陳中全 梁秋遠(yuǎn)（通訊作者） 廣西中醫(yī)藥大學(xué)

●引言

在信息化教學(xué)的大背景下，微課的出現(xiàn)為教師線上教學(xué)提供了資源保障。微課的形式很多，其中主講人出鏡類型的微課以具有親和力、感染力的優(yōu)勢(shì)得到廣泛好評(píng)。但此類型的微課制作相對(duì)復(fù)雜，通常有兩種制作形式，一種是用三維虛擬演播室系統(tǒng)錄制，此類型摳像效果最好，但對(duì)軟硬件的投入要求較高，同時(shí)對(duì)制作團(tuán)隊(duì)的技術(shù)要求也較高，因而不適合進(jìn)行普及和大量制作。另一種是前期采用攝像機(jī)拍攝，在錄制完成后，后期再將演示文稿加入教師錄制好的影像中，此類型后期制作需投入大量時(shí)間和精力，同樣也不適合進(jìn)行大量制作。而基于OBS開源軟件+NDI協(xié)議構(gòu)建實(shí)時(shí)摳像錄制系統(tǒng)可較好地解決上述問題，本系統(tǒng)搭建只需要簡(jiǎn)單的設(shè)備和軟件設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)摳像式微課的錄制，并能夠?qū)崿F(xiàn)課件同步合成并錄制，甚至可以直接進(jìn)行線上直播，此方案性價(jià)比高，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)潔，便攜可移動(dòng)，并且能夠進(jìn)行大量的摳像式微課錄制，是一種較好的錄制摳像式微課的解決途徑。

●關(guān)鍵技術(shù)

1.OBS開放直播系統(tǒng)

OBS（Open Broadcaster Software）是一個(gè)跨平臺(tái)的免費(fèi)開源軟件，可用于個(gè)性化的視頻錄制和直播推流，可獲取設(shè)備捕獲視頻源和本地視頻、圖像、文本等，在裝有NDI插件的情況下可以獲取到NDI信號(hào)源；通過不同場(chǎng)景的建立可實(shí)現(xiàn)各信號(hào)源的顯示比例大小調(diào)整和切換，通過RTMP（實(shí)時(shí)消息協(xié)議），可以將主輸出畫面發(fā)送到直播平臺(tái)。在摳像式微課制作中，可將攝像機(jī)拍攝的主講人視頻和NDI獲取到的主講人PPT課件作為信號(hào)源接入，將主講人通過OBS色鍵摳出OBS色度鍵俗稱摳像，主要是針對(duì)單色（綠、藍(lán)等）背景進(jìn)行摳像操作的。OBS系統(tǒng)接入便利，具有高穩(wěn)定性、安全性和私有性，能高并發(fā)、低延時(shí)和穩(wěn)定流暢。

2.NDI

ND I（Network Device Interface）是NewTek公司推出的基于IP傳輸標(biāo)準(zhǔn)的軟件工具集，可在局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低延遲信號(hào)傳輸和切換。NDI使用深壓縮來滿足傳輸帶寬要求，通過視覺無損的編碼算法對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，通過高效的程序代碼和性能優(yōu)化以保持時(shí)碼和幀同步，實(shí)現(xiàn)低延遲傳輸。同時(shí)，其核心部分是以軟件化的形式來實(shí)現(xiàn)的，從而減少了對(duì)高性能硬件的依賴。此外，NDI可對(duì)PC平臺(tái)免費(fèi)使用和開發(fā)，主流直播軟件包括OBS、VMix、TelestreamWirecast等，均支持NDI。隨著NDI SDK功能越來越強(qiáng)大，越來越多的視音頻采集設(shè)備也都開始支持NDI協(xié)議，如PTZ攝像機(jī)以及各大廠商的轉(zhuǎn)換器等，同時(shí)，NDI的配置相對(duì)也簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)要求不高，普通教師更容易使用。

在本摳像式微課錄制系統(tǒng)的搭建中，筆者通過安裝一個(gè)NDI支持OBS的插件，將主講人計(jì)算機(jī)上的PPT課件和視頻通過NDI同步傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行同步摳像合成。

●系統(tǒng)搭建

1.設(shè)備準(zhǔn)備

①攝像機(jī)或高清攝像頭1臺(tái)，主要用于拍攝主講人的圖像；

②筆記本或普通電腦兩臺(tái)，一臺(tái)用于顯示主講人的課件，另一臺(tái)用于OBS采集相關(guān)信號(hào)并進(jìn)行摳像合成；

③視頻采集卡，負(fù)責(zé)采集視音頻；

④顯示器，可用于主講人現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)看。

系統(tǒng)搭建如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)建

2.系統(tǒng)設(shè)置與使用

（1）摳像幕布

人物摳像一般使用的是顏色鍵控技術(shù)，主要依據(jù)背景顏色與拍攝主體在顏色上的差異，可以將主體從背景中提取出來。由于人體膚色偏向于紅色，所以一般使用藍(lán)幕或綠幕作為拍攝背景。同時(shí)，由于數(shù)字相機(jī)大多使用拜爾序列的光學(xué)傳感器記錄影像，綠色濾鏡數(shù)量比較多，容易保留更多的細(xì)節(jié)，所以采用綠幕進(jìn)行人物摳像會(huì)比較容易取得更好的效果。在實(shí)際使用時(shí)，為了達(dá)到更好的摳像效果，綠布在搭建時(shí)盡量平整，避免因折痕與折疊產(chǎn)生的各種陰影，一般而言，光線充足的辦公區(qū)域或教室也能直接摳出不錯(cuò)的效果，但如果有條件，可進(jìn)行布光，使綠幕受光均勻，以便達(dá)到最佳效果。

