Los mates se utilizan en fotografía y en la realización de efectos especiales para combinar dos o más elementos de la imagen en una única imagen final. Por lo general, los mates se utilizan para combinar una imagen en primer plano (por ejemplo, actores en un set) con una imagen de fondo (por ejemplo, una vista panorámica o un campo de estrellas con planetas). En este caso, el mate es la pintura de fondo. En cine y teatro, los mates pueden ser secciones enormes de lienzo pintado que representan grandes extensiones escénicas de paisajes .
En el cine , el principio de un mate requiere enmascarar ciertas áreas de la emulsión de la película para controlar selectivamente qué áreas están expuestas. Sin embargo, muchas escenas complejas de efectos especiales han incluido docenas de elementos de imagen discretos, lo que requiere un uso muy complejo de mates y la superposición de mates uno sobre otro. Para un ejemplo de un mate simple, el director puede desear representar a un grupo de actores frente a una tienda, con una ciudad enorme y un cielo visible sobre el techo de la tienda. Habría dos imágenes (los actores en el set y la imagen de la ciudad) para combinar en una tercera. Esto requeriría dos máscaras/mate. Uno enmascararía todo lo que está por encima del techo de la tienda y el otro enmascararía todo lo que está por debajo. Al usar estas máscaras/mate al copiar estas imágenes en la tercera, las imágenes se pueden combinar sin crear dobles exposiciones fantasmales. En el cine, este es un ejemplo de un mate estático , donde la forma de la máscara no cambia de un fotograma a otro. Otras tomas pueden requerir máscaras que cambien para ocultar las formas de objetos en movimiento, como seres humanos o naves espaciales. Estas máscaras se conocen como máscaras móviles . Las máscaras móviles permiten una mayor libertad de composición y movimiento, pero también son más difíciles de lograr.
Las técnicas de composición conocidas como incrustación cromática , que eliminan todas las áreas de un color determinado de una grabación (coloquialmente conocidas como "pantalla azul" o "pantalla verde" por los colores más populares utilizados), son probablemente las técnicas modernas más conocidas y más utilizadas para crear máscaras móviles, aunque en el pasado también se han utilizado la rotoscopia y los pases de control de movimiento múltiple . Las imágenes generadas por computadora , ya sean estáticas o animadas, también se suelen renderizar con un fondo transparente y se superponen digitalmente sobre grabaciones de películas modernas utilizando el mismo principio que una máscara: una máscara de imagen digital .
Los mattes son una técnica muy antigua, que se remonta a los hermanos Lumière . Originalmente, los cineastas creaban el matte shot oscureciendo la sección de fondo de la película con cartulinas recortadas. Cuando se filmaba la parte de acción en vivo (primer plano) de una escena, la sección de fondo de la película no se exponía. Luego se colocaba un recorte diferente sobre la sección de acción en vivo. La película se rebobinaba y los cineastas filmaban su nuevo fondo. Esta técnica se conocía como matte en cámara y se consideraba más una novedad que un efecto especial serio a fines de la década de 1880. [1] Un buen ejemplo estadounidense temprano se ve en The Great Train Robbery (1903), donde se usa para colocar un tren afuera de una ventana en una oficina de boletos y, más tarde, un fondo en movimiento afuera de un vagón de equipaje en un "set" de trenes. En esta época, también se usaba otra técnica conocida como el matte de vidrio. El matte de vidrio se hacía pintando detalles en un trozo de vidrio que luego se combinaba con imágenes de acción en vivo para crear la apariencia de decorados elaborados. Las primeras tomas de vidrio se atribuyen a Edgar Rogers. [1]
