3. Arbeitsweisen an digitalen Videoworkstations, der digitale Werkzeugkasten
Hier werden die Arbeitsweisen beschrieben, mit denen ein Compositing oder Visual Effects (VFX)(visuelle Effekte) überhaupt erst realisiert werden können.
Das Ergebnis der Arbeit ist zu meist eine geschickte Kombination mehrerer grundsätzlicher Arbeitsmethoden, Beispiele ausFilmen die typisch sind für eine spezielle Arbeitsweise werden späteraufgeführt, nachdem die Methoden zur Herstellung eines Effekts (FX)erklärt worden sind. Die Abkürzung SFX für Special Effectsbezieht sich meist nicht auf die hier besprochenen digitalen Effekte, sondernauf 'reale' Effekte, die am Set gedreht werden wie zum Beispiel speziellesMake Up, Explosionen usw. VFX und SFX sind allerdings keine Definitionenman muß im Einzelfall überprüfen ob es sich um digitale oder'reale' Effekte handelt. Die Einordnung erschwert sich dadurch das oft beideTechniken angewandt werden.
Die Erklärung der Arbeitsweisen steht vor der Beschreibung der eigentlichen Werkzeuge, der Workstations. Deren Spezifikationen beziehen sich auf die Leistungsfähigkeit innerhalb der einzelnen hier aufgeführten Arbeitsbereiche. Die Arbeitsweisen werden nur soweit technisch beschrieben wie für das Verstehen der späteren Texte nötig. Die Sicht ist die des Anwenders steht im Vordergrund, nicht die des Ingenieurs, daher wird versucht eine modellhaft anschauliche Erklärung fürden jeweiligen Sachverhalt zu finden.
Ziel des Kapitels ist es unter anderem einenZusammenhang zwischen den einzelnen Bereichen herzustellen. Viele Erklärungensind möglichst allgemein gültig formuliert, der Zusammenhang zwischen den einzelnen Arbeitsschritte und deren mögliche Reihenfolge ist bisher meines Wissens nicht Gegenstand einer Untersuchung gewesen. Für alle Arbeitsweisen und deren Parameter gilt in der Anwendung eine Erfahrung mit dem Verhalten der einzelnen Bereiche. Je nach Anwendung wird das gewünschte Ergebnis mit verschiedenen Kombinationen der Grundarbeitsweisen erreicht.
"When you are dialing an effect on a computer, you have a lot of options at your fingertips. If you are not careful, all those options just give an exponentially larger number of ways to go in the wrong direction. The space of unsatifactory solutions is a lot bigger than the space of what actually looks good" Mat Beck, The Art of VFX
(Ein Effekt am Computer hat viele Möglichkeiten. Wenn man nicht vorsichtig ist ergeben diese Möglichkeiten exponentiell mehr Möglichkeiten in die falsche Richtung zu gehen. Der Raum der nicht zufriedenstellenden Lösungen ist erheblich größer als die Möglichkeiten die gut aussehen.")
3.1.Key, Scherenschnitt
Das Keyen von Bildern ist eine der elementarsten Funktionen für ein Compositing. Ähnlich der Arbeitstechnik einer Collage ermöglicht sie bestimmte Teile des Bildes auszuschneiden und zu isolieren und übereinander zu legen. Der isolierte Teil des Bildes bleibt sichtbar, der Rest wird transparent, liegt das gekeyte Bild über einem Hintergrund, wird dieser sichtbar. Diese Technik beruht auf der Tatsache das verschiedene Helligkeiten im Videobild verschiedene elektrische Spannungen aufweisen. Weiß 0,7Volt, schwarz 0Volt etc. Elektronisch kann man einen bestimmten Spannungsbereich aus dem Signal filtern. Die reine Spannung bezieht sich aber nur auf Helligkeitswerte. Bei Farben, Blau zum Beispiel, 'verschwindet' aus dem Bild, wenn im Farbanteil der entsprechende Farbwinkel ausgefiltert wird. Dieser Farbwinkel (engl.: Hue) läßt sich mit einem Vektorskop darstellen, der sein Signal aus der Chroma(Farb)information des Videosignals bezieht. Im digitalen Bereich werden, anstatt der Spannungen, die digitalisierten Werte die der Farbe entsprechen transparent gemacht.
