視頻特效應用的方法很簡單：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的特效進行參數設置。

四、目前視頻摳像技術存在的問題

1.數據處理的高效性。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，當用戶進行視頻摳像處理之后，能夠在較短的時間內給出結果，減少等待時間，提高效率。

2.摳像結果的同步性。人的視覺系統(tǒng)對于視頻內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用到視頻的每一幀上進行摳像所得到的結果是視頻在播放的時候有明顯的跳幀現象，不能滿足人們的視覺需求。如何更好地實現視頻摳像結果的同步性，這將是視頻摳像所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。

3.運動模糊現象。運動模糊現象本身具有雙面性，一方面，當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場，也就是說這是符合我們的視覺規(guī)律的現象，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，當視頻拍攝內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運動模糊的情況。在摳像的時候運動模糊會對視頻摳像結果帶來影響，這本身就是個矛盾的問題，所以我們在摳像的時候應盡量避免這些問題。

五、視頻摳像系統(tǒng)設計

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

圖1 視頻摳像系統(tǒng)結構圖

系統(tǒng)由四個模塊組成，即顏色協(xié)調化模塊、目標提取模塊、幀融合模塊以及同步協(xié)調模塊。每個模板可以獨立的完成與之對應的視頻處理任務，也可以按順序對視頻進行全面的編輯。

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

2.目標提取。目標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。這種目標提取法經常應用在智能視頻監(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果，然后提出后續(xù)幀中的目標。

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

4.同步協(xié)調。在保持視頻摳像結果同步性方面，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成為研究的重點。

總之，摳像技術被廣泛應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，隨著數碼設備以及網絡的發(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容真實性產生了懷疑，目前，對數字視頻資源的監(jiān)管制度不健全，檢測技術不完善，已經成為信息安全領域的重要問題。

參考文獻：

[1]潘瑞芳，林生佑等.數字摳像技術綜述[J].計算機輔助設計與圖形學學報.2007.

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