键控技术的数字实现与发展

    线性键在处理前景信号细节边缘或兰色阴影时，是在整个背景范围内抵消相应的色度，在混合输出时前景的边缘信号被减弱了，保留下的亮度级也被减弱了，这样在加混输出时，前景的细节就可能变得灰暗与模糊。

图3给出了线性键（ALPHA键）原理示意图。

2.2彩色空间

    为了得到最佳的键合成效果，不同的商家开发了许多种技术途径，尤其在彩色空间的选择与采样技术上。一直以来模拟色键发生器的输入均直接由演播室摄象机直接提供RGB信号，当然在数字化时代，存储和处理RGB信号比处理Y，R-Y，B-Y信号复杂，为了真实还原色彩，不可以象对待Y，R-Y，B-Y信号以4：2：2或4：2：0或4：1：1来采样，而必须以4：4：4的采样结构分别对RGB三个颜色分量采样。这样RGB均为全带宽，必然会增加系统整体的处理难度。因为在多次的记录与存储过程中，怎样在一个复杂的编辑过程中采用RGB处理是非常困难的，任一环节以低于4：4：4的格式记录，都将损失RGB处理的所有优势。另外，相对于Y，R-Y，B-Y信号，以RGB处理无论在数学模型或控制上均更加复杂，例如一个被摄物体明亮度的变化在RGB处理时，需要调整RGB三个分量的正确混合比例，但以Y，R-Y，B-Y处理，只需要调整一个就可以。可以想象，当视频图象采用RGB时，应该代表了最佳的图象质量。这也是高清晰度电视以4：4：4或8：8：8采样所追求的目标。但是目前在电视制作中，还不可能完全实现。不过，新的数字分量色键处理却已经在RGB彩色空间进行了。

    根据格拉兹曼法则，任何一种彩色都可由另外3种彩色按不同的比例合成。这意味着若选定3种人所共知的标准基色，那么任何一种彩色，可以用合成这一彩色所需的3种基色的数量来表示。更明确地说，在标准基色选定以后，任何一种彩色，可以用3个数字精确的表示。选定RGB作为三基色，色度学中引入了三色系数RGB，并且推导出：可以用三色系数R、G和B来准确地表示彩色的色调和饱和度。图7给出了以R，G，B为坐标轴，以三色系数为坐标，任何一种彩色均可以由这3个坐标值所确定的矢量来表示的三维矢量坐标系，我们也称其为RGB彩色空间。其中坐标原点o是RGB都等于0的点，代表黑色。与O点相对应的立方体的顶点的3个坐标值都等于1，代表等能白色。连接其余的R、G和B分别等于1的3个顶点的等边三角形（图中虚线所示），称为麦克斯韦三角形，其三个顶点分别代表100%的红色、绿色和兰色，三角形的重心代表等能白色。麦克斯韦三角形所在的平面也叫色度平面（Chromaticity Plate）。色度是色调与色饱和度的总称，不含亮度信息。因此在色度平面上浅红和深红没有区别。传统的色键处理只在色度平面中进行，不考虑亮度分量。在图4所示的RGB彩色空间中，黑白两点连线所代表的是亮度信息。

     新的数字色键处理方法，既在RGB色立方体的色度平面处理，同时也考虑了亮度因素。例如， Primatte 色键处理软件，定义了一个128面的多面体来建立精密复杂的三维空间轮廓，以达到精细区分存在于前景与背景之间的细小的颜色不同。

3 ULTIMATTE的数字色键处理

    ULTIMATTE公司是世界公认的兰/绿屏技术的领导者，具有20多年的开发应用兰屏合成图象的经验，无论从传统色键设备到先进的数字色键设备，他一直在不断地提高产品的功能，引领着业界的潮流。

    Ultimatte的数字色键处理是在前后景间作混合而非切换，前后景先分别处理，然后再相加产生合成图象,在处理时它不用限制整体信号。早期的键采用的是非相加的混合，在前后景之间做切换，这种方法的局限性就是没办法将透明或半透明的前景物体叠加到背景上，而同时还要透过它看到背景。

     与传统的色键处理相比，ULTIMATTE的数字色键处理具有以下特点：

（1）用完全相加混合前景与背景，可以再生象透明物体上的倒影那样的清晰效果。
（2）采用特有的算法产生遮罩(matte)信号，可以更好地从前景物体中区分出背景。
（3）采用抑制衬底及平抑兰溢出的特殊算法处理前景的同时，允许在前景上再现兰色阴影。

ULTIMATTE的数字色键处理提供了以下的功能：

（1）全线性的遮挡：用于消除硬边缘，所有在前景图像中的图像虚化、清晰细致的图像、透明度以及影子都将在最后合成中重新生成。
（2）屏幕矫正：用于对不均匀的蓝屏幕、蓝布景，以及污点的调整，保证最后的合成完美无缺。