La composición de clave cromática , o croma key , es una técnica de postproducción y efectos visuales para componer (superponer) dos o más imágenes o secuencias de vídeo juntas en función de los tonos de color ( rango cromático ). La técnica se ha utilizado en muchos campos para eliminar el fondo del sujeto de una fotografía o vídeo, particularmente en las industrias de los noticieros , el cine y los videojuegos . Una gama de colores en el metraje en primer plano se vuelve transparente, lo que permite insertar en la escena metraje de fondo filmado por separado o una imagen estática. La técnica de incrustación de croma se utiliza comúnmente en la producción y postproducción de videos . Esta técnica también se conoce como clave de color , superposición de separación de colores ( CSO ; principalmente por la BBC [3] ), o mediante varios términos para variantes específicas relacionadas con el color, como pantalla verde o pantalla azul ; La incrustación cromática se puede realizar con fondos de cualquier color que sean uniformes y distintos, pero los fondos verdes y azules se usan más comúnmente porque difieren más claramente en el tono de cualquier color de piel humana . Ninguna parte del sujeto filmado o fotografiado puede duplicar el color utilizado como respaldo, o la parte puede identificarse erróneamente como parte del respaldo. [4]
Se utiliza comúnmente para transmisiones de pronóstico del tiempo en vivo en las que se ve a un presentador de noticias parado frente a un gran mapa CGI que en realidad es un gran fondo azul o verde. Usando una pantalla azul, se agregan diferentes mapas meteorológicos en las partes de la imagen en las que el color es azul. Si el presentador de noticias viste ropa azul, su ropa también será reemplazada por el video de fondo. La codificación cromática también es común en la industria del entretenimiento para efectos visuales en películas y videojuegos. En cambio, la rotoscopia se puede realizar en sujetos que no están frente a una pantalla verde (o azul). El seguimiento de movimiento también se puede utilizar junto con la incrustación cromática, como para mover el fondo a medida que se mueve el sujeto.
Antes de la introducción de los mattes móviles y la impresión óptica , se utilizaba la doble exposición para introducir elementos en una escena que no estaban presentes en la exposición inicial. Esto se hizo usando cortinas negras donde hoy se usaría una pantalla verde. George Albert Smith utilizó este enfoque por primera vez en 1898. En 1903, El gran robo del tren de Edwin S. Porter utilizó la doble exposición para agregar escenas de fondo a las ventanas que eran negras cuando se filmaron en el set, usando un mate de basura para exponer solo las áreas de las ventanas. [5]
Para que las figuras en una exposición realmente se movieran frente a un fondo sustituido en la otra, se necesitaba un mate móvil para ocluir la porción correcta del fondo en cada fotograma. En 1918, Frank Williams patentó una técnica de mate móvil, basada nuevamente en el uso de un fondo negro. Esto se utilizó en muchas películas, como El hombre invisible . [6] : 4
En la década de 1920, Walt Disney utilizó un fondo blanco para incluir actores humanos con personajes de dibujos animados y fondos en sus Comedias de Alicia . [sesenta y cinco
El método de pantalla azul se desarrolló en la década de 1930 en RKO Radio Pictures . En RKO, Linwood Dunn utilizó una versión temprana del mate móvil para crear "toallitas", donde había transiciones como un limpiaparabrisas en películas como Flying Down to Rio (1933). Atribuida a Larry Butler , una escena en la que aparece un genio escapando de una botella fue el primer uso de un proceso de pantalla azul adecuado para crear un mate itinerante para El ladrón de Bagdad (1940), que ganó el Premio de la Academia a los mejores efectos especiales ese año. En 1950, Arthur Widmer , empleado de Warner Brothers y ex investigador de Kodak , comenzó a trabajar en un proceso de mate móvil ultravioleta . También comenzó a desarrollar técnicas de pantalla azul: una de las primeras películas en utilizarlas fue la adaptación de 1958 de la novela corta de Ernest Hemingway , El viejo y el mar , protagonizada por Spencer Tracy . [7]
El nombre "Chroma-Key" era el nombre comercial de RCA para el proceso, tal como se utiliza en sus transmisiones de televisión de NBC , incorporando patentes otorgadas a Albert N. Goldsmith de RCA. [8] Uno de los primeros usos de transmisión fue el George Gobel Show de NBC en el otoño de 1957. [9]
Petro Vlahos recibió un Premio de la Academia por su refinamiento de estas técnicas en 1964. Su técnica explota el hecho de que la mayoría de los objetos en escenas del mundo real tienen un color cuyo componente de color azul es similar en intensidad a su componente de color verde. Zbigniew Rybczyński también contribuyó a la tecnología de pantalla azul. Se utilizó una impresora óptica con dos proyectores, una cámara de cine y un "divisor de haz" para combinar al actor frente a una pantalla azul con el metraje de fondo, un fotograma a la vez. A principios de la década de 1970, las cadenas de televisión estadounidenses y británicas comenzaron a utilizar fondos verdes en lugar de azules para sus noticieros. Durante la década de 1980, se utilizaron minicomputadoras para controlar la impresora óptica. Para la película El imperio contraataca , Richard Edlund creó una "impresora óptica cuádruple" que aceleró considerablemente el proceso y ahorró dinero. Recibió un premio especial de la Academia por su innovación.
