王聰

（浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江寧波 315021）

1 實驗方案

使用超級鍵技術(shù)的色度摳像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各類影視行業(yè)中［1］，視頻摳像技術(shù)中摳像質(zhì)量的好壞有80%取決于前期拍攝工作［2］。本實驗集中探討在其他拍攝條件相同、影視燈在不同功率下及人物與背景的不同距離的變量情況下，使用效果較好的綠幕背景拍攝［3］，得到素材之后，觀測RGB分量示波器中綠色通道的亮度數(shù)值，使用默認狀態(tài)下的超級鍵鍵控進行摳像處理，比較摳像的結(jié)果，得出不同的實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)后，得出實驗結(jié)論。

1.1 實驗道具

實驗拍攝場景選在600m2的實驗室中央位置，關(guān)閉窗簾，此時，實驗室內(nèi)無其他光線照入。實驗道具有索尼Alpha7S III 相機、索尼24-70MM 焦距鏡頭、Nanlite 南光原力Forza500 影視燈×3、FEELWORLD LUT6S專業(yè)4K 高亮攝影監(jiān)視器、3m×5m 純棉綠幕，其他道具包括相機三角架、燈架、背景幕布支架等。軟件技術(shù)使用Adobe premiere cc 2021中的超級鍵，在默認參數(shù)下，吸取背景中綠色進行摳圖，即主要顏色中使用顏色吸管吸取主體頭部周邊顏色，顏色代碼4C9655。超級鍵參數(shù)分別為：遮罩生成選項中，透明度數(shù)值為45、高光10，陰影5、容差50、基值10；遮罩清除選項中，抑制0、柔化0、對比度0、中間點50；溢出抑制中，降低飽和度25、范圍50、溢出50、亮度50；顏色校正中，飽和度100、色相0、明亮度100。

1.2 實驗燈光設(shè)置

實驗拍攝時，對背景打光方法是采用左右45°各一個500W 影視燈，配800mm 柔光箱，燈光角度為平視90°，燈光位置到綠幕的距離為2.2m，以保證亮度的均勻分布［4］。人物燈光為一個500W影視燈，配長方形柔光箱和蛋格，角度為側(cè)面45°，高度為向下45°，影視燈到人物的距離為1.8m。鏡頭焦段為70mm，相機設(shè)置1/125 快門、6500K 色溫、廣域測光模式、感光度1250 和光圈5.6，相機到背景的距離為5.5m，并固定機位進行測試。實驗采用控制變量法，在相同場景條件下，人物照明燈的功率保持不變，調(diào)整背景影視燈的功率進行拍攝，背景影視燈的功率分別采用400W、300W、200W、150W、100W、50W進行測試。

1.3 實驗人與背景距離設(shè)置

實驗拍攝時，人物與背景幕布的距離是其中的一個實驗變量，基于綠幕摳像的人物和幕布之間需要有一定的距離，距離過近會使照射在綠幕的光線反射到人物身上，從而降低摳像的效果［5］。因此，本實驗中分別采用人與背景之間的距離為1m、2m、3m 和4m 進行拍攝，給人物打光的影視燈距離人物1.8m，其他條件保持不變的情況下再進行測試。

2 實驗步驟

2.1 不同燈光功率的拍攝

先采用400W 的功率進行拍攝，RGB 分量示波器中顯示背景幕布亮度范圍在85～94，平均亮度為90，波動范圍9。調(diào)整影視燈功率為300W進行拍攝，RGB分量示波器中的背景幕布亮度為72～83，波動范圍11。調(diào)整影視燈功率為200W 時進行拍攝，RGB 分量示波器中顯示背景幕布的亮度范圍在58～71 之間，波動范圍為13。影視燈功率調(diào)整為150W 時進行拍攝，RGB分量示波器中顯示的背景幕布亮度范圍為54～67，波動范圍為13。當(dāng)影視燈功率調(diào)整為100W 時，RGB 分量示波器中顯示背景幕布的亮度范圍為46～57，波動范圍為11。當(dāng)影視燈調(diào)整功率在50W 時進行拍攝，RGB 分量示波器中顯示的背景幕布亮度范圍為27～38，亮度波動范圍為11。上述數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同影視燈功率下的各項參數(shù)值

2.2 不同人與背景距離的拍攝

首先，設(shè)置人物與綠幕背景的距離為1m，可以從RGB 分量示波器中觀測到亮度范圍為43～63，波動范圍為20。然后，設(shè)置人物與綠幕背景的距離為2m，可以從RGB 分量示波器中觀測到亮度范圍為47～59，波動范圍為12。再設(shè)置人物與綠幕背景的距離為3m，從RGB 分量示波器中觀測到亮度范圍為46～58，波動范圍為12。再將人物與綠幕背景的距離調(diào)整到4m，此時，RGB分量示波器中亮度范圍為46～58，波動范圍為12。以上數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 不同影視燈功率下的各項參數(shù)值

