三維虛擬演播室在MOOC制作中的應用

劉京洙　馬金鐘

摘 要 結合制作經驗，探討三維虛擬演播室的技術特點及在MOOC的拍攝與制作中的作用，強調良好的三維虛擬演播室配置必將對提高課程制作效率、增強學習效果起到積極的促進作用。

關鍵詞 三維虛擬演播室；MOOC；教育信息化

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）16-0045-02

隨著數字視頻技術、計算機技術的不斷發展，虛擬演播室技術也得到大幅度提高，尤其是如今的真三維實時場景的合成以及嵌入式場景的生成給視頻制作帶來新的視覺感受。本文從三維虛擬演播室的技術特點、MOOC的教學設計要求兩方面探討三維虛擬演播室與MOOC制作相結合的教學價值，并以課程的制作實例探究MOOC課程制作中采用三維虛擬演播室的制作過程和教學效果。

1 MOOC的發展及其制作技術

MOOC也譯作慕課，即大規模開放在線課程。該教學形式2011年興起于美國，并在2012年迅速引發全世界的關注，其三大平臺Udacity、Coursera、Edx分別由斯坦福大學、麻省理工學院與哈佛大學創辦，截至目前已經近千門課程上線，吸引了世界數百萬學習者的目光，也給那些渴望學習的人帶來更多的學習機會[1]。2013年，國內的部分高等院校和企業，如清華大學、北京大學、上海交大、北京航空航天大學等先后推出自己的平臺及MOOC課程，新東方、果殼網、智慧樹等企業也相繼都推出MOOC學習平臺。MOOC最典型的一個特點是課程是由一系列教學視頻組成的，也就是說，制作視頻是制作MOOC的最基本形式。

至此，關于MOOC的制作技術的研究開始進入人們的視野。多年電視課程制作的實踐表明，結合現代教學理論、學習理論，結合現代的虛擬現實技術能夠制作出讓學生更加愿意參與學習、可以更好地幫助學生學習的優質課程。

MOOC的制作過程基本可以分為前期準備、撰寫腳本、PPT課件制作加工、錄制教師授課情景、后期制作、輸出為流媒體文件這些環節。對于教學場景一般是選擇在教室，這也是以前視頻公開課常用的辦法，但這樣的教學效果往往不是很理想，所以作為技術人員，更傾向于使用專業演播室進行錄制。在任課教師充分準備后（即做好教學設計、確定好每次講解的知識點），在演播室準備多臺攝像機（一般兩臺即可）布置好相應的燈光、錄音設備，保證畫面的亮度、錄音的良好信噪比，無雜音。MOOC教學視頻因為在網絡平臺播出，所以質量可以說定位比較高，像廣播電視中的訪談節目。此外，還要配置專業液晶監視器、專業領夾話筒，其原因是盡可能保證后期編輯畫面相互使用過程中不產生色差及良好的兼容性。

但是，這種完全的實景拍攝有時候不能帶來良好的視覺效果，比如語言教學中談到購物場景時，這種實景就不容易表現，對學生的學習就缺乏足夠的吸引力。那么怎樣才能改變這種狀況，讓教學視頻體現出類似真實生活場景的對話呢？顯然，現代的視頻技術中三維虛擬演播室可以一展身手。

2 三維虛擬演播室的技術特點

虛擬演播室技術是近年來發展起來的，融合了計算機虛擬現實與傳統演播室色鍵摳像以及多媒體、三維和網絡技術的綜合媒體技術[2]。利用虛擬演播室，可以將系統中的三維虛擬場景與現實攝像機拍攝的人物活動圖像實現實時合成，而且通過傳感技術、嵌入技術，可以使人物與虛擬背景的變化在空間縱深、景別大小、比例對比方面都能實現完美融合。

三維虛擬演播室通常由高清攝像機（一般2～4臺）、攝像機跟蹤系統（有單通道和多通道之分）、圖形工作站以及色鍵合成器等部分組成。攝像機的作用是攝取藍色幕布前真實的人或物，其跟蹤系統主要用于獲取攝像機與人或物在演播區中的實際位置參數和動作參數；圖形工作站存儲了大量場景，也可以實時生成新的場景；色鍵合成系統則將攝像機獲取的前景和計算機虛擬場景合成為一個新的虛擬場景。有些公司自主研發的強勁、高效的Mariana三維渲染引擎，為三維虛擬場景、三維虛擬圖文應用提供功能強大的渲染平臺，給人以更加酷炫的視覺感受。

