Compositing Visual Effects: Essentials for the Aspiring Artist

263 Pages·2007·13.21 MB·English

by  Steve Wright

Compositing Visual Effects
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Compositing Visual Effects
Essentials for the Aspiring Artist
Steve Wright
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Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Chapter 1
Visual Effects Today . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Digital Compositing with CGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 CGI Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Set Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.3 Match Move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Compositing Visual Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.1 Bluescreen Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Motion Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.3 Warping and Morphing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.4 Bullet Time Shots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.5 Crowd Duplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.6 Atmospherics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.7 Rotoscoping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.8 Wire Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2.9 Scene Salvage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3 Compositing Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.1 Node-Based Compositors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.2 Layer-Based Compositors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Chapter 2
Digital Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1 Structure of Digital Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.1 The Pixel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.2 Grayscale Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.3 Color Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.4 Four-Channel Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
v
vi Contents
2.2 Attributes of Digital Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.1 Digitizing Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.2 Image Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2.3 Image Aspect Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.4 Pixel Aspect Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.5 Display Aspect Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.6 Bit Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.7 Floating-Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2.8 Multiplying Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 Image File Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.1 Photographic Images vs. Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.2 Indexed Color Images (CLUT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.3 Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.4 EXR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.5 File Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4 Dots Per Inch (DPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Chapter 3
Compositing CGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1 The CGI Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1.1 Scaling the Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.2 Semi-Transparent Pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.3 Summing the Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.2 Multipass Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.1 Diffuse and Specular Passes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2 Occlusion and Shadow Passes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.3 Refl ection Pass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.4 Creative Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3 Depth Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4 Multiplane Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.5 Sims . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.6 Particle Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.7 Working with Premultiplied CGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.7.1 Color Correcting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.7.2 Transformations and Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.7.3 The Common Mistake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Chapter 4
Bluescreen Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.1 The Bluescreen Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.1.1 Pulling the Matte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.1.2 The Basic Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Contents vii
4.2 About Keyers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.2.1 How Keyers Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.2.2 Despill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.2.3 Color Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.4 Scaling the Foreground and Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.5 Sum the Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.6 The Final Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.3 Helping the Keyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.3.1 Garbage Mattes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.3.2 Procedural Garbage Mattes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3.3 Holdout Mattes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.4 Degrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.4 Compositing Outside the Keyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4.1 Merging Multiple Mattes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.4.2 Performing the Despill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.4.3 Color Correcting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.4.4 The Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.5 Shooting Bluescreens (and Greenscreens) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5.1 Lighting the Backing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5.2 Lighting the Talent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.5.3 The Backing Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.5.4 Bluescreen vs. Greenscreen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.5.5 Bluescreen Floors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.5.6 Film Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.5.7 Video Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.5.8 Photography Tips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Chapter 5
Creating Masks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.1 Key, Matte, Alpha, and Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.2 Creating a Luma-Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.3 Creating a Chroma-Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.4 Creating a Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.4.1 The Difference Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.4.2 The Color Difference Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.4.3 Geometric Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.4.4 Drawing Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.4.5 Painting a Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.4.6 Combo Masks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Chapter 6
Rotoscoping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.1 About Rotoscoping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.2 Splines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
viii Contents
6.3 Articulated Rotos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.4 Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6.5 Keyframes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6.5.1 On 2’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6.5.2 Bifurcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.5.3 Extremes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.5.4 Final Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.6 Motion Blur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6.7 Semi-Transparency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Chapter 7
Image Blending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.1 The Mix Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.2 The Multiply Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.3 The Screen Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
7.4 The Maximum Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.5 The Minimum Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
7.6 The Add Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
7.7 The Subtract Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.8 No-Change Summary Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.9 Adobe Photoshop Blending Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.10 Speed Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
7.10.1 Skip Print/Frame Duplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
7.10.2 Frame Averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.10.3 Optical Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Chapter 8
Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.1 Transforms and Pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
8.2 Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.3 Pivot Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
8.4 Transformation Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
8.5 Keyframe Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.6 Motion Blur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
8.7 Motion Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
8.8 Stabilizing a Shot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.9 Match Move . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
8.10 The Wonder of Warps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
8.10.1 Mesh Warps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
8.10.2 Spline Warps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
8.10.3 Procedural Warps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
8.11 The Magic of Morphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Contents ix
Chapter 9
The Art of Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.1 Color Correcting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9.1.1 The Black and White Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
9.1.2 Gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
9.1.3 Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
9.1.4 Color Adjustments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.1.5 Pre-Balancing the Color Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.1.6 Gamma Slamming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.2 Matching Layer Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
9.2.1 Grain Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
9.2.2 Depth of Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.2.3 Shadows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
9.2.4 Lens Distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
9.3 Sweetening the Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
9.3.1 Light Wrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
9.3.2 Edge Blend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
9.3.3 Layer Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.3.4 Artistic Embellishment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.4 A Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
9.4.1 Color Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
9.4.2 Lighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
9.4.3 Layer Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Chapter 10
Scene Salvage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
10.1 Dust Busting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
10.2 Wire Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
10.3 Rig Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
10.4 Hair Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
10.5 Scratch Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
10.6 Light Leaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
10.7 Defl icker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Chapter 11
Working with Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.1 SDTV (Standard Defi nition Television) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.1.1 Coping with Interlaced Video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
11.1.2 Coping with Non-Square Pixels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
11.1.3 Coping with Color Sub-Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
11.1.4 Coping with Edge Enhancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
11.1.5 Coping with Frame Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
11.1.6 Coping with Timecode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197