To jest artykuł z serii I’ve Always Wondered, w której czytelnicy przysyłają pytania, na które chcieliby, aby odpowiedział ekspert. Wyślij swoje pytanie na adres [email protected]
Zawsze zastanawiałem się, dlaczego w telewizji i filmach zielony ekran jest zielony, a nie niebieski, biały czy beżowy? – Misha z Brunswick East (The Conversation’s Editor)
Jeśli kiedykolwiek oglądałeś współczesne przeboje filmowe, to prawie na pewno widziałeś magię zielonego ekranu – lub chroma keying – w akcji. Technika ta umożliwia producentom filmowym i telewizyjnym nagrywanie aktorów na tle zwykłego zielonego tła, a następnie zastąpienie go efektami specjalnymi.
Zielone ekrany były początkowo niebieskie, kiedy kluczowanie chromatyczne zostało po raz pierwszy użyte w 1940 roku przez Larry’ego Butlera w filmie Złodziej z Bagdadu – który zdobył Oscara za efekty specjalne. Od tego czasu kolor zielony stał się bardziej powszechny.
Dlaczego? Naprawdę krótka odpowiedź jest taka, że zielone ekrany są zielone, ponieważ ludzie nie są zieloni. Aby efekt zadziałał, tło musi mieć kolor, który nie jest używany w innych miejscach ujęcia – a zieleń nie przypomina odcienia ludzkiej skóry. Oczywiście, ludzie noszą zielone ubrania, zieloną biżuterię i czasami mają zielone włosy lub zielony makijaż, ale wszystkie te rzeczy można zmienić w sposób, w jaki nie można zmienić koloru skóry.
Jeśli jesteś oświetlony przez białe światło, ze słońca lub żarówki, światło uderzające w ciebie zawiera pełne spektrum widzialnych długości fal. A ludzkie skóry odbijają podobne proporcje każdego koloru widma. Jeśli odbijalibyśmy jeden kolor znacznie bardziej niż inne, wydawalibyśmy się być nasyconym kolorem.
Jesteśmy przyzwyczajeni do opisywania koloru skóry kolorowymi słowami, takimi jak brązowy, różowy, biały, czarny czy nawet żółty, ale z perspektywy nauki o kolorach, wszyscy jesteśmy pomarańczowi.
Elementy koloru
Kolor jest definiowany przez naszą percepcję, nie przez fizykę. Ludzie mają trzy rodzaje komórek wrażliwych na kolor w siatkówkach naszych oczu, które mają różne wrażliwości na kolor. Możemy myśleć o nich jako o czujnikach „czerwonych”, „zielonych” i „niebieskich”, chociaż ich czułości znacznie się pokrywają i są bliższe żółtym, niebiesko-zielonym i niebieskim.
Aby w pełni opisać kolor, pomocne jest myślenie o nim za pomocą trzech liczb. Może to być intensywność czerwonego, zielonego i niebieskiego (RGB) lub następująca reprezentacja znana jako HSV. „Barwa” (H) odpowiada ściśle temu, co luźno nazywamy kolorem, „nasycenie” (S) odpowiada temu, jak bogaty jest kolor, a „wartość” (V) luźno odpowiada jasności. Te trzy współrzędne koloru wyjaśniają, jak możemy opisać kolor jako „ciemnoszary zielony” lub „jasny bogaty niebieski”.
Ludzka skóra różni się jasnością (lub „wartością”, jak pokazano na powyższym diagramie), ale barwa i nasycenie nie różnią się zbytnio. Istnieje ku temu kilka dobrych powodów fizjologicznych. W istocie, nasza zewnętrzna warstwa skóry (naskórek) zachowuje się optycznie jak neutralnie zabarwiony filtr w stosunku do naszej skóry właściwej, która jest czerwona głównie z powodu koloru krwi, która ją perfuzjuje.
Kamery naśladują ludzkie oko
Większość aparatów fotograficznych i kamer wideo działa trochę jak nasze oczy, z siatką czujników – lub pikseli – które wykrywają kolor czerwony, zielony lub niebieski.
Ale podobnie jak my postrzegamy rzeczy jako mające jasność i kolor, większość elektroniki wideo i rejestratorów wideo przekształca te dane wejściowe w oddzielne informacje o jasności i kolorze, zwane w żargonie wideo luminancją (lub lumą) i chrominancją (lub chromą).
Luminancja to w zasadzie jasność, natomiast chrominancja to położenie w kole barw barwy/nasycenia.
Gdy wprowadzono telewizję kolorową, wysyłanie składowej chrominancji na oddzielnym podkanale pozwoliło istniejącym czarno-białym telewizorom odbierać tylko kanał lumy i pracować z nowym sygnałem kolorowym. Telewizja analogowa przestała istnieć, ale telewizja cyfrowa i wideo internetowe nadal kodują oddzielnie lumę i chromę. Jest to częściowo ze względu na kompresję danych, ale także dlatego, że jest to bardziej naturalna reprezentacja dla korekcji koloru, a także dla odtwarzania sztuczek wideo z zielonymi ekranami.
Jak działają zielone ekrany
Inna nazwa zielonego ekranu – klucz chromatyczny – zdradza, jak to działa. Sprzęt do produkcji wideo zwany chroma keyer patrzy na dane chrominancji.
Piksele, które mieszczą się w wąskim wycinku koła nasycenia odcieni, wyśrodkowane na zielonym odcieniu, są uważane za zielony ekran. Przełącznik wideo zastępuje je pikselami z tła kanału wideo – na przykład mapy pogody. Piksele o wszystkich innych odcieniach – pomarańczowym (odcienie skóry), czerwonym, żółtym, magenta i niebieskim – pochodzące z kamery są przepuszczane.
Wynikiem wideo jest postać pogodynki nałożona na mapę pogody. Nie ma znaczenia, czy tło wideo ma zielony kolor, ale jeśli osoba na kamerze ma na sobie zielony kolor, tło będzie kluczowane przez ten obszar, a oni będą wydawać się przezroczyste!
Niebieskie ekrany działają prawie tak samo dobrze. Ponieważ zielony i niebieski są zarówno daleko od pomarańczowo-czerwonego na kole odcieni, oba są odpowiednie do chroma-keying ludzi. Jeśli Kermit musiałby być kluczowany na tle, niebieski ekran byłby niezbędny, podczas gdy Superman potrzebuje zielonego ekranu.
Filmowe metody compositingu preferowały niebieskie ekrany, ze względu na dostępność filmów niebieskoczułych. Zielony ekran działa nieco lepiej w przypadku wideo, ponieważ we wspólnych projektach kamer jest więcej wrażliwych na zieleń pikseli niż czerwonych czy niebieskich. A niebieskie kolorowe ubrania są trudniejsze do uniknięcia niż zielone.
Wszystkie rodzaje innych kolorów były używane, w tym magenta, a nawet białe ekrany oświetlone jasnymi żółtymi lampami sodowymi używanymi do nakładania Mary Poppins nad Londynem. Ale w miarę jak kamery cyfrowe przejmują produkcję filmów fabularnych, coraz łatwiej jest być zielonym.