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 不同燈光功率的拍攝參數(shù)分析

從實驗步驟的數(shù)據(jù)顯示，使用不同影視燈功率進行拍攝，得到的視頻素材在后期摳像中的效果也不同。如圖1所示，燈光功率在400W，背景顏色亮度與人物面部的顏色亮度有重疊，從預(yù)覽窗口中可以看到背景的綠色明度高，呈現(xiàn)很亮的綠色。通過使用默認狀態(tài)下的超級鍵進行摳像后，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍分布在8～42，波動范圍為34，而在預(yù)覽窗口中看到背景呈現(xiàn)出大片的灰色，這說明部分背景被摳除。在放大200%的預(yù)覽窗口中，可以看到，人物及頭發(fā)的邊緣都非常清晰，但是背景被摳除得不干凈，呈現(xiàn)灰色狀態(tài)。所以，當(dāng)影視燈功率為400W時，背景幕布在RGB 分量示波器中亮度范圍為4～82，背景仍有殘留。所以，背景顏色亮度與人物面部的顏色亮度有重疊時，摳像效果差［6］。

圖1 400W 影視燈拍攝實驗效果

燈光功率設(shè)置在300W 時，背景顏色亮度與人物面部的顏色亮度與400W 功率拍攝的情況相差無幾。如圖2所示，從RGB 分量示波器中可以看出背景的亮度范圍分布在8～41，波動范圍為33，在預(yù)覽窗口中看到背景仍然呈現(xiàn)出大片的灰色，相比較影視燈400W時沒有太大改善。而在放大200%的預(yù)覽窗口中，可以看到，摳像的效果仍然差，無法達到可以使用的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 300W 影視燈拍攝實驗效果

燈光功率為200W和150W時，如圖3所示，使用默認狀態(tài)下的超級鍵進行摳像，從RGB分量示波器中可以看出200W 功率下背景的亮度范圍在0～10，波動范圍10；150W 功率下背景的亮度范圍在0～5，波動范圍5。這表明大部分的背景已經(jīng)被摳除，只有少部分的背景顏色沒有被摳除。在預(yù)覽窗口中看到背景左側(cè)有大部分的范圍呈現(xiàn)淺灰色，而在人物頭頂和右側(cè)有小部分為淺灰色，這表明背景大部分已經(jīng)被摳除，小部分沒有被摳除干凈。雖然比功率400W 和300W 時的摳像效果要好，但還是無法達到背景全部摳除的效果，可勉強使用。在放大200%的預(yù)覽窗口中，可以看到，人物頭發(fā)周圍會有少量的灰色包圍，表明人物頭發(fā)周圍的背景沒有被摳除。由此可見，當(dāng)影視燈功率為200W和150W時，使用默認狀態(tài)下的超級鍵后，所得到的摳像的結(jié)果雖然不是很好，但能勉強使用。由此可見，如果能夠在前期拍攝時根據(jù)RGB 示波器的判讀調(diào)整相關(guān)參數(shù)符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，就能夠增加后期摳像的實際效果，提高素材的可用性［7］。

圖3 200W 和150W 影視燈拍攝實驗效果

我們再分析影視燈功率在100W時的情況，如圖4所示，繼續(xù)使用默認狀態(tài)下的超級鍵進行摳像，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍在0～3，而且背景中心亮度近乎為0，在背景兩側(cè)靠近邊緣位置擁有很少顏色亮度。而在預(yù)覽窗口中看到背景近乎為純凈的黑色，無法觀察出有其他顏色的存在，這表明背景顏色近乎全部摳除，是理想的摳像效果。在放大200%的預(yù)覽窗口中，在人物周圍僅有很細的灰色線。當(dāng)影視等功率為100W時，背景亮度平均為53，由于人物面部的亮度平均值在80左右，比較接近于人物與背景的最佳光比2∶1，從而得到很好的摳像的效果［8］。

圖4 100W 影視燈拍攝實驗效果

影視燈功率在50W時，如圖5所示，使用默認狀態(tài)下的超級鍵進行摳像后，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍在0～6，波動范圍約為6。而在預(yù)覽窗口中看到背景呈現(xiàn)出肉眼可見的雪花狀灰色，分布平均且廣泛，這表明背景中有少部分的顏色沒有被摳除，會影響到最終的摳像效果，素材可以勉強使用。

