基于OBS開源軟件的實時摳像錄制系統(tǒng)搭建

陳中全 梁秋遠（通訊作者） 廣西中醫(yī)藥大學

●引言

在信息化教學的大背景下，微課的出現(xiàn)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(yōu)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(tǒng)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(xié)議構建實時摳像錄制系統(tǒng)可較好地解決上述問題，本系統(tǒng)搭建只需要簡單的設備和軟件設置即可實現(xiàn)摳像式微課的錄制，并能夠實現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)

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(xiàn)各信號源的顯示比例大小調整和切換，通過RTMP（實時消息協(xié)議），可以將主輸出畫面發(fā)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(tǒng)接入便利，具有高穩(wěn)定性、安全性和私有性，能高并發(fā)、低延時和穩(wěn)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(wǎng)上實現(xiàn)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(yōu)化以保持時碼和幀同步，實現(xiàn)低延遲傳輸。同時，其核心部分是以軟件化的形式來實現(xiàn)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(fā)，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(xié)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(tǒng)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?shù)搅硪慌_計算機進行同步摳像合成。

●系統(tǒng)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(xiàn)場實時監(jiān)看。

系統(tǒng)搭建如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構建

2.系統(tǒng)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(jù)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(shù)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(shù)量比較多，容易保留更多的細節(jié)，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(qū)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?？墒褂妙I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(tǒng)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(wǎng)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(xiàn)在對色彩溢出抑制及蒙版邊緣的細微調節(jié)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(shù)

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(jù)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?shù)闹髦v人PPT課件是分別獨立的，并且可以在場景區(qū)任意調節(jié)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(xiàn)想要的各種摳像效果，常見的呈現(xiàn)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(tǒng)實現(xiàn)了用較為簡單的方法制作摳像式微課，還可以實時合成監(jiān)看，方便主講人實時調整狀態(tài)，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(yōu)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。