El primer desarrollo importante de la toma mate fue a principios de la década de 1900 por Norman Dawn ASC . Dawn había tejido a la perfección tomas de vidrio en muchas de sus películas: como las desmoronadas Misiones de California en la película Misiones de California , [2] y utilizó la toma de vidrio para revolucionar el mate en la cámara. Ahora, en lugar de llevar su metraje de acción en vivo a una ubicación real, los cineastas filmarían la acción en vivo como antes con las tarjetas recortadas en su lugar, luego rebobinarían la película y la transferirían a una cámara diseñada para minimizar las vibraciones. Luego, los cineastas filmarían una toma de vidrio en lugar de un fondo de acción en vivo. La composición resultante fue de bastante alta calidad, ya que la línea mate, el lugar de transición de la acción en vivo al fondo pintado, era mucho menos irregular. Además, el nuevo mate en la cámara era mucho más rentable, ya que el vidrio no tenía que estar listo el día en que se filmaba la acción en vivo. Una desventaja de este método era que, dado que la película se exponía dos veces, siempre existía el riesgo de sobreexponerla accidentalmente y arruinar el metraje filmado anteriormente. [ cita requerida ]
El método de toma con el mate en la cámara se siguió utilizando hasta que la calidad de la película empezó a mejorar en los años 20. Durante esta época se desarrolló una nueva técnica conocida como método de cámara bi-pack . Era similar al método de toma con el mate en la cámara, pero dependía de un master positivo como respaldo. De esta manera, si se perdía algo, el master seguiría intacto. Alrededor de 1925 se desarrolló otro método para hacer un mate. Uno de los inconvenientes de los antiguos mates era que la línea del mate era estacionaria. No podía haber contacto directo entre la acción en vivo y el fondo del mate. El mate móvil cambió eso. El mate móvil era como un mate en la cámara o bi-pack, excepto que la línea del mate cambiaba en cada fotograma. Los cineastas podían utilizar una técnica similar al método bi-pack para hacer que la parte de la acción en vivo fuera un mate en sí mismo, lo que les permitía mover a los actores por el fondo y la escena, integrándolos por completo. El ladrón de Bagdad (1940) representó un gran avance para el travelling matte y la primera introducción importante de la técnica de pantalla azul inventada por Larry Butler cuando ganó el Premio de la Academia a los mejores efectos visuales ese año, aunque el proceso todavía requería mucho tiempo y cada fotograma tenía que ser procesado a mano.
Las computadoras comenzaron a ayudar en el proceso a fines del siglo XX. En la década de 1960, Petro Vlahos refinó el uso de cámaras de control de movimiento en pantalla azul y recibió un premio de la Academia por el proceso. La década de 1980 vio la invención de los primeros procesos de mates digitales y pantalla azul, así como la invención de los primeros sistemas de edición no lineal computarizados para video. La composición alfa , en la que las imágenes digitales podían hacerse parcialmente transparentes de la misma manera que una celda de animación en su estado natural, se había inventado a fines de la década de 1970 y se integró con el proceso de pantalla azul en la década de 1980. La planificación digital comenzó para El Imperio Contraataca en 1980, por la que Richard Edlund recibió el Premio de la Academia por su trabajo para crear una impresora óptica de imágenes aéreas para combinar mates, aunque este proceso todavía era analógico. El primer plano mate totalmente digital fue creado por el pintor Chris Evans en 1985 para El joven Sherlock Holmes para una escena que presentaba una animación por computadora (CG) de un caballero saltando de una vidriera. Evans primero pintó la vidriera con acrílicos, luego escaneó la pintura en el sistema Pixar de LucasFilm para una manipulación digital adicional. La animación por computadora se mezcló perfectamente con el mate digital, algo que una pintura mate tradicional no podría haber logrado. [3]
A partir de 2020 [actualizar], casi todos los mates modernos se realizan mediante edición de video digital, y la técnica de composición conocida como clave de croma (una generalización electrónica de la pantalla azul) ahora es posible incluso en computadoras hogareñas.