圖5 50W 影視燈拍攝實驗效果

3.2 不同人物距離拍攝參數(shù)分析

人物與背景距離為1m，如圖6所示，左半邊背景的顏色亮度范圍為43～62，波動范圍為19；右半邊背景的顏色亮度范圍為50～63，波動范圍為13。由此可見，左半邊的波動范圍比右半邊的波動范圍大。在預(yù)覽窗口中，可以看到，人物頭發(fā)邊緣會被濺射到少許來自背景的綠色反光，是因為人物距離背景只有1m，且右側(cè)的燈光照射到人物的同時，也會在背景產(chǎn)生人物的陰影，會降低左半邊背景的顏色亮度，讓左半邊背景顏色的最亮與最暗差值變大，波動范圍增大。在預(yù)覽窗口中，人物頭發(fā)邊緣和頭發(fā)中間會夾雜著綠色，原因是綠幕背景反射的光線照射在人物頭發(fā)上。在使用超級鍵進行摳像后，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍在0～6，波動范圍約為6。左半邊的亮度范圍和波動情況明顯比右半邊大，在人物陰影的地方會有少許斑點狀的灰色，證明摳像的效果會受到人物的陰影的影響。在放大200%的預(yù)覽窗口中，人物頭發(fā)邊緣參差不齊，邊緣的碎發(fā)已經(jīng)被摳除。摳像的效果不好。

圖6 人物與背景距離為1m 實驗效果

然后，設(shè)置人物距離背景2m，如圖7所示，左半邊背景的亮度范圍為49～58，波動范圍為9；右半邊背景的亮度范圍為47～59 之間，波動范圍為12。左半邊波動范圍比右半邊低3，是因為人物產(chǎn)生少許陰影落在左側(cè)背景上。在使用默認狀態(tài)下的超級鍵進行摳像后，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍為0～4，波動范圍為4，背景處沒有灰色斑點。在放大200%的預(yù)覽窗口中，可以看到，人物頭發(fā)邊緣參差不齊的情況減少，證明摳像的效果比1m的摳像效果有所提升。

圖7 人物與背景距離為2m 實驗效果

再然后，設(shè)置人物距離背景為3m，如圖8所示，左半邊背景的顏色亮度范圍為46～57，波動范圍為11；右半邊背景的顏色亮度范圍為47～58，波動范圍為11。左半邊與右半邊的背景亮度波動一致，證明人物距離背景為3m 時背景亮度不再受到人物燈光的影響。在使用超級鍵進行摳像后，從RGB分量示波器中可以看出背景的亮度范圍在0～2，波動范圍為2，從預(yù)覽窗口中看到背景全部為黑色，證明背景全部被摳除。雖然，理論上人物距離背景越遠，就越不容易被反射光濺射到，但是人物位置越遠，所需要的背景寬度和高度就同步增加，從實用性與經(jīng)濟型的角度考慮［9］，人物距離背景3m以上時，可以很好地避免人物被背景的反光濺射到［10］。在放大200%的預(yù)覽窗口中，可以看到，人物頭發(fā)邊緣參差不齊的情況進一步減少，人物頭部中間的部分沒有被摳除，頭發(fā)邊緣幾乎無法察覺出灰色細線，證明摳像效果理想。

圖8 人物與背景距離為3m 實驗效果

最后，再設(shè)置人物距離背景為4m，如圖9所示，左半邊與右半邊背景的顏色亮度范圍和波動同3m 的情況一致。在使用超級鍵進行摳像之后，無論從預(yù)覽窗口中，還是RGB分量示波器中，得到的結(jié)果同3m的情況非常接近。所以，設(shè)置人物與背景的距離為4m 時，同樣能得到理想的摳像結(jié)果。

圖9 人物與背景距離為4m 實驗效果

4 結(jié)語

通過實驗，在相同場景條件下，人物布光燈功率保持不變，調(diào)整背景影視燈的功率進行拍攝，當(dāng)100W功率時，在RGB分量示波器中就能夠取得不錯的摳像效果。當(dāng)影視燈功率超過200W 時，會因為其明度值和主體人物的膚色、服飾的明度值接近或者相同，從而降低摳像的效果。當(dāng)影視燈功率小于50W，綠幕背景的平均亮度低于30 時，會因為明度值過低，在默認參數(shù)的超級鍵下無法被摳除干凈，會留下大片的半透明背景，從而降低摳像效果。

實驗測得，當(dāng)人物距離幕布＞3m時，拍攝得到的背景在RGB分量示波器中波動范圍較小，在后期摳像時能夠得到邊緣完整的效果。如果人物與背景幕布的距離≤2m，人物會被背景的反射光濺射到綠色，使背景在RGB分量示波器中波動范圍增大，同時，人物的邊緣變成綠色，容易在后期摳像中一并摳除，從而得到邊緣不完整的人物摳像效果。因此，當(dāng)人物與背景幕布的距離＞3m時，人物不容易被背景反射光濺射到綠色，背景在RGB分量示波器中波動范圍不再減少并趨于穩(wěn)定，能過獲得邊緣較為完整的摳像效果。

在本實驗中，雖然進行了影視燈功率范圍的設(shè)定和人物與背景之間距離兩個方面的實驗，為后期摳像效果提供了較好的參考數(shù)據(jù)，但是，本實驗始終無法完全將人物細節(jié)（如頭發(fā)）很精細地與背景進行分離。反思之后，如果在拍攝時添加一個影視燈，給人物添加背光，使人物頭發(fā)或者衣服邊緣更加明顯，顯著區(qū)別于背景，或能得到更好的摳像效果。