Allgemeines zum Alphakanal

Jedes mehrfarbige Bild besteht aus einer Ansammlung von übereinander gelegten, einfacheren Bildern, die so genannten Kanäle. Ein Farbbild besteht in der Regel aus den 3 Kanälen - Rot, Grün und Blau. Zusätzlich zu den Farbkanälen können die meisten Imagedateien noch weitere Kanäle speichern, die zusätzliche Informationen enthalten. In dem so genannten Alphakanal oder Mattekanal kann die zum Bild gehörige Transparenzinformation gespeichert werden.

Ein Alphakanal ist immer ein Graustufenbild. In diesem Kanal wird für jeden Pixel seine Transparenz festgelegt. Wobei reines Weiß 100 % deckend und reines Schwarz 0 % deckend (ist komplett durchsichtig) entspricht. Je nach Farbtiefe gibt es dazwischen Helligkeitsabstufungen (z.B. bei einem 8-bit Image 256 Abstufungen) die der anteiligen Deckung entsprechen (z.B. bei einem 8-bit Image würde ein Grauwert von 128 eine Deckung von 50% bedeuten). Bilder mit höherer Farbtiefe können dann auch entsprechend mehr Transparenzabstufungen speichern.

Jedes Compositing Programm kann die im Alphakanal enthaltene Information dazu verwenden, die importierte Sequenz in der Komposition transparent bzw. maskiert darzustellen. Die Transparenzinformation wird z.B. verwendet, um ungewünschte Bereiche aus dem Bild zu entfernen und mit anderen Bildern zu ersetzen, oder um einen Effekt oder eine Bearbeitung nur auf einem bestimmten Bereich im Bild anzuwenden.


Alpha- bzw. Maskenkanäle müssen nicht unbedingt in ein RGB Image integriert werden, sie werden oft auch als eigene Imagesequenz erstellt oder exportiert, die dann nur die Transparenzinformation für die RGB-Imagesequenz enthält. Die beiden Sequenzen müssten dann in dem entsprechenden Softwarepaket kombiniert werden. (z.B. in „Adobe After Effects“, in dem die Alphakanalsequenz als bewegte Maske „Luma Matte“ für die RGB Sequenz festgelegt wird). Diese Methode eignet sich auch für Programme, die keine integrierten Alphakanäle unterstützen bzw. extra Masken bevorzugen.

Woher kommen die Alphakanäle?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Alphakanäle erstellt werden:

- Die Bildsequenz wurde in einem anderen Programm bearbeitet, z.B. wurde in einem spezialisierten Keying Programm eine Bluescreen Sequenz gekeyt. Die so erstellte Transparenzinformation kann nur in ein anderes Programm übertragen werden, indem die Bildsequenz mit einem eingerechneten Alphakanal exportiert wird, oder nur der Alphakanal als einzelne Bildsequenz exportiert wird.

- Die Bildsequenz wurde im selben Programm bearbeitet, z.B. gekeyt, oder mit animierten Masken freigestellt und dann als Sequenz mit Alphakanal exportiert und erneut importiert, um die weitere Bearbeitung zu beschleunigen.

- Die Bildsequenz wurde in einem 3D-Programm erstellt. 3D-Programme bieten immer die Möglichkeit, für transparente Objekte oder Szenen ohne Hintergrund einen Alphakanal zu erstellen.

- Es wurden Vektorbilder importiert. Bei Vektorbildern wird in der Regel ein Alphakanal für alle transparenten Elemente bzw. für alle leeren Bereiche beim Importieren generiert (Alphakanal ist nicht als sichtbarer Kanal gespeichert, da Vektordateien nicht aus Kanälen bestehen, sondern eine mathematische Beschreibung darstellen).

Arten von Alphakanälen

Es gibt prinzipiell 2 Arten von in Bildern gespeicherten Alphakanälen:
- den direkten (straight alpha) Alphakanal und
- den integrierten (premultiplied alpha) Alphakanal

Die Alphakanäle selbst sind bei beiden Varianten identisch, es gibt aber Unterschiede bei den Farbkanälen.

Der integrierte Alphakanal (premultiplied alpha channel):

Bei einem integrierten Alphakanal werden die Transparenzinformationen für die Imagesequenz nicht nur im Alphakanal, sondern auch in den sichtbaren RGB-Kanälen gespeichert. Die Farbkanäle werden in den transparenten Bereichen mit einer Hintergrundfarbe versehen. Komplett transparente Bereiche sind dann vollfarbig Schwarz oder Weiß. In den halbtransparenten Bereichen (wie z.B. bei weichen Kanten, oder in Bereichen mit anti-aliasing) wird die Hintergrundfarbe proportional zum Transparenzgrad in die Farbpixel eingerechnet.
Bei in 3D-Programmen erstellten Bildsequenzen handelt es sich immer um einen integrierten Alphakanal. Hier wird die als Hintergrund festgelegte Farbe eingerechnet. Generell ist der integrierte Alphakanal der üblicherweise verwendete Alphakanal.

Beim Importieren von einem integrierten Alphakanal muss darauf geachtet werden, dass die eingerechnete Hintergrundfarbe richtig eingestellt ist. In der Regel erkennen die Programme diese Farbe automatisch (wenn es sich um einen schwarzen oder weißen Hintergrund handelt), manche Pakete bieten jedoch auch die Möglichkeit diese Farbe manuell einzustellen (bei „After Effects“ im Menü „Datei/Footage interpretieren/Footage einstellen/Alphakanal“).
Falsch festgelegte Hintergrundfarben erkennt man daran, wenn es Probleme an den Randbereichen des freigestellten Bilds gibt (z.B. einen weißen Rand).

Nachteil integrierter Alphakanäle:
Die Bildinformation in den komplett transparenten Bereichen geht zur Gänze verloren und eine nachträgliche Bearbeitung der Maske wird dadurch erschwert. Eventuelle Probleme bei falsch interpretierter Hintergrundfarbe
Vorteil integrierter Alphakanäle:
Weniger Speicherplatzbedarf bei Speicherung mit verlustfreier und verlustbehafteter Komprimierung. Gängigere Methode.


Der direkte Alphakanal (straight alphachannel)

Bei einem direkten Alphakanal werden die Transparenzinformationen für die Imagesequenz nur im Alphakanal und nicht in den sichtbaren RGB-Kanälen gespeichert. Es wird keine Hintergrundfarbe eingerechnet. Die RGB-Information bleibt sozusagen voll erhalten. Bei einem direkten Alphakanal sind die Transparenzeffekte erst dann sichtbar, wenn das Bild in einem Programm angezeigt wird, das direkte Alphakanäle unterstützt.

Nachteile integrierter Alphakanäle:
Höherer Speicherplatzbedarf bei Speicherung mit verlustfreier und verlustbehafteter Komprimierung. Transparenzinformation ist beim Betrachten des Bildes nicht sichtbar. Nicht jedes Programm unterstützt direkte Alphakanäle.
Vorteile integrierter Alphakanäle:
Nachträgliche Bearbeitung des Alphakanals jederzeit möglich (z.B. Kante weichzeichnen...). Es werden bessere Ergebnisse erzielt, wenn höchste Farbpräzision erfordert ist.