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Keying ist ein Fachbegriff aus der Video-/Filmnachbearbeitung.

Beim Keying werden gleichmäßige Farb- oder Helligkeitsbereiche definiert um eine Maske (Alpha Kanal) zu erstellen, welche wiederum besagte Bereiche transparent macht.

Die Aufgabe eines compositing operator ist es, aus mehreren Einstellungen, die an unterschiedlichen Orten zu unterschiedlichen Zeiten mit unterschiedlichen Kameras aufgenommen wurden, ein Bild zu erstellen, welches der Zuschauer als Ganzes annimmt, d.h. der Zuschauer wird der Illusion ausgesetzt, das Bild sei zu einem Zeitpunkt an einem Ort mit einer Kamera aufgenommen worden. Um dies zu ermöglichen, müssen sämtliche Objekte freigestellt werden. Dies kann bei einem Standbild noch mithilfe einer Bildbearbeitungssoftware (Photoshop, Gimp) geschehen und bei bewegtem Bild mit Rotoscoping, wobei Masken per Hand gezeichnet und animiert werden. Beide Methoden kosten viel Zeit, sind sehr aufwändig und meist ungenau, wenn es darum geht, eine saubere Kante in Bezug auf die Weichheit und Transparenz zu erhalten. Darum wird ein semiautomatisches Verfahren namens Keying eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Keyingmethoden 2.1 Chroma Key 2.2 Color Difference Key 2.3 3D Keying 2.4 Luma Key 2.5 Difference Matte 2.6 Depth Key 2.7 Linear Key 3 Keyingprozess 3.1 Bildmischer 3.2 Tools 3.3 Matte Tuning 4 Literatur 5 Links

Definition

Freistellen eines oder mehrerer Objekte durch die selektive Definition eines Bildbereiches aufgrund seiner spezifischen Farb- oder Helligkeitseigenschaften sowie der Justierung von Farbräumen und Masken.

Keyingmethoden

Chroma Key

Auch der Chroma Key hat seinen Namen vom getrennten Videosignal. Diese Variante basiert darauf, in einem Farbraum einen Farbton auszuwählen, welcher anschließend mit ähnlichen Farbbereichen erweitert und eingegrenzt wird. Durch die Beschränkung auf “eine” Farbe ist diese Methode selektiver und flexibler als der "Luma Key". Intern wechselt der Keyer vom RGB-Farbraum in HSV (Hue, Saturation, Value), weil er auf Farbnuancen, Sättigungsgrade und die Helligkeit angewiesen ist, was nicht zu den Attributen von RGB zählt. D.h. "keying" erfolgt in HSV, wobei die Justierung ebenso in RGB, YCbCr, RGBCMYL oder den separaten Kanälen (rot, grün, blau) stattfinden kann.

Color Difference Key

Aufgrund der umfangreichen Bearbeitungsmöglichkeiten der entstehenden Maske ist dies das populärste und effektivste Keyverfahren, wenn es darum geht, bei einem Hintergrund in den Grundfarben saubere Kanten und halb transparente Bildbereiche zu erzielen. Besteht der zu stanzende Hintergrund aus einer Mischfarbe, ist der Chroma-Keyer vermutlich die bessere Wahl. Das Prinzip besagt, dass beim Erstellen einer Maske der leuchtstärkere der beiden anderen Farbkanäle subtrahiert wird. Angenommen vor Bluescreen wird gedreht und die Dichte (“Helligkeit”) des grünen Kanals ist größer, als die des roten Kanals, so wird durch die Subtraktion von grün die gewünschte Maske generiert. Ist rot dichter (“Heller”) als grün, muss rot von blau subtrahiert werden. Gekeyed werden kann in HSV, RGB, YCbCr, RGBCMYL oder auch einzelnen Farbkanälen.

