虛擬演播室技術在微課程制作中的應用研究

王志龍+車啟鳳+陳立娟

摘 要：微課視頻在當下信息時代是一種重要的網絡課程，其短小精悍、內容豐富的特點一直備受教育者的青睞，所以微課視頻的質量直接影響教學效果。虛擬演播室技術的廣泛應用為微課程制作帶來了福利，使得微課程視頻的現場感和真實性更加突出。本文對虛擬演播室及虛擬演播室技術做了闡述，分析了虛擬演播室技術在微課程制作中的優勢和一般步驟，而且簡要說明了虛擬演播室技術在制作微課程的應用現狀和前景。

關鍵詞：虛擬演播室；虛擬演播室技術；微課程；現代遠程教育

1 引言

微課視頻目前是一種重要的網絡課程視頻呈現形式，其實質是低成本、精品化、生成式、可廣泛共享的在線微課程。來自各地的學習者都可以隨時觀看、線上線下交流。所以，我們如何更好的制作它成了一個重要的課題，以及它未來的發展前景也是教育者所備受關注的事情。隨著虛擬演播室技術的廣泛應用，為微課程視頻的制作迎來了新的里程碑，所以，如何使用虛擬演播室技術制作出更高質量的微課程成為了一個新的技術研究熱點。

2 虛擬演播室及虛擬演播室技術

虛擬演播室是虛擬現實技術和傳統的色鍵摳像技術相結合的產物[1]。它的實質是攝像機現場拍攝創設人員的實景畫面與計算機的3D虛擬場景進行數字化的實時合成，使創設人員與3D虛擬背景能夠同步變化，從而實現兩者的融合，以合成較為完美的畫面。虛擬演播室的優勢在于制作成本低，制作周期短，在微課程制作中克服了傳統布景不宜隨便改變、挪動性差、場地費用高且不能被重復利用的不足，也節約了大量的人力、物力資源。它可制作出現實中本不存在的或難以制作的虛擬三維場景，能夠制作出真實演播室無法實現的效果。攝像機可以從全方位進行拍攝，使創設人員在很大程度上擺脫了時間、空間和道具制作方面的限制，獲得了更大的創作的想象空間，能夠以低成本產生非凡的視覺效果。它也解決了傳統演播室摳像失真的問題，例如在普通演播廳中電視節目制作或新聞節目的錄制中，看上去人物實景和背景沒有“景深”完全就是二維場景，視覺上不能夠很好的呈現出虛擬3D效果，缺乏真實性。而采用同步跟蹤技術的虛擬演播室中，可將攝像機的運動參數轉變成電信號，通過計算機的運算，對虛擬場景的相應參數進行調整，實時生成與前景聯動的背景信號，因此，合成后的前景與背景看上去是一起運動的[2]。

虛擬演播室技術在微課程制作中顯得尤為重要，其一攝像機跟蹤技術是虛擬演播室中一項關鍵技術，它通過獲取計算機在演播室中的實際位置參數，從而判斷攝像機、創設人員、計算機虛擬場景之間的相對位置關系，來實現真實的人物拍攝場景與計算機3D虛擬場景的完美融合。計算機3D虛擬場景的設計，它與普通的電視節目制作和三維動畫制作不同，虛擬演播室技術更加強調制作的現場感和實時性。用計算機建立三維場景幾乎不受現實的限制，因此，創作人員得以在節目需求的基礎上根據想象自由發揮。真實場景的大小及其布局上都很隨意，不受約束，只要設計恰到好處，就可以制作出令我們滿意的的三維場景。在三維場景中，創設人員不僅可以隨意走動，并且能在虛擬環境中做出“飛行”等生活中難以實現的動作，場景中的虛擬物體可以實時地移動，計算機也能夠實時處理外部視頻源和音頻源送來的視頻信號和音頻信號。其二色鍵技術有了更高的要求，為了將實景拍攝畫面和3D虛擬背景很好地合在一起，要求色鍵具有縱深方向的信息，即虛擬攝像機到每個像素的距離，也被稱之為深度鍵。在傳統的摳像技術的基礎上增加了深度鍵，可以讓表演者處在虛擬場景的正確位置中，這樣表演者可以走到虛擬物體的前面、 后面或處于虛擬物體的內部，甚至可以穿過虛擬物體，給觀眾真實的距感，與傳統色鍵相比，用深度鍵摳像的效果更自然和逼真[3]；其三燈光技術，燈光對于微課程的制作的拍攝中也有決定性作用，所有光色必須保證創設人員面目、身體各部位燈光均勻、無陰影，避免出現拍攝中的“陰陽臉”，還要注意把握人員主體與藍箱背景之間布光的比例，以適應色鍵器摳像的技術要求。它與傳統的“三點式布光”有所變化，處理好拍攝過程中的布光問題和現場真實燈光與虛擬系統生成的場景光效之間的協調，可增加虛擬三維場景的真實感。其四實時合成技術，這一技術的應用使得微課程制作實現了邊錄制邊制作的效果，與傳統演播室相比，節約了時間、人力、物質資源等。對于此技術在微課程的制作以及其它方面的應用，無疑使得虛擬演播室技術迎來了新的挑戰與機遇。

3 虛擬演播室技術在微課程制作中的優勢

虛擬演播室技術的誕生給了微課視頻制作一個優秀的選擇，也是微課適應互聯網+的重要體現，更是利用先進的視頻技術對微課課程進行再創作、從而推動優質教學資源的開發與傳播[4]。虛擬演播室技術的引用，使得微課視頻的質量有了根本性的提高，實現了講授知識點更加具體，教學目標更加明確，學習環境更加逼真，而且增強了師生之間的互動性、導向性，不僅體現微課短小精悍的特點，也大大提高了學習效率。

