圖像合成，屬圖像處理的范疇，主要指把兩個或兩個以上的視頻或圖像信號通過加工處理，疊加或組合在一起，創作出新的圖像效果；對原始素材的深度加工處理，使之產生新的藝術效果。若將傳統的影視制作比作以時間為軸的敘述，圖像合成則是于同一時刻在空間的領域進行創作，在二維的電視畫面中表現出空間的層次感，增強電視畫面的表現力，使電視畫面所傳遞的信息越來越豐富，形成了一套獨特的創作手法。合成技術逐漸成為影視節目后期制作環節中一種越來越重要的一環。
隨著數字技術、計算機技術的迅猛發展，近幾年內圖像合成技術在不斷優化的同時也發生了質的飛躍。從能夠完成混和、鍵控等合成功能的模擬切換臺，到如今特色各異的合成軟件以及功能強大的數字影視后期合成系統，合成的概念正在被逐步完善。數字圖像合成技術得以集成在各種不同類型的系統之中，成為了影視節目制作技術數字化發展進程中，繼非線性編輯、虛擬演播室技術之后的又一個亮點和焦點。
一 合成技術的實現方式
圖像合成技術是在傳統鍵控技術，即摳像技術的基礎上發展而來的。摳像技術用鍵源圖像形成的鍵信號摳去背景圖像的一部分，并填入前景圖像的相應部分。根據鍵信號產生的方式不同，鍵可分為亮度鍵和色度鍵。傳統的鍵控主要是通過切換臺的門控信號形成電路和混合效果放大器,以通道混合的方式實現的。而當今數字圖像合成技術是以層混合的方式實現的，即通過對計算機中存儲參與合成的各層圖像信息的幀存儲器中的對應像素數據進行各種方式的合成運算實現。隨著實現手段的進步，數字圖像合成的方式、種類已不再局限于摳像（當然，摳像仍是目前最常用的合成手段），有了很大程度的拓展。主要包括以下幾種方式：
1．Alpha混合：Alpha通道首先在單幀靜止圖像的合成（平面設計、制作）中廣泛使用，后隨著計算機圖形圖像處理技術開始應用于影視節目制作。Alpha是指線性鍵，在幀存中，每個像素以R、G、B-Alpha 32比特結構（或Y、Cr、Cb-Alpha 24比特結構，但前者做混合時較簡單）存儲， 其中Alpha通道為8比特的透明度控制信息，它實質是一層256級的灰度圖，對應可產生256階漸進透明疊現效果，可用作鍵信號。合成時，灰度圖的各點值與前景圖像的各像素值一一對應，對應黑色部分（Alpha值為0）的前景圖像是完全透明的，露出背景，對應白色部分（Alpha值為255）的前景圖像是完全不透明的，只顯示前景，對應灰度部分時，前景和背景按比例融合：合成圖像=前景圖像×Alpha/255+背景圖像×（1-Alpha/255）。Alpha通道信息可來源于色鍵，或由圖像處理軟件制作出的黑白圖像，或由圖像處理軟件和二維、三維動畫制作軟件在計算機圖形生成過程中自動產生。因此Alpha混合多用于包含靜止圖像、字幕、二維和三維動畫的圖像合成。
2．遮罩合成：它是數字圖像合成中必備的法寶之一，其合成原理與Alpha混合很相似，但遮罩是以獨立的層的形式參與合成，控制前景、背景的合成比例，而不是附屬于前景圖像的一個通道信息，因此應用更靈活。遮罩可以來源于Alpha通道，或任何經過處理得到的黑白圖像、視頻，如彩色變黑白處理。同時作為獨立的一層，遮罩可以使用任何能應用于圖像層的效果、特技，如：柔化、運動等。
3．三維空間合成： 在現實中人的眼睛看到的物體均處于三維的空間中，但受顯示屏幕的約束，制作人員只能針對二維的顯示畫面進行創作。早期的圖像合成一般是在X、Y兩個坐標軸構成的二維空間中以疊顯的方式合成。而如何在二維的畫面中體現出三維的空間層次感始終是創作人員和開發人員的一個追求。三維空間就是在二維的基礎上加入深度Z軸的概念而形成的，因此，三維空間合成又稱為深度鍵合成，作為合成控制信息的Z軸數據即為深度鍵。三維空間合成將近似于三維動畫軟件的建模環境引入了合成空間，同樣擁有XYZ三維空間、燈光和產生觀察視角的攝像機，但建立的對象不再是由數以萬計的多邊形構成的三維物體，而是若干個厚度很薄的二維圖像畫面。處于三維空間中的各圖像畫面會因觀察視角的不同，因各自所處位置、角度即深度信息的不同而產生不同的遮擋關系、透視關系、聚焦關系和陰影，與二維合成相比較，能夠產生空間感、透視感更強的合成畫面，提供給制作人員更廣闊的創作空間，但同時會帶給系統更巨大的運算量和合成時間。