3D Keying

Der Grundgedanke beim 3D Keying ist die Idee, alle Bildpunkte eines Bildes im dreidimensionalen Raum abzubilden und mit einem 3D Objekt die Pixel des zu keyenden Hintergrunds einzuschließen. Für diese Pixelrepräsentation auf X-, Y- und Z-Achse werden normalerweise die R-, G- und B-Werte eines Bildes benutzt. Über die Deformation des 3D Objekts können Pixel in diesem 3D Raum gezielt ein- oder ausgeschloßen werden. Alle Pixel, deren RGB- , bzw XYZ-Wert innerhalb dieses Objekts liegt, werden als vollkommen transparent angesehen. Um semi-transparente Bildbereiche keyen zu können, wird ein zweites, größeres 3D Objekt eingesetzt, welches die semi-transparenten Pixelwerte einschließt. Pixelwerte, die außerhalb des kleinen, aber innerhalb des großen Objekts liegen, berechnet man durch den Abstand vom Pixelwert zur Oberfläche des kleinen Objekts.

Luma Key

Der Luminanz Key hat seinen Namen aus dem Videosignalbereich, in welchem Farbe und Helligkeit getrennt übertragen werden. Der Luma Keyer errechnet aus einem farbigen RGB-Bild ein monochromes Graustufenbild. An dieser Stelle kann das Mischverhältnis der drei Farbkanäle justiert werden um Vordergrund und Hintergrund kontraststark zu trennen. Die Stanzmaske wird folglich aufgrund starker Helligkeitsdifferenzen innerhalb des Graustufenbildes erzielt. Um ein gutes Ergebnis zu erreichen solle der zu keyende Gegenstand sehr hell bis weiß gegenüber einem sehr dunklen oder sogar schwarzen Hintergrund sein; Oder umgekehrt.

Difference Matte

Bei diesem Verfahren wird der Unterschied zwischen zwei Bildern/Bildsequenzen ausgestanzt. Der Keyer vergleicht beide Bilder und eliminiert identische Bereiche; sie werden transparent. Folglich muss die Szene mit Stativ bzw. bei bewegter Kamera mit Motion-Control System stets zweimal gedreht werden um exakt die selben Einstellungen zu erhalten. Somit wird einmal das freizustellende Objekt mit einem beliebigen Hintergrund aufgenommen, einmal nur den Hintergrund quasi als clean plate allein. Was in der Theorie einfach klingt, erweist sich in der Praxis als äußerst komplex, da Grain, Wind, Licht und Schatten oder eine pumpende Kamera Parameter sind, die die Aufnahme von zwei identischen Bildern verhindern.

Depth Key

Voraussetzung für diese Methode ist das Vorhandensein eines Z-Kanals. Bei bildmischergestütztem Keying ist dies das Key-Signal. Hierbei wird von einem exakten Tiefenwert ausgegangen um die Stanzmaske zu erstellen. Alle Pixelwerte über besagtem Schwellwert werden weiß, alle darunter nehmen den schwarzen und somit für den Alpha Kanal regulär transparenten Farbwert an.

Linear Key

Diese Key-Methode gleicht dem Depth Key, mit dem Unterschied, daß das Key-Signal in seiner gesamten Grauwertabstufung die Transparenz des gekeyten Objekts bestimmt. Ein Wert von 1 (Weiß) entspricht opak, ein Wert von Null völlig transparent.

Keyingprozess

Bildmischer

Bei einem bildmischergestützten Key befindet sich auf dem Bedienelement des Bildmischers eine eigene Mimik für den Key. Hier kann die Art (Chroma Key, Luminanz Key, Linear Key) ausgewählt werden. Die Parameter des Keyers sind meist über Potentiometer zugänglich. Das Ergebnis kann live betrachtet werden. Bei modernen Bildmischern findet man auf jeder Mischebene bis zu vier oder acht vollwertige Keyer.

Tools

Nahezu jeder Video-/Filmbearbeitungssoftwarehersteller implementiert in seine Compositing- und Schnittprogramme hauseigene Keyer. Diese sind jedoch gegenüber spezifischen Plugins, Standalone-Software oder auch Hardware Keyern von Drittanbietern in Bezug auf die umfangreichen Justierungsmöglichkeiten, selten Alternativen. Besagte Keyer bieten aufgrund spezieller Algorithmen in der Regel schnellere und bessere Resultate. Neben hervorragenden Werkzeugen um eine Maske zu erstellen bieten sie zahlreiche Möglichkeiten um besagte Maske zu verfeinern, die Kanten sauber zu bearbeiten, unerwünschten Spill zu unterdrücken oder auch Farbwerte zu ändern.