3.1.1. Blue/ Green Keyer
Die bekannteste Form des Keyers stellt der Blue Green Keyer dar. Der Standardfall ist der Wetteransager vor einer Wettergrafik. Der Meteorologe steht vor einem blauen Hintergrund in einem Studio, Im Fernseher ist er aber vor einem Satellitenbild zu sehen.
Der Ausdruck 'BlueBox' meint das mit blauen Filz ausgekleidete Studio. Sämtliche definierte Blaubereiche (100% Reinblau) werden vom Keyer erkannt und vom Rest des Bildes isoliert, an diesen Stellen wird das Bild transparent.
Dadurch das man zwei unabhängige Ebenenhat kann das gekeyte Objekt auch z.B. eingeblendet werden.
Häufig werden auch grüne Hintergründe gewählt die dann ausgekeyt werden sollen. Das menschliche Auge ist für Grün besonders empfindlich. In den verschiedenen Videoformaten wirdder Farbe Grün oft mehr Bandbreite zugewiesen als den anderen Grundfarben, weil das Auge auf grüne Farbinformationen empfindlicher reagiert. Dadurch läßt sich eine Keytechnik im grünen Farbbereich auch genauer einstellen, da mehr Daten vorhanden sind. Ein anderer Grund ist, wenn das Objekt selbst bereits blau ist eine andere Farbe zu wählen.
Seltener wird ein roter Hintergrund verwendet.
Im Beispiel des Wetteransagers vor einem blauen Hintergrund muß man darauf achten, das er keine blaue Kleidung trägt. Eine blaue Krawatte würde in diesem Fall ebenfalls als transparent erscheinen. Die Wetterkarte würde durch den Körper des Wetteransagers sichtbar sein. Zur Vermeidung dieses Effektes gibt es den...
3.1.2. Garbage Key
Er dient dazu bestimmte Bereiche komplett durchsichtig (oder deckend) zu machen, ohne Rücksicht auf eine Hintergrundfarbe oder Helligkeit. Die Bereiche werden hier meistens als geometrische Grundformen definiert. Kreis oder Rechteck als Grundform, die dann an den Eckpunktenverändert werden können.
In einer Blue Screen Aufnahme eines Pinguinsist der Tiertrainer in der rechten Bildhälfte zu sehen. Ein Blue ScreenKey über die gesamte Bildfläche würde den Trainer ebenso freistellen wie das Tier. Den Trainer soll man aber überhaupt nicht sehen. Mit dem Garbage Key (Garbage = Müll) kann man den z.B. rechten Bildteil komplett verschwinden lassen, der Blue Screen Key wird nur auf den Pinguin angewendet. Sein Umriß ist durch den Blue Screen Keyer freigestellt. Nicht gewünschte Bildteile werden durch geometrische Formen komplett abgedeckt. Ungewünschte Elemente in solchen Blue Screen Shots können Tiertrainer, Bühnenaufbauten, Windmaschinen, etc. sein, die nicht durch den Blue Screen Key erfaßt werden können, da Bühnenaufbauten oder die Windmaschine nicht blau (bzw. grün bei Green Screen) sind. Selbst eine blau angestrichene Windmaschine wäre durch die zahlreichen Lichtreflektionen an der Oberflächeund den evtl. Schattenwurf nur schwer mit dem Blue Keyer zu erfassen.
Im Beispiel des Tänzers kann man eine Garbage Maske um die Bühnenaufbauten legen, diese sollen dann auch ausgekeyt werden.
Mit zwei einfachen geometrischen Formen kannman die Bühnenaufbauten abdecken und ein sauberes Keysignal erhalten.