La toma mate en la cámara, también conocida como el proceso Dawn [4], se crea montando primero un trozo de vidrio frente a la cámara. Se aplica pintura negra al vidrio donde se reemplazará el fondo. Luego se filma a los actores con decorados mínimos. El director graba varios minutos de metraje adicional para utilizarlos como tiras de prueba. Luego, el pintor de mate revela una tira de prueba (con las áreas ennegrecidas en la toma) y proyecta un fotograma de la toma "enmascarada" sobre el vidrio montado en el caballete. Este clip de metraje de prueba se utiliza como referencia para pintar el fondo o el escenario que se enmascarará en un nuevo trozo de vidrio. La parte de acción en vivo del vidrio se pinta de negro, luego se expone más metraje de prueba para ajustar y confirmar la coincidencia de colores y la alineación de los bordes. Luego, las partes críticas de la escena de acción en vivo enmascarada (con las acciones y los actores deseados en su lugar) se enhebran para quemar los elementos pintados en las áreas negras. La pintura negra mate que se coloca sobre el vidrio bloquea la luz de la parte de la película que cubre, lo que evita que se produzca una doble exposición sobre las escenas de acción en vivo latentes .
Para comenzar a filmar una película mate bipack , se filma la parte de acción en vivo. La película se carga y se proyecta sobre un trozo de vidrio que se ha pintado primero de negro y luego de blanco. El artista del mate decide dónde estará la línea mate y la traza sobre el vidrio, luego pinta el fondo o el escenario que se agregará. Una vez que la pintura está terminada, el artista del mate raspa la pintura en las partes de acción en vivo del vidrio. [5] El metraje original y un carrete limpio se cargan en el bipack con el original enhebrado de manera que pase por el obturador frente a la película limpia. El vidrio se ilumina desde atrás, de modo que cuando se pasan los dos carretes, solo la acción en vivo se transfiere a la película limpia. Luego se retira el carrete de metraje original y se coloca un trozo de tela negra detrás del vidrio. El vidrio se ilumina desde el frente y el nuevo carrete se rebobina y se vuelve a poner en funcionamiento. La tela negra evita que el metraje ya expuesto se exponga una segunda vez; el escenario de fondo se ha agregado a la acción en vivo.
El rotoscopio era un dispositivo utilizado para proyectar películas (es decir, secuencias de acción real) sobre un lienzo para que sirviera como referencia para los artistas.
Walt Disney utilizó esta técnica ampliamente en Blancanieves y los siete enanitos para que los movimientos de los personajes humanos fueran más realistas. La película superó considerablemente el presupuesto debido a la complejidad de la animación. [6]
La técnica tuvo otros usos, como en 2001: Odisea del espacio , donde los artistas trazaron y pintaron manualmente máscaras alfa para cada fotograma. La rotoscopia también se utilizó para lograr las animaciones fluidas de Prince of Persia , que fueron impresionantes para la época. Desafortunadamente, la técnica requiere mucho tiempo y tratar de capturar semitransparencia con ella era difícil. Hoy en día existe una variante digital de la rotoscopia, con software que ayuda a los usuarios a evitar parte del tedio; por ejemplo, interpolando máscaras entre unos pocos fotogramas. [7]
A menudo, es deseable extraer dos o más mates de una sola imagen. Este proceso, denominado "matting" o "extraer un mate", se utiliza con mayor frecuencia para separar los elementos de primer plano y de fondo de una imagen, y estas imágenes suelen ser fotogramas individuales de un archivo de vídeo. En el caso del vídeo, los métodos de matizado pueden utilizar relaciones temporales como información adicional. Las técnicas de composición son una forma relativamente sencilla de extraer un mate: el primer plano de una escena de pantalla verde podría imponerse sobre una escena de fondo arbitraria, por ejemplo. Intentar aplicar un mate a una imagen que no utiliza esta técnica es significativamente más difícil. Se han diseñado varios algoritmos en un esfuerzo por abordar este desafío. [7]