（2）攝像機(jī)和拾音設(shè)備

將攝像機(jī)固定于三腳架上，調(diào)整好合適的機(jī)位，通?？墒褂妙I(lǐng)夾式話筒或安裝指向性效果較好的話筒來進(jìn)行拾音。

（3）OBS和NDI設(shè)置

本系統(tǒng)需要兩臺(tái)普通PC或筆記本電腦，兩臺(tái)均需安裝OBS軟件和安裝NDI支持OBS的小插件，一臺(tái)用于采集主講人視頻，另一臺(tái)用于采集主講人的PPT課件，同時(shí)，兩臺(tái)電腦均需處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。

①采集PPT課件。

計(jì)算機(jī)上安裝好小插件后，在工具-配置下會(huì)顯示“NDI輸出設(shè)置”，點(diǎn)擊該菜單進(jìn)入設(shè)置，如圖2所示。

圖2 NDI輸出設(shè)置

勾選主輸出，并修改主輸出名稱，如圖3所示。

圖3 修改主輸出名稱

在主講人計(jì)算機(jī)上打開OBS，點(diǎn)擊“來源”可找到“NDI來源”，如圖4所示；在來源名稱處選擇通過NDI傳輸過來的主講人的PPT課件來源，如圖5所示。

圖4 選擇NDI來源

圖5 接收PPT來源

②采集主講人視頻。

采集主講人視頻可由攝像機(jī)連接采集卡通過“視頻采集設(shè)備”進(jìn)行采集，如圖6所示。

圖6 采集主講人視頻

③OBS摳像實(shí)時(shí)顯示。

對(duì)采集的帶有綠幕背景的視頻添加“色度鍵”效果濾鏡可進(jìn)行人物摳像，如圖7所示。但在用其色度鍵進(jìn)行摳像時(shí)有一定的局限性，表現(xiàn)在對(duì)色彩溢出抑制及蒙版邊緣的細(xì)微調(diào)節(jié)方面，因此需要對(duì)摳像進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置，如圖8所示。

圖7 添加色度鍵濾鏡

圖8 設(shè)置色度鍵參數(shù)

首先把顏色類型設(shè)置為“綠色”，常用的設(shè)置選項(xiàng)有“相似度”“混合”和“減少溢出”，具體的設(shè)置方法如下。

相似度：表示顏色的容差，如果設(shè)置為0，表明容差最小，此時(shí)只有純綠色才變得透明，而設(shè)置到1000，表明所有顏色都會(huì)變透明，可根據(jù)實(shí)時(shí)顯示效果設(shè)置不同的相似度值。

混合：用于處理界于透明和不透明之間的顏色，一般為拍攝主體與綠色交接處的綠邊，混合越大，綠邊越不明顯，但混合過大時(shí)可能會(huì)使主體變暗。

減少溢出：可用來調(diào)整色偏。

④合成摳像式微課視頻。

在OBS中建立場(chǎng)景，由于摳像后的主講人視頻和從NDI傳輸?shù)闹髦v人PPT課件是分別獨(dú)立的，并且可以在場(chǎng)景區(qū)任意調(diào)節(jié)它們?cè)诋嬅嬷械奈恢煤痛笮?，因此可以通過各種排列組合輕松實(shí)現(xiàn)想要的各種摳像效果，常見的呈現(xiàn)形式有融合式（如圖9）和分離式（如圖10）兩種。

圖9 PPT融合式摳像

圖10 PPT分離式摳像

PPT融合式摳像的微課可全屏顯示教學(xué)內(nèi)容，主講人直接置身其中，適合于講解內(nèi)容需放大顯示或主講人與內(nèi)容互動(dòng)性較強(qiáng)的教學(xué)類型，但此類型要求在制作PPT課件時(shí)預(yù)留主講人的身位，以防部分授課內(nèi)容被遮擋。

PPT分離式摳像的微課將PPT教學(xué)內(nèi)容縮放于一角，能完整顯示所有的教學(xué)內(nèi)容，類似于教室上課的投影，該形式不會(huì)對(duì)PPT課件造成遮擋，因此非常方便進(jìn)行后期制作替換講解的內(nèi)容。

●結(jié)語

簡(jiǎn)單化、快速化、智能化地制作微課是大家共同追求的理念，基于OBS開源軟件的實(shí)時(shí)摳像錄制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用較為簡(jiǎn)單的方法制作摳像式微課，還可以實(shí)時(shí)合成監(jiān)看，方便主講人實(shí)時(shí)調(diào)整狀態(tài)，甚至還可以將摳像合成視頻進(jìn)行直播，因此是一種低成本、低技術(shù)要求、可批量生產(chǎn)的較優(yōu)制作方案。相信隨著技術(shù)的不斷更新與迭代，會(huì)有更多更好的技術(shù)解決方法，為教師線上教學(xué)提供信息化教學(xué)資源制作的保障。