Durante décadas, las tomas en mate en movimiento debían realizarse "bloqueadas", de modo que ni el sujeto enmarañado ni el fondo pudieran cambiar la perspectiva de la cámara en absoluto. Más tarde, las cámaras de control de movimiento cronometradas por computadora aliviaron este problema, ya que tanto el primer plano como el fondo podían filmarse con los mismos movimientos de cámara.
Los meteorólogos de la televisión suelen utilizar un monitor de campo, situado al lado de la pantalla, para ver dónde ponen sus manos en las imágenes de fondo. Una técnica más nueva consiste en proyectar una imagen tenue en la pantalla.
Algunas películas hacen un uso intensivo de la clave cromática para agregar fondos que se construyen íntegramente utilizando imágenes generadas por computadora (CGI). Se pueden componer interpretaciones de diferentes tomas, lo que permite filmar a los actores por separado y luego colocarlos juntos en la misma escena. Chroma Key permite que los artistas parezcan estar en cualquier lugar sin salir del estudio.
Los avances en la tecnología informática han simplificado la incorporación del movimiento en tomas compuestas, incluso cuando se utilizan cámaras portátiles. Puntos de referencia como una cuadrícula pintada, X marcadas con cinta adhesiva o pelotas de tenis equiespaciadas pegadas a la pared se pueden colocar sobre el fondo de color para que sirvan como marcadores. En postproducción, una computadora puede usar estos marcadores para calcular la posición de la cámara y así generar una imagen que coincida perfectamente con la perspectiva y el movimiento del primer plano. Los avances modernos en software y potencia computacional han eliminado la necesidad de colocar con precisión los marcadores — el software determina su posición en el espacio; Una posible desventaja de esto es que requiere movimiento de la cámara, lo que posiblemente contribuya a las técnicas cinematográficas modernas mediante las cuales la cámara está siempre en movimiento.
El sujeto principal es filmado o fotografiado contra un fondo que consiste en un solo color o una gama relativamente estrecha de colores, generalmente azul o verde porque estos colores se consideran los más alejados del tono de la piel. [4] Las partes del vídeo que coinciden con el color preseleccionado se reemplazan por el vídeo de fondo alternativo. Este proceso se conoce comúnmente como " keying ", "keying out" o simplemente "keying".