Ist die Qualität der Ausleuchtung einerBlue Screen Aufnahme mangelhaft, kann ein Garbage Key erzeugt werden, umden Bereich auf den der Blue Keyer wirken soll zu verkleinern. Im Beispieldes Tänzers würde man eine Form um den Tänzer legen. In diesemFall soll nicht das durchsichtig werden, was innerhalb der Form liegt, sondernalles andere außerhalb. Eine Invertierung eines Keys ist fast immermöglich.
Beide Beispiele ergeben ein sauberes, fertiges Composite ohne Bühnenaufbauten. In der Praxis muß man entscheiden welche Methode im Einzelfall günstiger ist.
3. 1.3. Luma Key (Luminance- Linear- Helligkeitskey)
wird selten direkt benutzt. Er isoliert Bildteile nach Helligkeit. Im realen Bild ist die Verteilung der Helligkeitswerte (S/W Bild) meist nicht geeignet bestimmte Bildbereiche zu isolieren. Anwendung findet diese Art von Key über Helligkeitswerte viel öfter als
3.1.4.Matte Key
hierbei wird einem Hochkontrastbild (hart s/w) als Keysignal, ein Bildsignal (Fill Signal) das nachher sichtbar sein soll zugeordnet. Alle schwarzen Teile des Keysignals sind transparent, Alle weißen Teile sind sichtbar, sie lassen die Fillinformation erscheinen. Bei reinem Weiß sind die Bildteile100% deckend.
Hier das Matte Signal des Tänzers aus dem Kapitel 3.1.2
(Eselsbrücke: Deckweiß. Einzige Ausnahme sind die Avid Media Composer Systeme, bei den es genau umgekehrt ist). Ein Text der z.B. farbig gestreift sein soll läßt sich nicht über die Helligkeitswerte oder eine bestimmte Farbe keyen. Existiert ein Matte Signal des Textes d.h. der gleiche Text aber in reinweiß auf schwarzem Hintergrund, so kann diese Information genutzt werden um den Textkörper freizustellen. Gefüllt wird dieser Bereich mit dem gestreiften, farbigen Text. Füllsignal kann aber auch ein beliebiges anderes Realbild sein, oder eine Farbfläche. Der Text und seine Formatierung ist durch denMatte Key vorgegeben.
Bei den meisten Systemen läßt sich diese Information (Matte Key) einem Bild zuordnen ohne das eine weitere echte Bildspur entsteht. Die Key Information wird dem Bild zu- und untergeordnet. Bei der Anwendung von Text oder der Erstellung von graphischen Objekten ist meistens klar, das diese auf ein Hintergrundbild gekeyt werden sollen. Das Erzeugen eines Matte Keys für solche Objekte erfolgt im digitalen Bereich automatisch im
3.1.5. Alpha Kanal
Im digitalen Bereich werden Transparenz Informationen über den Alpha Kanal transportiert. Zusätzlich zu den drei Farbkanälen RGB (YUV) werden in einem vierten Kanal die Transparenzinformation gespeichert. Bei verschiedenen Dateitypen für Einzelbilder (.pict .tif) ist der Alpha Kanal ebenfalls enthalten, werden diese Dateien importiert benutzen die Systeme diesen Alpha Kanal der Datei. Eine Grafik z.B. Firmenlogo kann so ohne weitere Arbeitsschritte über ein Realbild gelegt werden.
Die Alpha Komponente für sich betrachtet stellt ein hochkontrastiges S/W Bild dar und kann auch separat als manueller Matte Key verwendet werden.
Dadurch das für die Transparenz ein eigener Kanal vorgesehen ist läßt sich diese Information in Echtzeit verarbeiten, eine Darstellung am Bildschirm ist daher 'umgehend' ohne Berechnungszeitmöglich.
3.1.6. Difference Keyer
Dieser Key vergleicht zwei Bilder und bildetaus der Differenz einen Matte Key.
