基于OBS開源軟件的實時摳像錄制系統搭建

陳中全 梁秋遠（通訊作者） 廣西中醫藥大學

●引言

在信息化教學的大背景下，微課的出現為教師線上教學提供了資源保障。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、感染力的優勢得到廣泛好評。但此類型的微課制作相對復雜，通常有兩種制作形式，一種是用三維虛擬演播室系統錄制，此類型摳像效果最好，但對軟硬件的投入要求較高，同時對制作團隊的技術要求也較高，因而不適合進行普及和大量制作。另一種是前期采用攝像機拍攝，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間和精力，同樣也不適合進行大量制作。而基于OBS開源軟件+NDI協議構建實時摳像錄制系統可較好地解決上述問題，本系統搭建只需要簡單的設備和軟件設置即可實現摳像式微課的錄制，并能夠實現課件同步合成并錄制，甚至可以直接進行線上直播，此方案性價比高，系統搭建簡潔，便攜可移動，并且能夠進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。

●關鍵技術

1.OBS開放直播系統

OBS（Open Broadcaster Software）是一個跨平臺的免費開源軟件，可用于個性化的視頻錄制和直播推流，可獲取設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信號源；通過不同場景的建立可實現各信號源的顯示比例大小調整和切換，通過RTMP（實時消息協議），可以將主輸出畫面發送到直播平臺。在摳像式微課制作中，可將攝像機拍攝的主講人視頻和NDI獲取到的主講人PPT課件作為信號源接入，將主講人通過OBS色鍵摳出OBS色度鍵俗稱摳像，主要是針對單色（綠、藍等）背景進行摳像操作的。OBS系統接入便利，具有高穩定性、安全性和私有性，能高并發、低延時和穩定流暢。

2.NDI

ND I（Network Device Interface）是NewTek公司推出的基于IP傳輸標準的軟件工具集，可在局域網上實現高質量、低延遲信號傳輸和切換。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視頻信號進行壓縮，通過高效的程序代碼和性能優化以保持時碼和幀同步，實現低延遲傳輸。同時，其核心部分是以軟件化的形式來實現的，從而減少了對高性能硬件的依賴。此外，NDI可對PC平臺免費使用和開發，主流直播軟件包括OBS、VMix、TelestreamWirecast等，均支持NDI。隨著NDI SDK功能越來越強大，越來越多的視音頻采集設備也都開始支持NDI協議，如PTZ攝像機以及各大廠商的轉換器等，同時，NDI的配置相對也簡單，對技術要求不高，普通教師更容易使用。

在本摳像式微課錄制系統的搭建中，筆者通過安裝一個NDI支持OBS的插件，將主講人計算機上的PPT課件和視頻通過NDI同步傳輸到另一臺計算機進行同步摳像合成。

●系統搭建

1.設備準備

①攝像機或高清攝像頭1臺，主要用于拍攝主講人的圖像；

②筆記本或普通電腦兩臺，一臺用于顯示主講人的課件，另一臺用于OBS采集相關信號并進行摳像合成；

③視頻采集卡，負責采集視音頻；

④顯示器，可用于主講人現場實時監看。

系統搭建如圖1所示。

圖1 系統構建

2.系統設置與使用

（1）摳像幕布

人物摳像一般使用的是顏色鍵控技術，主要依據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，所以一般使用藍幕或綠幕作為拍攝背景。同時，由于數字相機大多使用拜爾序列的光學傳感器記錄影像，綠色濾鏡數量比較多，容易保留更多的細節，所以采用綠幕進行人物摳像會比較容易取得更好的效果。在實際使用時，為了達到更好的摳像效果，綠布在搭建時盡量平整，避免因折痕與折疊產生的各種陰影，一般而言，光線充足的辦公區域或教室也能直接摳出不錯的效果，但如果有條件，可進行布光，使綠幕受光均勻，以便達到最佳效果。

（2）攝像機和拾音設備

將攝像機固定于三腳架上，調整好合適的機位，通常可使用領夾式話筒或安裝指向性效果較好的話筒來進行拾音。

（3）OBS和NDI設置

本系統需要兩臺普通PC或筆記本電腦，兩臺均需安裝OBS軟件和安裝NDI支持OBS的小插件，一臺用于采集主講人視頻，另一臺用于采集主講人的PPT課件，同時，兩臺電腦均需處于同一局域網內。

①采集PPT課件。

計算機上安裝好小插件后，在工具-配置下會顯示“NDI輸出設置”，點擊該菜單進入設置，如圖2所示。

圖2 NDI輸出設置

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

在主講人計算機上打開OBS，點擊“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連接采集卡通過“視頻采集設備”進行采集，如圖6所示。

圖6 采集主講人視頻

③OBS摳像實時顯示。

對采集的帶有綠幕背景的視頻添加“色度鍵”效果濾鏡可進行人物摳像，如圖7所示。但在用其色度鍵進行摳像時有一定的局限性，表現在對色彩溢出抑制及蒙版邊緣的細微調節方面，因此需要對摳像進行進一步設置，如圖8所示。

圖7 添加色度鍵濾鏡

圖8 設置色度鍵參數

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

相似度：表示顏色的容差，如果設置為0，表明容差最小，此時只有純綠色才變得透明，而設置到1000，表明所有顏色都會變透明，可根據實時顯示效果設置不同的相似度值。

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，但混合過大時可能會使主體變暗。

減少溢出：可用來調整色偏。

④合成摳像式微課視頻。

在OBS中建立場景，由于摳像后的主講人視頻和從NDI傳輸的主講人PPT課件是分別獨立的，并且可以在場景區任意調節它們在畫面中的位置和大小，因此可以通過各種排列組合輕松實現想要的各種摳像效果，常見的呈現形式有融合式（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內容，主講人直接置身其中，適合于講解內容需放大顯示或主講人與內容互動性較強的教學類型，但此類型要求在制作PPT課件時預留主講人的身位，以防部分授課內容被遮擋。

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

●結語

簡單化、快速化、智能化地制作微課是大家共同追求的理念，基于OBS開源軟件的實時摳像錄制系統實現了用較為簡單的方法制作摳像式微課，還可以實時合成監看，方便主講人實時調整狀態，甚至還可以將摳像合成視頻進行直播，因此是一種低成本、低技術要求、可批量生產的較優制作方案。相信隨著技術的不斷更新與迭代，會有更多更好的技術解決方法，為教師線上教學提供信息化教學資源制作的保障。