除此之外，還有無需通道、遮罩等其他控制信息而對前景圖像和背景圖像數據直接運用某種算法而進行疊加合成的方式。目前很多的圖像處理工具中都包含了多種方式的疊加處理方法，如何理解這些不同的疊加方式呢？其實每一種不同的疊加方式所對應的都是一種算法。比如說screen（屏幕）模式，它代表前景和背景圖像進行逐像素的比較，保留的是二者當中亮度的值比較高的一個。這樣，你將會獲得一幅較亮的畫面。而multiply（相乘）模式則相反會得到一幅較暗的圖像。通過不同的算法組合，還可以實現似柔光、強光、負片等效果的合成。這種方法非常廣泛的被用在粒子合成，高級校色（比如用視頻模擬膠片效果，亮度鍵控局部調色等）等應用之中，是目前后期合成技術的熱點問題之一。
二 合成技術的應用前沿
在合成方式不斷豐富的同時，數字圖像合成領域還發展了許多優化合成性能的關鍵技術：
1. 差別鍵控技術：傳統色鍵技術是依靠前景圖像的色度分量產生鍵信號，因此要求前景是在高飽和度的單色幕布前拍攝出來的人或物。而差別鍵控技術則突破了這一約束，它可以將待摳像的演員置身于復雜的場景。為從復雜的場景中摳出演員的鍵信號，還需要一與前景畫面完全相同但僅不包含演員的參照畫面，然后對前景幀存和參照幀存數據逐幀進行逐像素的差值比較，差值為零（或差值足夠小）的部分被摳除，反之保留，從而產生鍵信號控制前景和背景的合成（因對參照畫面要求較高，前景畫面和參照畫面多采用同一時間段、同一固定攝像機位）。因受目前拍攝、制作習慣的限制，差別鍵控技術并未得到廣泛的應用。
2．運動跟蹤技術：圖像合成的對象往往是活動視頻或動畫序列，合成時常需要將各層圖像中的運動元素的運動關聯起來，能夠達到同步運動的效果。運動跟蹤技術建立在圖像分析技術和圖像塊運動最佳匹配搜索技術的基礎上，首先跟蹤和捕獲源圖像中某運動元素的運動軌跡、運動特征，包括平移、旋轉和縮放，然后將其應用到待與之同步運動的元素上。該運動跟蹤可以是一點跟蹤，或兩個關鍵點連成線段的兩點跟蹤，甚至是多個關鍵點及其連線構成的多點跟蹤，運動數據可應用于遮罩、色彩和選區的跟蹤。
3．色彩匹配技術：參與合成的圖像常因來源不同而帶有色調差異，為達到真正融合的合成效果，傳統影視制作中，多根據基準畫面采用手動調節各層圖像的各個通道值（YUV或RGB），大大增加了制作人員的工作量和難度。色彩匹配技術在一定程度上解決了這一問題，它首先對各層圖像數據進行分析，獲得每層圖像的亮度和色度（或RGB值）分布的統計特性，然后以制作人員指定層的分布情況為基準，自動調整其它各層的分布特性，與基準圖像相匹配，以達到合成圖像總體色調的統一。
4．遮罩處理技術：為達到前景圖像和背景圖像的無縫合成，對遮罩的優化處理始終是數字圖像合成技術的發展重點之一。對遮罩的處理技術包含的方式很多，如使用垃圾鍵(track matte)對遮罩進行補充，進一步摳除前景中未被遮罩摳除的部分；通過調整遮罩的灰度直方圖（描述遮罩像素的灰度的統計分布情況）消除鍵信號中的灰度即半透明的區域；對遮罩邊緣使用適量像素的均值模糊運算，使合成邊緣柔和；對通過不同方式得到的遮罩數據進行適當的與、或等邏輯運算，而產生更佳的遮罩邊緣；等等。
5．攝像機運動的反求：用于正確得到實景拍攝的素材中的攝像機信息，并將這些數據導入到合成系統或是3d軟件中，以獲得和實拍素材一樣的攝像機運動路徑。再由這些攝像機空間運動路徑信息控制虛擬場景信息，就可以獲得逼真的三維和實景結合的神奇效果，與虛擬演播室的攝像機運動跟蹤技術很相似，但在虛擬演播室中是依靠前期拍攝的機械跟蹤、紅外跟蹤或背景專用網格的分析數據，而在此是指在后期制作中只根據前期拍攝到的圖像，通過精密的圖像分析而實現，這是目前的合成技術的一個熱點也是難點問題。用于獲取攝像機的反求結果的軟件系統還不多，主要包括2D3公司生產的boujou,以及美國漢諾威大學推出的Voodoo Camera Tracker等等，相信在很短的一段時間內，這種技術將會更多的被應用于現代的影視制作之中。
Discreet
Combustion
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