深入理解Alpha通道及相关概念

深入理解Alpha通道及相关概念

我接触Alpha通道是在3年前使用Photoshop时，当时看了一本台湾人写的《Potoshop6影像密码》，清华大学出版社出版。书相当不错，在当年来说算是市面

上比较高级，而且直击PS精髓的书，即使今天来看，那本书仍然是PS经典之作，相

比市面上充斥的各种介绍PS滤镜以及之作各种花哨效果的书，还是好上千倍。那本

书深入运用了通道和图层混合模式，还涉及了一些利用通道进行扣像的高级应用。当

时我对Alpha通道的理解，更多的是基于PS的应用，如结合RGB通道建立选区，扣像，合成，调整色彩等。而我对于Alpha通道理论上的理解还是稀里糊涂，虽然使用

很熟练和频繁。此时我脑中的 Alpha通道可以说用一句话概括：通道利用黑白灰这样

的一张色阶图来存储选区。

后来在一些论坛上看到，说Alpha通道是一张灰度色阶图，储存对象的透明信息，与R、G、B三通道类似，只是功能不一样。这样从理论上对Alpha通道的认识又深了一层。及至后来学习Maya，在材质部分，发现作透明贴图、凹凸贴图时，同样频频用到Alpha通道的概念。而最终效果也与Alpha通道紧密相关。

但是总体看来，我对Alpha通道的认识还是主要局限于应用和操作，或者说基于软件，浮于表面。直至今天看到Alvy Ray Smith的《Alpha and the history of digital compositing》一文，才算比较深入的理解了Alpha通道及其相关概念。

要理解Alpha通道，还要追溯其产生和应用的渊源，只有这样，才可更深层的理解Alpha通道。否则如果舍本逐末，必然导致一知半解，这也是学习其他知识时的大忌。看过Alvy Ray Smith的这篇论文，我才知道，原来Alpha通道的产生是伴随着卢卡斯

电影工作室的发展而诞生的，而Smith本人就是Alpha通道的发明人之一。所以Alpha 通道的诞生和数字影视合成密不可分。

下面我将论文中有关Alpha通道的主要知识点概括一下。

要理解Alpha通道，首先来看看他们为何要发明Alpha通道这一概念。

在电影工业中，常常需要前景和背景合成，无论是传统胶片电影还是现在的数字电影，合成都是必须的。那么在数字电影出现之前，从事传统胶片电影制作和合成的人们积

累了大量的传统合成经验，例如蓝屏、Matte Creation等。

随着计算机图形学的发展，后来出现了数字电影。这样人们开始通过电脑来模拟传统

电影合成的一些技巧，如蓝屏、Matte、Mask等，但这些并没有为数字合成真正的作

出贡献，只不过是将化学、光学操作转换为计算机计算而已，虽说可以比传统的合成

操作有所提高，但基本概念没有改变。

首先区分一下Matte和Mask。可以这么说，Mask是Matte的一种特例。在Mask里，只有两种透明度，1和0，即完全透明和完全不透明。 Mask的产生是为了去除合成时的锯齿而设计的，但锯齿没了，不过合成痕迹太明显，显得很不真实。而Matte则可

以包含很多层次的透明度，图像中每个像素都可以有自己的透明度，这些像素的透明度有着丰富的层级，可以合成、融合。

Alpha通道的产生是对数字合成的一大贡献。为什么这么说呢？在传统电影合成操作中，为了制作Matte，通常需要两盘独立的胶片，一盘记录运动影像，一盘则记录Matte

信息。合成时，需要背景胶片、前景胶片、Matte胶片。也就是说Matte信息和图像信息独立存在。

而Catmull / Smith小组开发的Alpha通道概念就方便了很多，而且可以让任何人使用Alpha通道。他们首次推出RGBA概念，即将Alpha通道和RGB通道并列，并一同存

储在图像信息中。这样随着一幅图像的建立（这里说的是CGI），其Alpha通道也会

随之产生或者存储。这样Alpha通道其实是 Matte的概念，但它和图像信息一并存储

和移动，这样Matte信息就变成影像的一部分，而不像传统电影合成时，需要单独的

一盘胶片提供Matte信息，这也是RGBA的优势所在。有了RGBA的概念，数字合成

变得更加轻松容易。当然为了提高合成效率，后来Catmull / Smith小组又在Integral Alpha 的基础上提出Premultiplied Alpha，这里就不再细说了。

注意：Mask和Matte在国内被翻译成遮罩或者蒙板，而且使用很混乱，从来没有哪本书仔细的区分遮罩和蒙板，这两个中文概念已经混乱。所以建议大家使用英文原来的单词，就是Mask或者Matte，不要翻译了。Mask原来单词是binary mask, 简称bitmask ，更简单的就直接称Mask，所以Mask本来就和2进制相关，再看看上文，

想必大家对Mask和Matte的区别清楚了吧？不会再混淆了吧？呵呵！

Straight Alpha 也被称为 Unmatted Alpha（即不带蒙板的Alpha）,Premultiplied Alpha 也被称为Matted Alpha（带有背景色蒙板的Alpha），前者将素材的透明信息存放在

独立的Alpha通道中，后者则不仅保存了素材Alpha通道中的透明信息，而且还包含

有背景RGB通道的透明量