鍵控技術(shù)在教學(xué)視頻資源建設(shè)中的應(yīng)用

四川廣播電視大學(xué)　劉迪昱

【摘　要】　教學(xué)視頻資源建設(shè)中，利用鍵控技術(shù)能夠滿足視頻合成的多種特殊要求并能降低成本。通過(guò)分析鍵控技術(shù)在視頻資源創(chuàng)作中的應(yīng)用，并結(jié)合教學(xué)視頻建設(shè)實(shí)踐中的問(wèn)題，探索出教學(xué)視頻資源建設(shè)中使用鍵控技術(shù)進(jìn)行視頻摳像及合成的一套方法。鍵控技術(shù)的應(yīng)用有助于遠(yuǎn)程教學(xué)中視頻資源的建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】　鍵控技術(shù)；教學(xué)視頻；資源建設(shè)

一、前言

近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，全球正經(jīng)歷著數(shù)字化的變革，計(jì)算機(jī)技術(shù)也逐漸進(jìn)入了影視創(chuàng)作與制作領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)逐步取代了許多原有的價(jià)格極端昂貴的專(zhuān)業(yè)的影視設(shè)備，影視制作與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合到了一起，它的出現(xiàn)為影視制作人員開(kāi)辟了新的創(chuàng)作領(lǐng)域，并提供了強(qiáng)大的制作手段。

在教育領(lǐng)域中，教學(xué)資源建設(shè)是一個(gè)很重要的目標(biāo)，視頻教學(xué)資源主要由教育機(jī)構(gòu)自身制作和錄制，環(huán)境、布景和場(chǎng)地的經(jīng)費(fèi)投入相對(duì)有限，而鍵控技術(shù)正好滿足了這種需求，其有效利用現(xiàn)有演播室資源、降低搭建布景成本、豐富表現(xiàn)形式手段、使制作者擁有更大的想象空間和創(chuàng)作空間等優(yōu)點(diǎn)。

二、鍵控技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)視頻資源中的作用

在視頻教學(xué)資源中，計(jì)算機(jī)技術(shù)與實(shí)拍視頻合成有多種不同的手法。最常見(jiàn)的是鍵控技術(shù)，又稱(chēng)摳像。“摳像”一詞是從早期電視制作中得來(lái)的，英文稱(chēng)為“key”，意思是吸取畫(huà)面中的某一種顏色作為透明色，將它從畫(huà)面中摳去，從而使背景透出來(lái)形成多層畫(huà)面的疊加。這樣在室內(nèi)拍攝的人物經(jīng)摳像后與各種景物疊加在一起，形成神奇的藝術(shù)效果。如：普通人能夠行走在太空中，能夠在海洋中傲游，能夠在火中穿梭，魚(yú)在陸地上行走；真人明星與動(dòng)畫(huà)明星同臺(tái)獻(xiàn)藝、創(chuàng)造另一個(gè)“自己”。這些神奇的景象在現(xiàn)實(shí)生活中不可能實(shí)現(xiàn)，但依靠鍵控技術(shù)就能夠?qū)⒁恍o(wú)法或不能同時(shí)拍到一起的影像元素最終合進(jìn)鏡頭畫(huà)面中。鍵控技術(shù)在某種程度上成就了夢(mèng)工廠的輝煌。

為了達(dá)成此目的，教師只需要在搭建為藍(lán)背景或綠前景里的演播室講授，為了確保拍攝素材達(dá)到最好的色彩還原度，最好使用標(biāo)準(zhǔn)的純藍(lán)色（PANTONE2635）或純綠色（PANTON354），然后再利用鍵控技術(shù)將這些藍(lán)色摳除掉，再與需要的背景疊加到一起，形成所需要的最終畫(huà)面。

（1）利用鍵控像技術(shù)更換教學(xué)視頻背景，降低制作成本。在制作教學(xué)視頻資源時(shí)，有可能同時(shí)制作多門(mén)課程。由于演播室的場(chǎng)景必須要與教學(xué)視頻資源的內(nèi)容相符合，制作每門(mén)課程所需的演播室場(chǎng)景理應(yīng)不同，理論上每門(mén)課程都要有一個(gè)演播室，但是我們只需要布置一個(gè)四周為藍(lán)布或綠布的演播室就行了，利用鍵控技術(shù)更換各種利用計(jì)算機(jī)制作的背景。

（2）把現(xiàn)場(chǎng)拍攝移至演播室拍攝，同期錄音，減少了后期制作配音對(duì)口型的麻煩。例如,在錄制《英語(yǔ)》、《日語(yǔ)》等語(yǔ)言類(lèi)方面的課程中，包括臥室、書(shū)房、教堂前、醫(yī)院、廚房、公園等很多場(chǎng)景，如果都在現(xiàn)場(chǎng)拍攝的話，后期配音工作量大而且麻煩。我們利用鍵控技術(shù)就避開(kāi)了這一難題。

（3）把外景及異國(guó)他鄉(xiāng)的景物移至演播室,可以獲得我們無(wú)法去現(xiàn)場(chǎng)拍攝的場(chǎng)景。例如，當(dāng)教師講授《旅游文化》時(shí)介紹“紐約”、“巴黎”等國(guó)外風(fēng)土人情時(shí)，我們只需要在演播室的錄制聲音，利用鍵控技術(shù)來(lái)更換所講授到的風(fēng)土人情的圖片或視頻。