Ein Auto fährt durch das Bild. Das gleiche Bild wird ohne Auto aufgenommen. Der Unterschied der Bilder liegt im fahrenden Auto. Beim Vergleich dieser Bilder erstellt der Difference Key eine Matte des fahrenden Autos. Handelt es sich um ein Bewegtbild so sind oft auch ungewünschte Bewegungen im Bild die auch als Matte Signal definiert werden und mit einem Garbage Key wieder eliminiert werden müssen. Fährt das Auto anBäumen vorbei, deren Äste sich bewegen, ergeben sich für dasBild ohne Auto andere Werte für die Anordnung der Pixel der Bäume.Ein störendes Muster in den Bäumen wäre die Folge.
Anwendung in der Praxis z.B. George Michael Video Clip in einer Disco mit '50 George Michaels' als Gästen. Der Sänger kommt in eine Disco die relativ voll ist. Die 'Gäste' sind aber immer nur George Michael, der in den einzelnen Szenen herumgelaufen ist. Bezogen auf den leeren Raum als Referenz konnte man so einen Difference Key erstellen und die verschiedenen Aufnahmen kombinieren, so das der Sänger ungefähr 50 mal gleichzeitig im Bild ist. Framestore in London erstellte diese Produktion.
3.1.7. Chroma Key
Der Chroma Key stanzt eine ausgewählte Farbe mit einer ausgewählten Toleranz aus dem Bild. Die Funktionsweise ist den Blue/Green Keyern ähnlich. Manche Geräte unterscheiden nicht zwischen Blue/Green und Chroma Key. Dort läßt sich jede beliebige Farbe keyen. Der Chroma Key basiert auf einen Farbraum (RGB oder YUV). Manche Geräte bieten an den Farbraum zu wechseln, was bei ansonsten gleicher Einstellung zu unterschiedlichen Ergebnissen führt.
3.1.8. Spill Keyer
Als Spill (engl.: versehentlich ausschütten) bezeichnet man Farbreflektionen des Blue/Green Screen Hintergrunds auf dem eigentlichen Objekt. Sinnvoll kann der Spill Key als nachgeordneter Key des Blue/Green Keyers eingesetzt werden. Anstatt Teile des Bildes transparent zu machen ersetzt man mit dem Spill Keyer die unerwünschten Farbreflektionen. Man wählt zunächst die Farbe aus die ersetzt werden soll, danngibt man die neue Farbe an. Meist wird einfach nur die Farbsättigungfür die ausgewählte Farbe entfernt ('Farbe': grau). Ein Rand von2-3 farblosen Pixeln wirkt weitaus natürlicher als ein blauer Rand.Wählt man eine echte Farbe aus wird diese unter Beibehaltung der Helligkeitswerteersetzt. Die Bezeichnung Keyer ist insofern nicht korrekt, da ja kein Teildes Bildes transparent wird, als nachgeordnete Funktion des Blue Keyers ister immer im Key Funktionsbereich zu finden. Die Funktion soll eine prinzipbedingte Schwäche des Keyers überwinden, da dieser nur die Farbe erkennt, nicht aber das es sich um Reflexionen auf Bildteilen handelt die erwünscht sind und nicht transparent erscheinen sollen. Im günstigsten Fall wird nicht nur der Farbstich durch Ersetzen der Pixel mit einer Farbe entfernt, sondern es wird auch Farbkorrektur des Spill Bereiches ermöglicht, damit das ausgeschnittene Objekt farblich in den entsprechenden Hintergrund paßt.
3.1.9. Parameter und Funktion bei allen Keyern
Am Beispiel des Blue/Green Keyers erklärt.
Der Computer untersucht dabei jedes Pixel (Bildpunkt) des Bildes in den drei Farbkomponenten RGB (siehe Farbkorrektur Kap.:3.3. Farbraum RGB, YUV) die Werte für Blau lauten 0%R 0%G 100%B. In einem Farbraum von 8bit Tiefe (=Nicht die Zahl der Pixel sondern die Möglichkeiten der Farbabstufung des jeweils einzelnen Pixel) ergeben sich für jeden Farbkanal in der Digitaltechnik 28 = 256 Werte. In diesem System ist blau als R=0 G=0 B=255 definiert. In neueren Systemen wird auch die 10Bit Technik für die Farb- und Helligkeitsauflösung benutzt. 2¹º=1024 Werte. Diese theoretisch höhere Auflösung hat nichts mit der Auflösung des eigentliches Bildes zu tun, sondern nur mit der Möglichkeit Werte genauer einzugeben. Bei einem Key kann das durchaus sinnvoll sein.