Idealmente, este algoritmo de matizado separaría un flujo de vídeo de entrada I rgb en tres flujos de salida: un flujo a todo color, solo de primer plano αF rgb con un alfa premultiplicado ( composición alfa ), un flujo de fondo a todo color B rgb y un flujo de un solo canal de cobertura parcial de los píxeles en el flujo de primer plano. Este algoritmo ideal puede tomar cualquier vídeo arbitrario como entrada, incluido el vídeo en el que el primer plano y el fondo son dinámicos, hay múltiples profundidades en el fondo, existen superposiciones entre el fondo y el primer plano que comparten el mismo color y no tienen textura, y otras diversas características con las que tradicionalmente estos algoritmos tienen alguna dificultad para tratar. Desafortunadamente, lograr este algoritmo es imposible debido a la pérdida de información que se produce al traducir una escena del mundo real a un vídeo bidimensional. [7] Smith y Blinn demostraron esto formalmente en 1996. [8]
El enmascaramiento también tiene otras limitaciones fundamentales. El proceso no puede reconstruir partes del fondo que están ocluidas por el primer plano, y cualquier tipo de aproximación será limitada. Además, el primer plano y el fondo de una imagen todavía tienen un efecto mutuo debido a las sombras que se proyectan y la luz que se refleja entre ellos. Al componer una imagen o un video a partir de enmascaramientos de diferente origen, las sombras faltantes o adicionales y otros detalles de luz pueden arruinar el impacto de la nueva imagen. [ cita requerida ]
El proceso de matizado en sí mismo es un problema difícil de resolver. Se ha estado investigando desde la década de 1950, y sin embargo, su uso más popular (la realización cinematográfica) recurre al método de composición clásico pero restringido. En concreto, utilizan una especie de modelo de color global. Esta técnica se basa en una suposición de color global; por ejemplo, que todo el fondo es verde. (Por cierto, esta es la razón por la que los meteorólogos a veces parecen tener lazos invisibles: el color del lazo es similar al del fondo, lo que lleva al algoritmo a clasificar el lazo como parte del flujo de fondo). En teoría, se podría utilizar cualquier color, pero los más comunes son el verde y el azul. El matizado de luminancia (también llamado matizado de pantalla negra) es otra variación del modelo de color global. A diferencia del color, supone que el fondo es más oscuro que un valor definido por el usuario. [ cita requerida ]
Otro enfoque es el uso de un modelo de color local. Este modelo supone que el fondo es una imagen estática, previamente conocida, por lo que en este caso se proporciona el flujo de fondo. Se puede extraer un mate simple comparando el flujo de video real con el flujo de fondo conocido. Los requisitos de iluminación y ángulo de la cámara son muy estrictos a diferencia de los modelos de color globales, pero no hay restricciones para los colores posibles en el flujo de primer plano. [ cita requerida ]
También existen herramientas de aprendizaje automático que pueden extraer máscaras con la ayuda de un usuario. A menudo, estas herramientas requieren iteración por parte del usuario: un algoritmo proporciona un resultado basado en un conjunto de entrenamiento y el usuario ajusta el conjunto hasta que el algoritmo proporciona el resultado deseado. Un ejemplo de esto es el uso de una máscara gruesa creada manualmente con una segmentación de mapas de recorte , llamada así porque separa la imagen en tres regiones: fondo conocido, primer plano conocido y una región desconocida. En este caso, el algoritmo intenta etiquetar la región desconocida en función de la entrada del usuario, y el usuario puede iterar a través de múltiples mapas de recorte para obtener mejores resultados. Knockout, una herramienta complementaria para Adobe Photoshop , es una implementación de este proceso. [ cita requerida ]
McGuire et al. propusieron otro método de enmascaramiento digital que utiliza dos sensores de imágenes a lo largo del mismo eje óptico y utiliza datos de ambos (hay varias formas de lograrlo, como usar un divisor de haz o filtros de polarización por píxel). El sistema captura simultáneamente dos fotogramas que difieren en aproximadamente la mitad del rango dinámico en los píxeles de fondo, pero son idénticos en los píxeles de primer plano. Al usar las diferencias entre los fondos de las dos imágenes, McGuire et al. pueden extraer un enmascaramiento de primer plano de alta resolución de la escena. Este método aún conserva algunas de las deficiencias de las técnicas de composición (es decir, el fondo debe ser relativamente neutro y uniforme), pero presenta varias ventajas, como resultados precisos de subpíxeles, mejor soporte para la iluminación natural y permitir que el primer plano sea del color que una técnica de composición identificaría como parte del enmascaramiento de fondo. Sin embargo, esto significa que es imposible enmascarar intencionalmente algo en el primer plano cubriéndolo con el mismo color que el fondo. [9]
