クロマキー

トラベリングマットやオプティカルプリントが導入される以前は、二重露光を使用して、最初の露光では存在しない要素をシーンに追加していました。これは、今日ではグリーンスクリーンが使用される場所に黒い布を張って行っていました。ジョージ・アルバート・スミスが1898年にこの手法を初めて使用しました。1903年、エドウィン・S・ポーターの『大列車強盗』では、撮影時に黒かった窓に背景シーンを追加するために二重露光が使用され、ガベージマットを使用して窓の部分だけを露光しました。^{[ 5 ]}

一方の露光で人物が他方の露光で置き換えられた背景の前を実際に移動するようにするには、各フレームで背景の適切な部分を遮蔽するトラベリングマットが必要だった。1918年、フランク・ウィリアムズは、やはり黒い背景を使用するトラベリングマット技術の特許を取得した。これは『透明人間』など多くの映画で使用された。^{[ 6 ]： 4}

1920年代、ウォルト・ディズニーは、自身の作品『アリス・コメディーズ』において、白い背景幕を用いて人間の俳優と漫画のキャラクターや背景を融合させた。^{[ 6 ]： 5}

ブルースクリーン法は1930年代にRKOラジオ・ピクチャーズで開発されました。RKOでは、リンウッド・ダンが初期のトラベリングマットを使用して「ワイプ」を作成しました。これは、 『フライング・ダウン・トゥ・リオ』 （1933年）などの映画で、フロントガラスのワイパーのようなトランジションがあるシーンです。ラリー・バトラーのクレジットにある、ランプから精霊が脱出するシーンは、 『バグダッドの盗賊』（1940年）でトラベリングマットを作成するために本格的なブルースクリーン処理が初めて使用された作品で、同作品はその年のアカデミー特殊効果賞を受賞しました。1950年、ワーナー・ブラザースの従業員で元コダックの研究者であるアーサー・ウィドマーは、紫外線トラベリングマット処理に取り組み始めました。彼はまた、ブルースクリーン技術の開発も開始しました。この技術を使用した最初の映画の1つは、スペンサー・トレイシー主演のアーネスト・ヘミングウェイの小説『老人と海』 （1958年）の映画化作品です。^{[ 7 ]}

「クロマキー」という名称は、RCAがNBCテレビ放送で使用したこのプロセスの商標名であり、RCAのアルバート・N・ゴールドスミスに付与された特許を組み込んでいた。 ^{[ 8 ]}非常に初期の放送での使用例は、1957年秋のNBCのジョージ・ゴベル・ショーである。^{[ 9 ]}

ペトロ・ヴラホスは、 1964年にこれらの技術を改良した功績でアカデミー賞を受賞しました。彼の技術は、現実世界のほとんどの物体は、青色成分の強度が緑色成分の強度と似ているという事実を利用しています。ズビグニエフ・リブチンスキーもブルースクリーン技術に貢献しました。2台のプロジェクター、フィルムカメラ、および「ビームスプリッター」を備えた光学プリンターを使用して、ブルースクリーンの前に立つ俳優と背景映像を1フレームずつ合成しました。1970年代初頭、アメリカとイギリスのテレビネットワークは、ニュース番組で青色の代わりに緑色の背景を使用し始めました。1980年代には、ミニコンピュータが光学プリンターの制御に使用されました。映画『スター・ウォーズ エピソード5/帝国の逆襲』では、リチャード・エドランドが「クワッド光学プリンター」を開発し、処理を大幅に高速化し、コストを削減しました。彼はその革新性で特別アカデミー賞を受賞しました。

数十年にわたり、移動マットショットは「固定」して撮影する必要があり、マット処理された被写体も背景もカメラの視点を一切動かすことができませんでした。その後、コンピューター制御のモーションコントロールカメラが登場し、前景と背景を同じカメラワークで撮影できるようになったことで、この問題は解消されました。

テレビの気象予報士は、背景画像に手を置く位置を確認するために、画面の横に設置されたフィールドモニターをよく使用する。より新しい技術としては、画面に薄い画像を投影する方法がある。

映画によっては、クロマキー合成を多用して、コンピュータグラフィックス（CGI）のみで構成された背景を追加することがあります。異なるテイクの演技を合成することで、俳優を別々に撮影し、同じシーンに配置することが可能になります。クロマキー合成を使えば、出演者はスタジオから出ることなく、あらゆる場所にいるように見せることができます。

コンピュータ技術の進歩により、手持ちカメラを使用する場合でも、合成ショットに動きを取り入れることが容易になりました。塗装されたグリッド、テープでマークされたX印、壁に等間隔に取り付けられたテニスボールなどの基準点を、マーカーとして色付きの背景上に配置できます。ポストプロダクションでは、コンピュータがこれらのマーカーを使用してカメラの位置を計算し、前景の遠近感と動きに完全に一致する画像をレンダリングできます。ソフトウェアと計算能力の最近の進歩により、マーカーを正確に配置する必要がなくなりました。ソフトウェアが空間内の位置を計算します。この方法の潜在的な欠点は、カメラの動きが必要になることであり、カメラが常に動いている現代の映画撮影技術の一因となっている可能性があります。