Ein blauer Vorhang hat nicht durchgehend diese perfekte blaue Farbe. Der Keyer braucht eine Toleranz um nicht nur perfektes Blau transparent zu machen, sondern auch das Blau im Schattenwurf des Vorhangs oder des Objekts und in den Punkten, die heller sind, weil ein Scheinwerfer direkt auf diesen Bereich scheint. Die 'Breite' dessen was der Keyer alsblau interpretiert nennt sich oft 'Gain'(Verstärkungsfaktor), dabeiwird der Begriff aus der analogen Videotechnik übernommen. Beispielsweiseeine Toleranz die alle 'Blaus' von z.B. R=0 G=0 B=255 bis R=12 G=21 B=186(Rot, Grün Blau) abdeckt macht mehr als nur das reine Blau transparent(Das Gleiche gilt für alle anderen Farben).
Zurück zum Beispiel des Tänzers.
Nehmen wir an alle Blauanteile wären transparent, das rote Hemd des Tänzers separiert sich einwandfrei vom Hintergrund, optisch ist diese Ergebnis dennoch nicht zufriedenstellend. Die Kante vom Hemd zum Hintergrund ist zu scharf. Unsere Wahrnehmung entlarvt das Bildals 'künstlich'.
Mit dem Parameter 'Softness' kann man die Kanten 'weich' machen. Im Alpha Kanal sieht man statt des harten Übergangseinen über Grauwerte entsprechend der eingestellten Softness.
Links das zu scharfe, kantige Mattesignal, rechts mit 'Softness' oder 'Blur'
(Blur =Unschärfe Kap.3.7.)
Zu weich eingestellt wird allerdings der blaue Hintergrund wieder sichtbar. Es kommt auf ein balanciertes Verhältnis von Gain und Softness an um zu einem überzeugenden Key zu kommen. Die Grauwerte im Alphakanal repräsentieren entsprechend ihrer Helligkeit ein mehr oder weniger transparenten Teil des Fill Signals.
Oft findet man den Begriff 'Traveling Matte'(bewegte Keymaske). Bei Blue-Green oder Chroma Keys wird automatisch eineanimierte Maske erstellt. Bewegt man seine Hand vor einer Blue Screen werdeneinfach alle blauen Farbelemente durchsichtig gemacht unabhängig voneiner Veränderung im Bild. Die bewegte Hand ändert ihre Farbe genausowenig wie der Hintergrund. Das man Bewegungen mit dieser Technik so einfachfreistellen, maskieren kann ist der Hauptgrund für die häufigeAnwendung in Film und Video.
Bei der Garbage Matte muß eine Animation komplett durch den Bediener erfolgen, wenn ein bestimmtes Objekt sich imBild bewegt. Das Tracking (Kap.3.5.) erlaubt unter anderem auch eine automatische Anpassung solcher Keymasken an ein bewegtes Objekt, wenn sich eine Key nicht einwandfrei einsetzen läßt.
Weitergehende Einstellungen lassen sich auf dem Alpha Kanal vornehmen. Dieser läßt sich vergrößernoder verkleinern. Läßt sich durch einen Schatten eine Form nichtgenau keyen kann der Alpha Kanal verkleinert werden um den Betrag den derSchatten größer ist als das Objekt.
Soll eine Person in einem Gebäude erscheinen, so kann das sehr unnatürlich wirken, wenn die Person keinen Schatten wirft der der wirklichen Lichtsituation entspricht. Bezogen auf den Matte Key kann auf das Matte Signal mit einem Schatten versehen werden. DieserSchatten kann perspektivisch ausgerichtet werden, diese Funktionen des Verschiebens, Verdrehens etc. faßt man unter dem Begriff DVE zusammen.