Un tercer enfoque para el enmascaramiento digital consiste en utilizar tres secuencias de vídeo con diferentes distancias de enfoque y profundidades de campo. Al igual que con el método anterior, los tres sensores de imagen comparten un eje óptico común, aunque ahora el algoritmo utiliza información sobre qué parte de la imagen está enfocada en qué secuencia de vídeo para generar el enmascaramiento del primer plano. Con esta técnica, tanto el primer plano como el fondo pueden tener contenido dinámico y no hay restricciones sobre los colores o la complejidad del fondo. [10]
Todos estos enfoques comparten una debilidad notable: no pueden tomar videos arbitrarios como entrada. En el video, a diferencia del cine, la clave de croma requiere que el fondo del video original sea de un solo color. Las otras dos técnicas requieren más información en forma de videos sincronizados pero ligeramente diferentes. [11]
Otro uso de los enmascaramientos en la realización cinematográfica es crear un efecto de pantalla ancha . En este proceso, la parte superior e inferior de un fotograma estándar se enmascaran con barras negras, es decir, la copia de la película tiene una línea de encuadre gruesa . Luego, el fotograma dentro del fotograma completo se amplía para llenar una pantalla cuando se proyecta en un cine. [ cita requerida ]
Por lo tanto, en la "pantalla panorámica enmascarada" se crea una imagen con una relación de aspecto de 1,85:1 utilizando un marco estándar de 1,37:1 y enmascarando la parte superior e inferior. Si la imagen se enmascara durante el proceso de filmación, se denomina enmascaramiento duro debido a su borde nítido. Por el contrario, si se llena todo el marco durante la filmación y se confía en el proyeccionista para enmascarar la parte superior e inferior en el cine, se denomina enmascaramiento suave , ya que la placa de apertura no está en el plano focal y provoca un borde suave. [ cita requerida ]
En el vídeo, se suele utilizar un efecto similar para presentar películas de formato panorámico en una pantalla de televisión convencional de 1,33:1. En este caso, el proceso se denomina letterboxing . Sin embargo, en el letterboxing, la parte superior e inferior de la imagen real no se enmascaran. La imagen se "empuja" más hacia atrás en la pantalla y, por lo tanto, se hace "más pequeña", por así decirlo, de modo que, en una película de formato panorámico, el espectador puede ver, a la izquierda y a la derecha de la imagen, lo que normalmente se omitiría si la película se mostrara a pantalla completa en la televisión, consiguiendo una especie de efecto de "pantalla panorámica" en una pantalla de televisión cuadrada . En el letterboxing, la parte superior de la imagen está ligeramente más baja de lo habitual, la parte inferior está más alta y la parte no utilizada de la pantalla está cubierta por barras negras. Para las transferencias de vídeo, la transferencia de una película "mate suave" a un formato de vídeo doméstico con el fotograma completo expuesto, eliminando así los mates de la parte superior e inferior, se denomina "transferencia de mate abierto". Por el contrario, la transferencia de una película "mate dura" a un formato de video doméstico con los mates de cine intactos se denomina "transferencia de mate cerrado". [ cita requerida ]
Un "anti-basura" suele ser un dibujo manual, a veces realizado rápidamente, que se utiliza para excluir partes de una imagen que otro proceso, como la pantalla azul , no eliminaría. El nombre se debe al hecho de que el anti-basura elimina la " basura " de la imagen producida mediante procedimientos. La "basura" puede incluir un aparejo que sostiene un modelo o la rejilla de iluminación sobre el borde superior de la pantalla azul. [ cita requerida ]
Los mates que hacen lo opuesto, forzando la inclusión de partes de la imagen que de otra manera podrían haber sido eliminadas por el manipulador, como demasiado azul que se refleja en un modelo brillante ("derrame azul"), a menudo se denominan "mate de retención" y se pueden crear con la misma herramienta. [ cita requerida ]