微課制作結(jié)合綠幕摳像技術(shù)的研究與應(yīng)用

柯佳明

在新時代信息化教學(xué)的大背景下，信息化課程建設(shè)呈爆發(fā)式增長。利用網(wǎng)絡(luò)資源便捷性優(yōu)勢，信息化微課的出現(xiàn)適應(yīng)了大眾碎片化學(xué)習(xí)方式的需求，為教師線上教學(xué)提供了全新思路。

一、綠幕技術(shù)與微課教學(xué)相結(jié)合

微課的表現(xiàn)形式眾多，其中真人出鏡類型的微課以極具感染力、親和力的優(yōu)勢廣泛受到好評。而在錄制時如何確定教師與投影器屏幕比例關(guān)系就成了一個難題，如果著重于教師，勢必會造成投影儀屏幕上信息顯示不清晰。如果著重于信息顯示，會使得出鏡教師尺寸過小。在保證課程教學(xué)內(nèi)容的前提下，設(shè)計出更具觀賞性、趣味性的微課視頻是教師群體努力方向。使用綠幕摳像技術(shù)可以有效的解決上述問題。通過將講課教師從幕布背景中摳出，在后期軟件中對人物比例進(jìn)行調(diào)整，再將文字動畫或PPT演示文稿與講課教師畫面相結(jié)合，并根據(jù)講解內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，就能提升微課設(shè)計的創(chuàng)造性和傳授過程的趣味性，喚起學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性的思考，增強(qiáng)線上課堂傳遞知識的效率。

二、綠幕摳像技術(shù)簡介

人物摳像通常使用顏色鍵控技術(shù)，根據(jù)視頻背景顏色與拍攝主體顏色上的差異，將拍攝主體從背景中提取出來。由于人體膚色接近于紅色，為了保證后期得到高質(zhì)量圖像，通常使用綠幕或藍(lán)幕作為拍攝背景。由于絕大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)字相機(jī)使用搭配著拜爾序列的光學(xué)傳感器記錄影像，而拜爾序列濾鏡中綠色濾鏡數(shù)量是紅色和藍(lán)色濾鏡數(shù)量的兩倍，更多的綠色光源信息會被記錄。意味著數(shù)字相機(jī)會在錄制圖像的綠色通道中保留更多的細(xì)節(jié)。同時，綠色本身的亮度偏高，實(shí)現(xiàn)綠幕正確曝光所需的光源會比藍(lán)幕少。所以大多數(shù)情況下會采用綠幕進(jìn)行人物摳像視頻拍攝。

三、微課綠幕制作流程

實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量綠幕摳像需要通過綠幕搭建、綠幕布光、人物布光、影像錄制和后期處理五個部分來實(shí)現(xiàn)。本次實(shí)驗(yàn)將會使用以下器材進(jìn)行錄制。

（一）綠幕搭建

首先需要確保綠幕平鋪展開，在中心主體區(qū)域不出現(xiàn)褶皺。褶皺區(qū)域會在光源照射下形成陰影，后期進(jìn)行摳圖時由于綠幕呈現(xiàn)色度不統(tǒng)一導(dǎo)致無法有效地去除掉陰影，從而影響畫面最終成像質(zhì)量。因此，需要在固定綠幕時候?qū)蛇吙囍睆亩鴾p少褶皺的產(chǎn)生，必要情況下還可使用電熨斗來燙平綠幕。

如果將綠幕搭建在窗戶或其他光源前方，拍攝前需檢查是否能夠完全屏蔽掉綠幕后的光線。因光線透過綠幕會在拍攝主體身上形成綠色的背景光，在后期處理時容易出現(xiàn)綠光溢出而導(dǎo)致人物邊緣模糊。因此，可在綠幕后方添加一塊遮光黑布來減少背景光線溢出的影響。

（二）綠幕布光

完成綠幕搭建工作之后，需要給綠幕進(jìn)行布光，使用兩盞品色K80s-Led燈分別從綠幕左右兩側(cè)45度方向照射綠幕中央。經(jīng)過多次測試，將Led燈功率開啟為100%，色溫調(diào)整為5100K照向綠幕時，可在后期摳圖過程中，以最佳質(zhì)量將拍攝主體與背景綠幕分離開來。（圖1）

將兩盞LED燈布置完成后，可使用錄制攝像機(jī)的直方圖功能檢測布光情況。將相機(jī)聚焦于綠幕之上，確保直方圖所顯示影像為一條均勻的細(xì)柱狀圖，這表明綠幕對焦區(qū)域的像素點(diǎn)均具有相似亮度值，綠幕整體曝光均勻，便于后期分離拍攝主體與背景。（圖2）

（三）人物布光

完成綠幕布光后，需要為拍攝主體進(jìn)行布光。通常采用三點(diǎn)布光的方法，即使用三盞燈分別作為主光、輔助光和輪廓光。

首先需要確定的是主光。選擇神牛E250作為主光。光線根據(jù)其照射方式，分為軟光和硬光。如晴朗的白天，太陽光直接照射到物體上，會使物體在地面上產(chǎn)生濃郁的陰影。而在多云的陰天，太陽光直射的光線經(jīng)過云彩的漫反射后形成柔和的光線照射在物體表面，從而減弱了陰影的強(qiáng)度。神牛E250為點(diǎn)光源，照射出的硬光會在教師臉部形成明顯的陰影，不符合教學(xué)環(huán)境需求。這時需要為其添加Godox柔光箱，從而弱化陰影，在拍攝教師臉部上形成柔和的光線。將主光放置在教師側(cè)面45度的位置，為了模擬自然界陽光自然照射的情景，主光放置的高度會高于拍攝主體，通常以60度角度從斜上方照向拍攝主體面部。