El verde se utiliza como telón de fondo para la televisión y la cinematografía electrónica más que cualquier otro color porque los presentadores del tiempo en televisión solían usar trajes azules. Cuando se empezó a utilizar la codificación cromática en la producción televisiva, la pantalla azul que entonces era la norma en la industria cinematográfica se utilizó por costumbre, hasta que otras consideraciones prácticas hicieron que la industria televisiva pasara de las pantallas azules a las verdes. Las cámaras de televisión en color con calidad de transmisión utilizan sensores de imagen rojos, verdes y azules separados, y los primeros codificadores cromáticos de TV analógicos requerían video por componentes RGB para funcionar de manera confiable. Desde una perspectiva tecnológica, era igualmente posible utilizar el canal azul o verde, pero como la ropa azul era un desafío constante, la pantalla verde se volvió de uso común. Los presentadores de noticias a veces olvidan el código de vestimenta de la clave cromática, y cuando la clave se aplica a la ropa del mismo color que el fondo, la persona parecería desaparecer en la clave. Debido a que la ropa verde es menos común que la azul, pronto se hizo evidente que era más fácil usar una pantalla verde mate que vigilar constantemente la elección de ropa de los talentos en el aire. Además, debido a que el ojo humano es más sensible a las longitudes de onda verdes, que se encuentran en el medio del espectro de luz visible, el canal de video analógico verde generalmente transportaba más intensidad de señal, lo que brinda una mejor relación señal-ruido en comparación con los otros canales de video componente. por lo que las teclas de pantalla verde podrían producir la clave más limpia. En la era del cine y la televisión digital, gran parte de los ajustes necesarios para crear una clave de buena calidad se han automatizado. Sin embargo, la única constante que permanece es cierto nivel de coordinación de colores para evitar que los sujetos en primer plano queden eliminados. [10]
Antes de la codificación cromática electrónica, la composición se realizaba en película (química). El negativo en color de la cámara se imprimió en un negativo en blanco y negro de alto contraste, utilizando un filtro o la sensibilidad de color de la película de alto contraste para exponer solo frecuencias azules (y más altas). La luz azul solo brilla a través del negativo de color donde no hay azul en la escena, por lo que esto dejó la película clara donde estaba la pantalla azul y opaca en otros lugares, excepto que también produjo claridad para cualquier objeto blanco (ya que también contenía azul). La eliminación de estas manchas se puede realizar mediante una doble exposición adecuada con el color positivo (haciendo así opaca cualquier área que contenga rojo o verde), y muchas otras técnicas. El resultado fue una película que era clara donde estaba la pantalla azul y opaca en el resto. Esto se llama mate femenino , similar a un mate alfa en la codificación digital. Copiar esta película en otro negativo de alto contraste produjo el mate masculino opuesto . Luego, el negativo de fondo se empaquetó con el mate femenino y se expuso en una tira final de película, luego el negativo de la cámara se empaquetó con el mate masculino y se imprimió dos veces en esta misma película. Estas dos imágenes combinadas crean el efecto final.
El factor más importante para una clave es la separación de colores entre el primer plano (el sujeto) y el fondo (la pantalla); se utilizará una pantalla azul si el sujeto es predominantemente verde (por ejemplo, plantas), a pesar de que la cámara sea más sensible a luz verde.
En la televisión analógica , el color está representado por la fase de la subportadora croma relativa a un oscilador de referencia. La clave de croma se logra comparando la fase del vídeo con la fase correspondiente al color preseleccionado. Las partes del vídeo en fase se reemplazan por el vídeo de fondo alternativo.
En la televisión digital en color , el color está representado por tres números (niveles de intensidad rojo, verde y azul). Chroma key se logra mediante una simple comparación numérica entre el vídeo y el color preseleccionado. Si el color en un punto particular de la pantalla coincide (ya sea exactamente o en un rango), entonces el video en ese punto se reemplaza por el fondo alternativo.
Para crear la ilusión de que los personajes y objetos filmados están presentes en la escena de fondo prevista, la iluminación de las dos escenas debe coincidir razonablemente. Para escenas al aire libre, los días nublados crean una luz difusa y de color uniforme que puede ser más fácil de combinar en el estudio, mientras que la luz solar directa debe combinarse tanto en la dirección como en el color general según la hora del día.
Una fotografía de estudio tomada frente a una pantalla verde tendrá naturalmente una luz ambiental del mismo color que la pantalla, debido a su dispersión de la luz. Este efecto se conoce como derrame . [6] : p20 Esto puede parecer antinatural o hacer que partes de los personajes desaparezcan, por lo que debe compensarse o evitarse utilizando una pantalla más grande colocada lejos de los actores. [11]
La profundidad de campo utilizada para grabar la escena frente a la pantalla en color debe coincidir con la del fondo. Esto puede significar grabar a los actores con una profundidad de campo mayor de lo normal. [12]
Un sujeto croma key debe evitar usar ropa que sea similar en color a los colores croma key (a menos que sea intencional, por ejemplo, usar una blusa verde para que parezca que el sujeto no tiene cuerpo), porque la ropa puede ser reemplazada por la misma. imagen de fondo/vídeo. Un ejemplo de uso intencional de esto es cuando un actor usa una cubierta azul sobre una parte de su cuerpo para hacerlo invisible en la toma final. Esta técnica se puede utilizar para conseguir un efecto similar al utilizado en las películas de Harry Potter para crear el efecto de una capa de invisibilidad . El actor también puede ser filmado sobre un fondo croma e insertado en el plano de fondo con un efecto de distorsión, para crear un manto marginalmente detectable. [13]
Las dificultades surgen con la pantalla azul cuando un traje en una toma de efectos debe ser azul, como el traje azul tradicional de Superman . En la película Spider-Man de 2002 , en escenas en las que tanto Spider-Man como el Duende Verde están en el aire, hubo que filmar a Spider-Man frente a una pantalla verde y al Duende Verde frente a una pantalla azul. pantalla. La diferencia de color se debe a que Spider-Man usa un disfraz de color rojo y azul y el Duende Verde usa un disfraz completamente de color verde. Si ambos fueran filmados frente a la misma pantalla, partes de un personaje se borrarían de la toma.