目前，三維虛擬演播室得到技術更新，比如在演播現場增加了嵌入技術，可以通過藍屏摳像方式在演播區設置多個嵌入屏幕，可以讓觀眾實時觀看切入的資料性視頻畫面，增加了現場的融入感。

3 MOOC的制作實例分析

利用三維虛擬演播室制作視頻課程，首先是對課程各教學環節進行細致的信息化教學設計，就是分離出哪些教學內容需要采用實景與虛擬場景結合的方式。大致分為演播室場景建模、藍箱拍攝制作、后期效果合成。演播室建模前，設計師要根據前期的資料收集繪制出場景的平面圖，并通過三維建模軟件在計算機中繪制出場景模型。如果不是建模，也可以事先準備好相關場景的視頻素材。作為MOOC創作者，要對電視構圖、鏡頭語言有比較深入的了解，能夠很好地結合藍屏摳像技術，將教學的對話場景充分地展現。

對于藍箱的設計應考慮以下幾個方面的問題[3]。

一是要設計好藍箱的位置。教師及相關教學行為都會在藍箱區域完成，所以藍箱設計時要考慮到演播室的高度和活動區域的寬度，避免出現畫面“穿幫”，即現場攝像機搖到藍色背景以外。

二是應保證藍箱內光照均勻，避免出現黑斑和白斑。布光是在演播室上方安放30多個三基色熒光燈，并用照度計對所拍攝區域進行照度測試，以保證均勻布光。布光中要注意合理調配燈光，使前景與虛擬背景的照明亮度及方向匹配。同時也要處理好主講教師或者其他教學人員的影子問題，主持人及真實道具在藍箱中投下的影子也要隨主持人及道具一起進入虛擬空間。另外，演播室應該使用冷光源，因為藍箱的主色調為藍色，而且冷光源不會使整個教學空間溫度過高而影響教師的教學狀態。

錄制視頻采用的是松下AJ-PHX393MC高清攝像機，并采用1920×1080分辨率錄制成AVI文件，可以采用大洋、Edius7.0等高清編輯系統進行后期處理，包括視頻畫面的剪輯、特效的制作、字幕的疊加、片頭片尾的制作，最后采用H.264編碼成MP4格式文件用于發布或供學生下載學習。

據調查，國外每門MOOC課程的制作費用在2萬～4萬美元不等，全部來自于基金的投入[4]。國內MOOC的制作資金支持多數來源于學校的投入，而且個別學校資金短缺，投入較少，很難保障高質量MOOC的拍攝與制作，對于普通教師想制作自己的MOOC難度就更大。本文研究的借助三維虛擬演播室技術可以在花費較少的情況下創作出視覺效果很好的課程。這從很大程度上減輕了學校的負擔，也給更多教師帶來機會，為更多課程實現網絡課程覆蓋奠定了技術條件。

4 結論

通過利用三維虛擬演播室進行MOOC制作的方法，不僅能得到比較完美的課堂教學效果，有利于吸引學生的目光和提高學生學習的興趣，而且也能夠節省制作時間及大量的置景費用，節約后期合成的時間，有效地提高工作效率。這對于當前大力發展高校聯盟MOOC、開發校內SPOC，以此推行翻轉課堂教學的教學改革，三維虛擬演播室無疑起到非常重要的作用。有理由相信，在計算機技術不斷發展的今天，三維虛擬演播室系統必會有更大的發展空間，隨之發展的MOOC制作技術也會日臻完善。

借鑒MOOC思想，極大地發揮互聯網在教學中的作用，也是現代大學教學理念的一次更新。中國式MOOC必將在新技術的推動下不斷取得新發展，不斷走向國際化的教育視野，在教育信息化的道路上邁出堅實的腳步。

參考文獻

[1]宋靈青.MOOC時代教師面臨的挑戰與專業發展研究[J].中國電化教育，2014（9）：139-143.

[2]李偉.虛擬演播室技術在教學視頻資源建設中的應用研究[J].科技視界，2015（3）：119-120.

[3]榮旻，沈佳茹.虛擬的力量：電視節目制作中的真三維虛擬演播室技術應用及效果分析[J].電視工程，2009（1）：

40-44.

[4]陳學慧，趙魯濤，等.MOOC類課程影音制作方法研究[J].中國大學教學，2014（8）：69-72.