這時教師另一側(cè)的臉部會呈現(xiàn)部分陰影，因此需要添加輔光來消弱這部分陰影。使用品色K80s-Led燈在主光另一側(cè)以45度角照射到被攝主體臉部，調(diào)節(jié)品色K80sLed功率，在照亮教師臉部陰影區(qū)域的同時保留臉部光線層次感，使人物看起來更加立體。為了使光線更加柔和，還可在輔光燈前添加一張柔光紙來柔化光線。

最后還需要為拍攝主體布置輪廓光來照亮人物頭發(fā)和肩部。在人物側(cè)后方再放置一盞品色K80s-Led燈。以稍高于拍攝主體角度進(jìn)行照射，提亮人物頭發(fā)和肩部的同時，將人物從背景中分離出來。注意輪廓光布置方位和角度，不能使光線直射至相機(jī)鏡頭，從而會引起鏡頭炫光而降低影像的清晰度。（圖3）

（四）影像錄制

綠幕及人物燈光布置完畢后，使用松下AG-UX90MC錄制影像。調(diào)整拍攝視頻格式，為了在后期調(diào)整教師主體比例上有更大的寬容度，選擇4K、25P、100M、MOV格式進(jìn)行視頻文件錄制。將相機(jī)曝光調(diào)整為手動曝光，聚焦于教師臉部?？刂聘泄舛葹榈驮鲆婺Ｊ?。為了實(shí)現(xiàn)更加自然的視頻動態(tài)模糊感，快門速度通常設(shè)置為拍攝視頻幀數(shù)率倒數(shù)的一半，即拍攝25幀視頻，快門速度調(diào)整為1/50秒。 調(diào)節(jié)光圈大小，保證教師臉部曝光在70-80IRE左右。將攝像機(jī)的白平衡模式調(diào)整為手動白平衡，在拍攝主體旁放置一張白卡，聚焦于白卡進(jìn)行拍攝作為自定義白平衡模版，完成白平衡設(shè)置。將相機(jī)對焦模式調(diào)整為手動區(qū)域?qū)?，對?zhǔn)拍攝主體面部轉(zhuǎn)動對焦環(huán)，直至主體臉部出現(xiàn)紅色顆粒狀峰值，完成手動對焦。將羅德藍(lán)牙Mic pro+領(lǐng)夾麥布置在人物襯衣領(lǐng)下，使用24bit、44.1KHz、Wav音頻格式進(jìn)行錄制，保留高質(zhì)量人聲細(xì)節(jié)，調(diào)整領(lǐng)夾麥位置完成收音布置。點(diǎn)擊松下AG-UX90MC視頻錄制鍵，開始講課視頻錄制。（圖4）

（五）后期處理

將拍攝視頻導(dǎo)入至Adobe Premiere中，根據(jù)拍攝視頻格式為其創(chuàng)建一個相匹配的序列文件。將素材拖至編輯軌道。導(dǎo)入領(lǐng)夾麥錄制的音頻素材，使用Premiere聲畫軌道同步功能，用領(lǐng)夾麥錄制的音軌替換掉相機(jī)錄制聲音軌道，并適當(dāng)調(diào)整音頻音量大小。接著，需要將視頻素材選擇關(guān)聯(lián)至Adobe After Effect中進(jìn)行人物摳像。

在Adobe After Effect中，軟件會自動為視頻素材創(chuàng)建合成，使用鋼筆工具在教師人物周圍畫上蒙板。將Keylight（2.0）添加至視頻素材蒙板上，使用吸管工具吸取拍攝主體周圍綠幕。此時，拍攝教師主體就從背景綠幕中分離開來。為了進(jìn)一步優(yōu)化成像質(zhì)量，可將預(yù)覽模式調(diào)整為蒙版模式，圖像白色區(qū)域顯示為拍攝主體，圖像黑色區(qū)域顯示為背景。通過增大修剪黑色并減小修建白色屬性值，確保人物主體呈現(xiàn)全白，綠幕背景呈現(xiàn)全黑。人物輪廓邊緣若有綠光溢出，可更改收縮邊緣參數(shù)，調(diào)整為-5來消除綠邊，可給邊緣添加1個像素的模糊值來優(yōu)化輪廓，使得人物主體與后添加的背景過渡更加自然。為了消除摳像帶來的噪點(diǎn)影響，可將顯示模式調(diào)整為中間調(diào)模式，給視頻添加高級抑制效果，完成教師人物摳像。最后還使用曲線工具，對人物整體光線亮度進(jìn)行微調(diào)。保存之后就可切換回Premiere中將教師講課視頻與演示文稿PPT背景相結(jié)合。

將課程使用演示文稿PPT導(dǎo)出成單張JPEG圖像，根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)置依次將圖片放置在去除背景后拍攝主體下層?？筛鶕?jù)演示文稿PPT文字布局適當(dāng)更改人物講課視頻尺寸大小，放置在演示文稿空白區(qū)域，根據(jù)講課內(nèi)容調(diào)整每張JPEG圖像持續(xù)時間，將教師講課視頻與演示文稿匹配結(jié)合（圖5）。

微課視頻制作完成后，按照要求格式進(jìn)行渲染輸出。

四、總結(jié)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，微課將在線上教學(xué)活動中扮演重要角色。將綠幕摳像技術(shù)與微課制作相結(jié)合，能夠?qū)⒄n堂知識用更加生動形象的方式進(jìn)行傳授，避免了單純使用演示文稿配上聲音的枯燥性，從而在一定程度上提升了教學(xué)質(zhì)量。在保證教學(xué)內(nèi)容的前提下，利用后期制作技術(shù)提升微課形式的創(chuàng)意性從而增進(jìn)知識傳授效率是微課制作發(fā)展的新方向。

作者單位：武漢紡織大學(xué)