Ein sehr beliebter Keyer ist Primatte, welcher als dreidimensionaler Chroma-Keyer sehr viele Auswahlmöglichkeiten hinsichtlich diverser (ähnlicher) Vorder- und Hintergrundfarben bietet. Dreidimensional bedeutet, dass der RGB-Farbraum durch drei sich umschließende Polygone abgebildet wird, welche jeweils für das Trennen der Hintergrundfarbe, die Justierung der Transparenzen sowie das Eliminieren von Spill zuständig sind. Störender Spill lässt sich mithilfe der zahlreichen Spilleinstellungsmöglichkeiten entfernen. Der Color Difference Keyer Ultimatte bietet neben einem separaten Schatten- und Halbtransparenzhandling sowie einer Videoartefaktkorrektur auch eine Farbkorrektur, welche getrennt auf Vorder- und Hintergrund angewendet werden kann, an. Ein weiteres sehr beliebtes Tool zum Erstellen von Stanzmasken ist der Keylight Keyer, welcher ebenfalls auf dem Color-Difference-Prinzip basiert und zahlreiche Selektions- und Justierungsmöglichkeiten bietet. Somit lassen sich Spill und ungewollte Halbtransparenzen sehr gut handhaben.

Festzuhalten bleibt jedoch, dass kein Tool oder keine Technik grundlegend besser ist als alle anderen. Je nach Situation kann diese oder jene Technik mehr oder weniger sinnvoll sein. Dies lässt sich jedoch nur sehr schwer vorhersehen. Darüber hinaus spielt das Wissen und die Erfahrung des Operators in Bezug auf die Schnelligkeit und Korrektheit des Lösungsansatzes sowie natürlich auch des finalen Keys eine große Rolle. So wird er sich auch mit Teilerfolgen begnügen und mehrere Keys (z.B. Kopf, Schulter, Körper) miteinander kombinieren um die finale Maske zu erhalten.

Matte Tuning

GARBAGE Matte: Um unerwünschte Bildbereiche vom Key auszuschließen wird eine so genannte “garbage Matte” gezeichnet. Somit werden Lampen, Stative, Rigs oder auch Personen schon vor dem Key ausmaskiert und damit eliminiert. Nach dem Key wird diese Maske mit der Stanzmaske kombiniert und übrig bleibt einzig das erwünschte Objekt im Vordergrund.

HOLDOUT Matte: Konträr zur Garbage Matte wird hier eine Maske gezeichnet, um Bildbereiche zu erhalten und somit vom Key auszuschließen. Resultierend daraus bleiben blaue Augen bei einer Bluescreenaufnahme auch nach dem Key noch sichtbar.

SPILL Suppression: Als Spill werden die Bereiche bezeichnet, die aufgrund von Lichtreflexionen des blauen/grünen Hintergrundes Bereiche im Vordergrundobjekt blau/grün einfärbt. Überwiegend sind hierbei Haare und Kanten betroffen. Die Funktion Spill zu unterdrücken wird in vielen Keyern angeboten und bedeutet, dass unerwünschte Farbstiche im Vordergrund über einen Algorithmus der Farbkorrektur beseitigt werden. Hierbei wirkt sich die Verschiebung der Farbwerte jedoch nicht nur auf spezielle Pixel, sondern auf das gesamte Bild aus.

Literatur

• Ron Brinkmann: The Art and Science of Digital Compositing (Morgan Kaufmann Publishers)
• Steve Wright: Digital Compositing for Film and Video (Focal Press)
• Ulrich Schmidt: Professionelle Videotechnik (Springer)
• Digital Production (Fachmagazin)

Links

• Keying-Software Hersteller Primatte
• Keying-Software Hersteller Ultimatte
• Keying-Software Hersteller Keylight
• Tipps und Tricks zum Chromakeying
• Kostenloses Bluescreen-Videomaterial

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