在虛擬演播室中，授課教師與技術人員充分溝通后，可以對所講內容結合教師的語言進行設計，這其中對教師的“表演能力”有一定的要求，教師在不同教學內容的動作設計下，需要有不同的肢體語言，此時，虛擬技術可以任意改變后方的背景場景，這樣一來，微課視頻可以增強視覺感官體驗和視覺傳播效果，強化了對教學內容的直觀感受，并且不同課程可以變換不同的場景來豐富演播室的表現形式，是使得畫面富于變化，學習情境充分發揮良好的作用，教師的授課方式十分靈活，不但可以激發學習者的興趣、提高學習的效率，還有助于提高微課視頻的現場感和真實性，有效保持學習者的注意力，增強課程的傳播效果。學習者可以更好更快速地吸收知識，掌握學習內容，發揮想象力和創造力，從而使學習者能夠身臨其境，融入學習情境，提高學習效率。對于教師來說，虛擬演播室技術讓教師展開“表演”能力，結合多媒體課件，把教學內容更直觀、豐富的展現在學生面前，提高教學質量；對學生而言，虛擬演播室技術提高了注意力和吸引力，讓學生積極思考，有助于達成線上學習和課下自學的目的，優化了教學過程[5]。對于操作類的微課課程，也可以通過虛擬場景再創設，將教學內容直觀的表現在學生面前，摒棄了傳統教學的板書時間，同時也彌補了教師通過口頭表達讓學生對教學內同不理解的缺點，而是讓板書“動”起來，充分調動學生的學習積極性，進一步增強了課堂的密度和效率，使得課堂氛圍更加具有趣味性和生動性。

例如：在虛擬演播室中制作一個課程---循環結構程序設計，整個過程中，第一步：主講教師對教學內容及教學目標進行分析設計，確定教學重難點等，制作人員也要對內容較為熟悉，這樣才能更好的達到教學效果；第二步：主講教師在虛擬演播廳中通過多次練習教學姿態，包括語言表達和肢體表達，來提高自身的“表演”能力。第三步：設計人員與制作人員一起協商共同建立拍攝實景地和3D虛擬場景。其中包括燈光的布置，攝像機位的布置，虛擬場景的選定等。第四步：實時拍攝制作及合成輸出微課程。拍攝時需要制作人員和主講教師有高度的默契感，對主講教師的要求比較高，在輸出合成時，對視音頻同時進行處理，視頻動態碼流率的最高碼率不高于2000Kbps，最低碼率不得低于1024Kbps；音頻采樣率48KHz，音頻碼流率128Kbps（恒定），雙聲道，并做混音處理。這樣才能高質量的完成微課程的制作。

4 虛擬演播室技術在微課程制作中的應用現狀及前景

隨著虛擬演播室技術的豐富性、多元性逐漸被公眾認可，虛擬演播室在教育領域中的應用，越來越引起了全國各高校的青睞。很多高校已經完成了虛擬演播室的建設，而且已經應用到了教學中，開設相關課程；虛擬演播室技術在微課程制作中也很廣泛。例如：在全國高校微課教學比賽中，很多教師就是運用虛擬演播室制作出的微課程，并在比賽中取得優異成績。在“中國大學慕課”的課程中也有很多課程是在虛擬演播室中制作完成的，足以說明虛擬演播室技術已經日趨完善，運用前景很好。通過虛擬演播室來制作微課程的優勢有：成本低、周期短、效率高、場地靈活。它不僅擺脫了傳統教學的古板性，也解決了傳統色階摳像技術摳像不干凈的缺點。現如今，隨著社會不斷進步，我們的虛擬演播室也逐漸被“便攜式”化，虛擬演播室可以隨時搭建，隨時應用，從而虛擬演播室技術在微課程制作中將會更加廣泛。另外，隨著我國現代遠程教育的發展，課程教學中出現了一些質量問題。例如：一種是傳統教學模式——課堂教學模式，它存在時空局限性；一種是課堂教學和網絡教學結合的模式，它存在網絡課程質量、如何結合、教學效果如何等問題；另一種是師生在時空上分離，通過網絡視頻、直播或多媒體光盤授課的模式。這種模式對網絡視頻課程的質量要求極高。如果引用虛擬演播室中制作的微課程，教學效果一定會有質的變化。所以，展望未來，虛擬演播室技術在微課程制作中的應用不僅是微課程制作環境創設的突破口，也將會成為今后微課程傳播研究的主要方向。為了適應世界發展趨勢，如何更好地運用這方面的新技術為微課程制作以及教學和科研發揮積極作用是值得我們研究的新方向、新方法。同時，也會為我國現代遠程教育的發展添上濃墨重彩的一筆。

參考文獻

[1]李蓉，趙剛，陳迪.虛擬演播室的教育運用[J].教育信息化，2006（2）：60-63.

[2]王士勇，羅虹.虛擬演播室在教學中的應用研究[J].西北醫學教育 ，2009（02）：370-370.

[3]鄭翔.虛擬演播室技術特點及應用[J].有線電視技術，2011（06）：68-71.

[4]蘇挺超，陳陽鍵.淺談虛擬演播室在微課制作中的應用[J].電腦知識與技術，2016（17）：202-203.

[5]姜楠.虛擬演播室技術在微課視頻制作中的運用[J].軟件導刊，2016（2）：92-93.