微课制作结合绿幕抠像技术的研究与应用

柯佳明

在新时代信息化教学的大背景下，信息化课程建设呈爆发式增长。利用网络资源便捷性优势，信息化微课的出现适应了大众碎片化学习方式的需求，为教师线上教学提供了全新思路。

一、绿幕技术与微课教学相结合

微课的表现形式众多，其中真人出镜类型的微课以极具感染力、亲和力的优势广泛受到好评。而在录制时如何确定教师与投影器屏幕比例关系就成了一个难题，如果着重于教师，势必会造成投影仪屏幕上信息显示不清晰。如果着重于信息显示，会使得出镜教师尺寸过小。在保证课程教学内容的前提下，设计出更具观赏性、趣味性的微课视频是教师群体努力方向。使用绿幕抠像技术可以有效的解决上述问题。通过将讲课教师从幕布背景中抠出，在后期软件中对人物比例进行调整，再将文字动画或PPT演示文稿与讲课教师画面相结合，并根据讲解内容进行适当调整，就能提升微课设计的创造性和传授过程的趣味性，唤起学习者创造性的思考，增强线上课堂传递知识的效率。

二、绿幕抠像技术简介

人物抠像通常使用颜色键控技术，根据视频背景颜色与拍摄主体颜色上的差异，将拍摄主体从背景中提取出来。由于人体肤色接近于红色，为了保证后期得到高质量图像，通常使用绿幕或蓝幕作为拍摄背景。由于绝大多数现代数字相机使用搭配着拜尔序列的光学传感器记录影像，而拜尔序列滤镜中绿色滤镜数量是红色和蓝色滤镜数量的两倍，更多的绿色光源信息会被记录。意味着数字相机会在录制图像的绿色通道中保留更多的细节。同时，绿色本身的亮度偏高，实现绿幕正确曝光所需的光源会比蓝幕少。所以大多数情况下会采用绿幕进行人物抠像视频拍摄。

三、微课绿幕制作流程

实现高质量绿幕抠像需要通过绿幕搭建、绿幕布光、人物布光、影像录制和后期处理五个部分来实现。本次实验将会使用以下器材进行录制。

（一）绿幕搭建

首先需要确保绿幕平铺展开，在中心主体区域不出现褶皱。褶皱区域会在光源照射下形成阴影，后期进行抠图时由于绿幕呈现色度不统一导致无法有效地去除掉阴影，从而影响画面最终成像质量。因此，需要在固定绿幕时候将两边绷直从而减少褶皱的产生，必要情况下还可使用电熨斗来烫平绿幕。

如果将绿幕搭建在窗户或其他光源前方，拍摄前需检查是否能够完全屏蔽掉绿幕后的光线。因光线透过绿幕会在拍摄主体身上形成绿色的背景光，在后期处理时容易出现绿光溢出而导致人物边缘模糊。因此，可在绿幕后方添加一块遮光黑布来减少背景光线溢出的影响。

（二）绿幕布光

完成绿幕搭建工作之后，需要给绿幕进行布光，使用两盏品色K80s-Led灯分别从绿幕左右两侧45度方向照射绿幕中央。经过多次测试，将Led灯功率开启为100%，色温调整为5100K照向绿幕时，可在后期抠图过程中，以最佳质量将拍摄主体与背景绿幕分离开来。（图1）

将两盏LED灯布置完成后，可使用录制摄像机的直方图功能检测布光情况。将相机聚焦于绿幕之上，确保直方图所显示影像为一条均匀的细柱状图，这表明绿幕对焦区域的像素点均具有相似亮度值，绿幕整体曝光均匀，便于后期分离拍摄主体与背景。（图2）

（三）人物布光

完成綠幕布光后，需要为拍摄主体进行布光。通常采用三点布光的方法，即使用三盏灯分别作为主光、辅助光和轮廓光。

首先需要确定的是主光。选择神牛E250作为主光。光线根据其照射方式，分为软光和硬光。如晴朗的白天，太阳光直接照射到物体上，会使物体在地面上产生浓郁的阴影。而在多云的阴天，太阳光直射的光线经过云彩的漫反射后形成柔和的光线照射在物体表面，从而减弱了阴影的强度。神牛E250为点光源，照射出的硬光会在教师脸部形成明显的阴影，不符合教学环境需求。这时需要为其添加Godox柔光箱，从而弱化阴影，在拍摄教师脸部上形成柔和的光线。将主光放置在教师侧面45度的位置，为了模拟自然界阳光自然照射的情景，主光放置的高度会高于拍摄主体，通常以60度角度从斜上方照向拍摄主体面部。