テレビや電子映画の背景色として緑色が他のどの色よりも多く使われているのは、テレビの天気予報キャスターが青いスーツを着る傾向があったためです。クロマキー合成がテレビ制作で初めて使われ始めた頃は、映画業界では当時標準だったブルースクリーンが習慣的に使われていましたが、他の実用的な理由からテレビ業界もブルースクリーンからグリーンスクリーンへと移行しました。放送品質のカラーテレビカメラは、赤、緑、青の別々のイメージセンサーを使用しており、初期のアナログテレビのクロマキーヤーは、確実に動作するためにRGBコンポーネントビデオを必要としました。技術的には、青チャンネルと緑チャンネルのどちらを使用しても構いませんでしたが、青い服が常に課題であったため、グリーンスクリーンが一般的に使われるようになりました。ニュースキャスターはクロマキーのドレスコードを忘れることがあり、背景と同じ色の服にキーを適用すると、人物がキーの中に消えてしまうように見えました。緑の服は青よりも一般的ではないため、出演者の服装を常に監視するよりも、グリーンのマットスクリーンを使用する方が簡単であることがすぐに明らかになりました。また、人間の目は可視光スペクトルの真ん中に位置する緑色の波長に敏感であるため、緑色のアナログビデオチャンネルは通常、他のコンポーネントビデオチャンネルと比較して信号強度が高く、信号対雑音比が優れているため、グリーンスクリーンキーは最もクリーンなキーを生成することができました。デジタルテレビと映画の時代では、高品質のキーを作成するために必要な調整の多くが自動化されています。しかし、唯一変わらないのは、前景の被写体がキーアウトされないようにするためのある程度の色調整です。^{[ 10 ]}

電子クロマキー合成が普及する以前は、合成は（化学）フィルムで行われていました。カメラのカラーネガを、フィルターまたは高コントラストフィルムの感色性を利用して、青（およびそれ以上の周波数）のみを露光し、高コントラストの白黒ネガにプリントしていました。青色の光は、シーンに青色がない部分のみをカラーネガに透過するため、ブルースクリーンがあった部分はフィルムが透明になり、それ以外の部分は不透明になりました。ただし、白い物体も青色を含んでいるため、透明になってしまいました。これらの部分を除去するには、カラーポジとの適切な二重露光（これにより、赤または緑を含む領域が不透明になる）や、その他多くの技術を用いることができました。その結果、ブルースクリーンがあった部分は透明で、それ以外の部分は不透明なフィルムが得られました。これは、デジタルキー合成におけるアルファマットに似た、メスマットと呼ばれています。このフィルムを別の高コントラストネガにコピーすると、反対のオスマットが得られます。背景ネガにメスマットを詰め込み、最終フィルムに露光した後、カメラネガにオスマットを詰め込み、同じフィルムに二重露光しました。この2つの画像を組み合わせることで、最終的な効果が得られます。

キーイングにおいて最も重要な要素は、前景（被写体）と背景（スクリーン）の色分離です 。カメラは緑色の光に感度が高いにもかかわらず、被写体が主に緑色（例えば植物）の場合は、ブルースクリーンが使用されます。

アナログテレビでは、色は基準発振器に対するクロマサブキャリアの位相によって表現されます。クロマキーは、ビデオの位相をあらかじめ選択された色に対応する位相と比較することによって実現されます。ビデオの位相が一致する部分は、別の背景ビデオに置き換えられます。

デジタルカラーテレビでは、色は3つの数値（赤、緑、青の輝度レベル）で表されます。クロマキーは、映像と事前に選択された色との単純な数値比較によって実現されます。画面上の特定の位置の色が一致する場合（完全に一致する場合も、ある範囲内で一致する場合も）、その位置の映像は別の背景に置き換えられます。

ブルースクリーンやグリーンスクリーンをセットアップする際の最大の課題は、均一な照明と影の回避です。これは、置き換える色の範囲をできるだけ狭くすることが最善だからです。影はカメラには暗い色として映り、置き換えに認識されない可能性があります。これは、エラーを手動で修正したり、シーンを撮り直したりできない低予算や生放送で見られることがあります。使用する素材は、均一な照明の品質と容易さに影響します。光沢のある素材は、そうでない素材よりもはるかに成功しません。光沢のある表面では、光を反射して白っぽく見える部分と、暗くなる部分があります。マットな表面は反射光を拡散し、より均一な色の範囲になります。グリーンスクリーン撮影で最もクリーンなキーを得るには、被写体とグリーンスクリーンの間に明度差を作る必要があります。被写体とスクリーンを区別するために、2ストップの差を使用できます。グリーンスクリーンを被写体より2ストップ高くするか、その逆です。

影を利用して視覚効果を生み出すことがあります。ブルースクリーンやグリーンスクリーンの影のある部分を、目的の背景ビデオ画像の暗いバージョンに置き換えることで、人物が影を落としているように見せることができます。クロマキーの色が少しでもはみ出すと、結果が不自然になります。使用するレンズの焦点距離の違いも、クロマキーの成功に影響を与える可能性があります。

ブルースクリーンやグリーンスクリーンにおけるもう一つの課題は、適切なカメラ露出です。カラー背景の露出不足や露出過多は、彩度の低下につながります。ビデオカメラの場合、露出不足の画像にはノイズが多く含まれることもあります。背景は、カメラが明るく彩度の高い画像を生成できるように、十分な明るさ​​が必要です。