Para una división clara del primer plano del fondo, también es importante que la ropa y el cabello en la toma de primer plano tengan una silueta bastante simple, ya que es posible que los detalles finos como el cabello rizado no se resuelvan correctamente. Del mismo modo, los elementos parcialmente transparentes del disfraz causan problemas. [12]
El azul se utilizó originalmente para la industria cinematográfica, ya que para realizar las separaciones se requería una película que solo respondiera al color de la pantalla, y la película que respondía solo al azul y a frecuencias más altas (ultravioleta, etc.) era mucho más fácil de fabricar y confiable que la película que de alguna manera excluyó ambas frecuencias superiores e inferiores que el color de la pantalla.
Sin embargo, en la televisión y el cine digital es igualmente fácil extraer cualquier color, y el verde rápidamente se convirtió en el color favorito. Es menos probable que el verde brillante esté en los objetos en primer plano, las emulsiones de películas en color generalmente tenían un grano mucho más fino en el verde y la compresión con pérdida utilizada para señales de video analógicas e imágenes y películas digitales retiene más detalles en el canal verde. El verde también se puede utilizar en exteriores, donde la temperatura del color de la luz es significativamente azul. Se evita el rojo como ocurre en la piel humana, y cualquier otro color es una mezcla de primarios y por lo tanto produce una extracción menos limpia.
La llamada " pantalla amarilla " se realiza con un fondo blanco. La iluminación escénica ordinaria se utiliza en combinación con una lámpara de sodio de color amarillo brillante. La luz de sodio cae casi por completo en una banda de frecuencia estrecha, que luego puede separarse de la otra luz mediante un prisma y proyectarse en un soporte de película separado pero sincronizado dentro de la cámara. Esta segunda película es en blanco y negro de alto contraste y se procesa para producir el mate. [6] : 16
Una técnica más nueva consiste en utilizar una cortina retrorreflectante en el fondo, junto con un anillo de LED brillantes alrededor de la lente de la cámara . Esto no requiere que otra luz brille en el fondo aparte de los LED, que utilizan una cantidad extremadamente pequeña de energía y espacio, a diferencia de las luces de los grandes escenarios , y no requieren montaje . Este avance fue posible gracias a la invención en la década de 1990 de los prácticos LED azules, que también permiten el uso de LED verde esmeralda .
También existe una forma de codificación de colores que utiliza un espectro de luz invisible al ojo humano. Llamado Thermo-Key, utiliza infrarrojos como color clave, que no sería reemplazado por una imagen de fondo durante el posprocesamiento . [14] [15]
Para Star Trek: The Next Generation , Don Lee de CIS Hollywood propuso un proceso de mateado con luz ultravioleta y fue desarrollado por Gary Hutzel y el personal de Image G. Esto implicó un fondo naranja fluorescente que facilitó la generación de un mate de retención , por lo que permitiendo que el equipo de efectos produzca efectos en una cuarta parte del tiempo necesario para otros métodos. [dieciséis]
En principio, se puede utilizar cualquier tipo de fondo fijo como clave cromática en lugar de un color sólido. Primero se captura el fondo sin actores ni otros elementos de primer plano; luego se graba la escena. La imagen de fondo se utiliza para cancelar el fondo del metraje real; por ejemplo, en una imagen digital, cada píxel tendrá una clave cromática diferente. Esto a veces se denomina mate diferenciado . [17] Sin embargo, esto facilita que los objetos se eliminen accidentalmente si son similares al fondo, o que el fondo permanezca debido al ruido de la cámara o si cambia ligeramente con respecto al metraje de referencia. [18] Un fondo con un patrón repetido alivia muchos de estos problemas y puede ser menos sensible al color del vestuario que los fondos de colores sólidos. [19]
Existe cierto uso del color magenta de intensidad total #FF00FF específico en imágenes digitales en color para codificar la transparencia (1 bit); A esto a veces se le llama "rosa mágico". [20] Esta no es una técnica fotográfica y la extracción del primer plano del fondo es trivial.