这时教师另一侧的脸部会呈现部分阴影，因此需要添加辅光来消弱这部分阴影。使用品色K80s-Led灯在主光另一侧以45度角照射到被摄主体脸部，调节品色K80sLed功率，在照亮教师脸部阴影区域的同时保留脸部光线层次感，使人物看起来更加立体。为了使光线更加柔和，还可在辅光灯前添加一张柔光纸来柔化光线。

最后还需要为拍摄主体布置轮廓光来照亮人物头发和肩部。在人物侧后方再放置一盏品色K80s-Led灯。以稍高于拍摄主体角度进行照射，提亮人物头发和肩部的同时，将人物从背景中分离出来。注意轮廓光布置方位和角度，不能使光线直射至相机镜头，从而会引起镜头炫光而降低影像的清晰度。（图3）

（四）影像录制

绿幕及人物灯光布置完毕后，使用松下AG-UX90MC录制影像。调整拍摄视频格式，为了在后期调整教师主体比例上有更大的宽容度，选择4K、25P、100M、MOV格式进行视频文件录制。将相机曝光调整为手动曝光，聚焦于教师脸部。控制感光度为低增益模式。为了实现更加自然的视频动态模糊感，快门速度通常设置为拍摄视频帧数率倒数的一半，即拍摄25帧视频，快门速度调整为1/50秒。 调节光圈大小，保证教师脸部曝光在70-80IRE左右。将摄像机的白平衡模式调整为手动白平衡，在拍摄主体旁放置一张白卡，聚焦于白卡进行拍摄作为自定义白平衡模版，完成白平衡设置。将相机对焦模式调整为手动区域对焦，对准拍摄主体面部转动对焦环，直至主体脸部出现红色颗粒状峰值，完成手动对焦。将罗德蓝牙Mic pro+领夹麦布置在人物衬衣领下，使用24bit、44.1KHz、Wav音频格式进行录制，保留高质量人声细节，调整领夹麦位置完成收音布置。点击松下AG-UX90MC视频录制键，开始讲课视频录制。（图4）

（五）后期处理

将拍摄视频导入至Adobe Premiere中，根据拍摄视频格式为其创建一个相匹配的序列文件。将素材拖至编辑轨道。导入领夹麦录制的音频素材，使用Premiere声画轨道同步功能，用领夹麦录制的音轨替换掉相机录制声音轨道，并适当调整音频音量大小。接着，需要将视频素材选择关联至Adobe After Effect中进行人物抠像。

在Adobe After Effect中，软件会自动为视频素材创建合成，使用钢笔工具在教师人物周围画上蒙板。将Keylight（2.0）添加至视频素材蒙板上，使用吸管工具吸取拍摄主体周围绿幕。此时，拍摄教师主体就从背景绿幕中分离开来。为了进一步优化成像质量，可将预览模式调整为蒙版模式，图像白色区域显示为拍摄主体，图像黑色区域显示为背景。通过增大修剪黑色并减小修建白色属性值，确保人物主體呈现全白，绿幕背景呈现全黑。人物轮廓边缘若有绿光溢出，可更改收缩边缘参数，调整为-5来消除绿边，可给边缘添加1个像素的模糊值来优化轮廓，使得人物主体与后添加的背景过渡更加自然。为了消除抠像带来的噪点影响，可将显示模式调整为中间调模式，给视频添加高级抑制效果，完成教师人物抠像。最后还使用曲线工具，对人物整体光线亮度进行微调。保存之后就可切换回Premiere中将教师讲课视频与演示文稿PPT背景相结合。

将课程使用演示文稿PPT导出成单张JPEG图像，根据课程内容设置依次将图片放置在去除背景后拍摄主体下层。可根据演示文稿PPT文字布局适当更改人物讲课视频尺寸大小，放置在演示文稿空白区域，根据讲课内容调整每张JPEG图像持续时间，将教师讲课视频与演示文稿匹配结合（图5）。

微课视频制作完成后，按照要求格式进行渲染输出。

四、总结

随着互联网技术的不断发展，微课将在线上教学活动中扮演重要角色。将绿幕抠像技术与微课制作相结合，能够将课堂知识用更加生动形象的方式进行传授，避免了单纯使用演示文稿配上声音的枯燥性，从而在一定程度上提升了教学质量。在保证教学内容的前提下，利用后期制作技术提升微课形式的创意性从而增进知识传授效率是微课制作发展的新方向。

作者单位：武汉纺织大学