El mayor desafío al configurar una pantalla azul o una pantalla verde es la iluminación uniforme y evitar las sombras , porque es mejor reemplazar una gama de colores lo más estrecha posible. Una sombra se presentaría como un color más oscuro ante la cámara y es posible que no se registre para ser reemplazada. Esto a veces se puede ver en transmisiones en vivo o de bajo presupuesto donde los errores no se pueden reparar manualmente ni volver a filmar las escenas. El material que se utilice afecta la calidad y facilidad de tenerla uniformemente iluminada. Los materiales brillantes tendrán mucho menos éxito que los que no lo son. Una superficie brillante tendrá áreas que reflejan las luces haciéndolas parecer pálidas, mientras que otras áreas pueden oscurecerse. Una superficie mate difundirá la luz reflejada y tendrá una gama de colores más uniforme. Para obtener el tono más limpio al fotografiar una pantalla verde, es necesario crear una diferencia de valor entre el sujeto y la pantalla verde. Para diferenciar al sujeto de la pantalla se puede utilizar una diferencia de dos pasos, ya sea haciendo que la pantalla verde esté dos pasos más arriba que el sujeto, o viceversa.
A veces se puede utilizar una sombra para crear un efecto visual. Las áreas de la pantalla azul o verde con una sombra se pueden reemplazar con una versión más oscura de la imagen de video de fondo deseada, haciendo que parezca que la persona proyecta una sombra sobre ellas. Cualquier derrame del color croma hará que el resultado no parezca natural. Una diferencia en la distancia focal de las lentes utilizadas puede afectar el éxito del croma.
Otro desafío para la pantalla azul o la pantalla verde es la exposición adecuada de la cámara . Subexponer o sobreexponer un fondo coloreado puede provocar niveles bajos de saturación . En el caso de las cámaras de vídeo, las imágenes subexpuestas también pueden contener grandes cantidades de ruido . El fondo debe ser lo suficientemente brillante como para permitir que la cámara cree una imagen brillante y saturada.
Existen varias técnicas diferentes de calidad y velocidad optimizadas para implementar la codificación de colores en el software. [21] [22]
En la mayoría de las versiones, se aplica una función f ( r , g , b ) → α a cada píxel de la imagen. α (alfa) tiene un significado similar al de las técnicas de composición alfa . α ≤ 0 significa que el píxel está completamente en la pantalla verde, α ≥ 1 significa que el píxel está completamente en el objeto de primer plano y los valores intermedios indican que el píxel está parcialmente cubierto por el objeto de primer plano (o es transparente). Se necesita una función adicional g ( r , g , b ) → ( r , g , b ) para eliminar el derrame verde en los objetos de primer plano.
Una función f () muy simple para la pantalla verde es A ( r + b ) − Bg donde A y B son constantes ajustables por el usuario con un valor predeterminado de 1,0. Una g () muy simple es ( r , min( g , b ), b ). Esto está bastante cerca de las capacidades de extracción de pantalla analógica y basada en película.
Los ejemplos modernos [22] de estas funciones se describen mejor mediante dos superficies anidadas cerradas en un espacio RGB 3D, a menudo bastante complejas. Los colores dentro de la superficie interior se consideran pantalla verde. Los colores fuera de la superficie exterior son opacos en primer plano. Los colores entre las superficies están parcialmente cubiertos, son más opacos cuanto más cerca están de la superficie exterior. A veces se utilizan superficies más cerradas para determinar cómo eliminar el derrame verde. También es muy común que f () dependa de algo más que el color del píxel actual, también puede usar la posición ( x , y ), los valores de los píxeles cercanos, el valor de imágenes de referencia o un modelo de color estadístico del escena, [23] y valores de máscaras dibujadas por el usuario. Estos producen superficies cerradas en el espacio con más de tres dimensiones.
Una clase diferente de algoritmo intenta encontrar una ruta 2D que separe el primer plano del fondo. Esta ruta puede ser la salida, o la imagen se puede dibujar llenando la ruta con α = 1 como paso final. Un ejemplo de tal algoritmo es el uso de contorno activo . La mayoría de las investigaciones de los últimos años [ ¿cuándo? ] ha estado en estos algoritmos.
Si el primer plano es una persona, se recomienda el color de fondo azul o verde, ya que estos colores no están presentes en los pigmentos de la carne humana. De hecho, el color de la piel humana es 70% rojo en todas las personas, independientemente de su raza.