（4）課程內(nèi)容的表現(xiàn)更形象，生動(dòng)。如表現(xiàn)宏觀天體與微觀世界、抽象的科學(xué)技術(shù)原理。這些視頻教學(xué)資源可以巧妙地運(yùn)用動(dòng)畫(huà)，在表現(xiàn)力上增添可視性和趣味性，吸引學(xué)生的注意力，進(jìn)而生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前。學(xué)生通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多元感官，不僅可以形象、生動(dòng)地看見(jiàn)和聽(tīng)見(jiàn)各種知識(shí)，而且可以想象憑眼睛無(wú)法看到、憑觀察難于理解的自然和社會(huì)現(xiàn)象。最后只需利用鍵控技術(shù)將二維或三維動(dòng)畫(huà)與實(shí)拍畫(huà)面融合在一起就可以了。

（5）在操作性很強(qiáng)的實(shí)踐課程更具有優(yōu)勢(shì)。如機(jī)械操作類(lèi)、農(nóng)業(yè)種植類(lèi)、美術(shù)類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)、電子類(lèi)等課程，它能夠直觀、形象，能很快地傳遞實(shí)驗(yàn)信息。特別是通過(guò)運(yùn)用特寫(xiě)、大特寫(xiě)、顯微攝像等方式，學(xué)生在親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前能很好地接受到實(shí)驗(yàn)的信息。對(duì)一些相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，只要準(zhǔn)備充分，拍制一段實(shí)驗(yàn)過(guò)程比用計(jì)算機(jī)制作相同內(nèi)容的課件要省時(shí)得多。最后只需要利用鍵控技術(shù)將視頻背景更換就行了。

三、鍵控技術(shù)在教學(xué)視頻資源的應(yīng)用實(shí)踐After Effects CS4當(dāng)中最常用的鍵控工具主要有：

（1）Color Difference Key 是將前景根據(jù)所選的摳像底色分成A、B兩層，這兩部分疊加后生成A lpha層，通過(guò)使用吸管工具選擇A、B兩層的黑色(透明)與白色（不透明），完成最終的摳像效果，這種摳像方式可以較好地還原均勻藍(lán)底或綠底上的煙霧、玻璃等半透明物體。

（2）Color Key可以摳除與摳像底色相近的顏色，在Color Key中只可以選擇一種顏色進(jìn)行摳除。對(duì)于非常簡(jiǎn)單的摳像可以用它。

（3）Color Range可以按照RGB、Lab或YUV的方式對(duì)一定范圍內(nèi)的顏色進(jìn)行選擇，這種摳像效果常用于藍(lán)底或綠底顏色不均勻時(shí)的摳像。

（4）Difference Matte是一種從兩個(gè)相同背景的圖層中將前景摳出的方法，這種摳像方式要求背景最好是圖片，前景是用三腳架在同一位置穩(wěn)定拍攝的鏡頭，使用價(jià)值不是很大。

（5）Extract可以根據(jù)亮度范圍來(lái)進(jìn)行摳像，這種摳像方式主要用于白底或黑底情況下的摳像，同時(shí)還可以用于消除鏡頭中的陰影。

（6）Inner/Outer Key 摳像效果需要先在前景中大致定義包含需要保留的物體的閉合路徑和需要摳除部分的路徑，這些路徑的模式都要設(shè)為None、Inner/Outer Key，可以根據(jù)這些路徑自動(dòng)對(duì)前景進(jìn)行摳像處理。

（7）Linear color Key是一種針對(duì)顏色的摳像處理方式。

（8）Luma Key是一種根據(jù)亮度進(jìn)行摳像的工具，它通常用來(lái)帶暈光的物體進(jìn)行摳像。

（9）Keylight是一個(gè)屢獲殊榮并經(jīng)過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證的藍(lán)綠屏幕摳像插件。Keylight易于使用，并且非常擅長(zhǎng)處理反射、半透明區(qū)域和頭發(fā)。由于抑制顏色溢出是內(nèi)置的，因此，摳像結(jié)果看起來(lái)更加像照片，而不是合成。下面以案例重點(diǎn)介紹此插件：

1）對(duì)一個(gè)藍(lán)色視頻的背景摳像（素材來(lái)源于Adobe A fter Effects高手之路，李濤編著，人民郵電出版社），如圖1所示。

圖　1

2）對(duì)此視頻應(yīng)用于effects>Keying>Keylight，如圖2所示。

圖　2

3）在Screen Clour欄中選擇滴管工具，在Comp窗口的藍(lán)色部分單擊，吸取減去顏色。

4）在View下拉列表中選擇Combined Matte，以蒙版方式顯示圖像，觀察蒙版可以發(fā)現(xiàn)，白色表示不透明區(qū)域，黑色表示透明的區(qū)域，灰色是半透明區(qū)域，如圖3所示。

圖　3

5）調(diào)整參數(shù)Screen Gain，該參數(shù)控制摳像時(shí)有多少顏色被移除產(chǎn)生蒙版和Screen Balance，該參數(shù)控制色調(diào)的均衡。

6）展開(kāi)Screen Matte，調(diào)節(jié)Clip Black（控制圖像的透明區(qū)域）參數(shù)和Clip White（控制圖像的不透明區(qū)域）參數(shù)。

7）調(diào)整 Screen Pre-blur（控制摳像的邊緣產(chǎn)生柔化的效果）參數(shù)和Screen Softness（控制摳像的邊緣產(chǎn)生柔化的效果）。

8）使用鋼筆工具建立垃圾遮罩，如圖4所示。

圖　4

9）最終效果如圖5所示。

圖　5

四、不同情況視頻的鍵控方法

摳像的方法和工具有很多，根據(jù)不同情況的視頻素材作一個(gè)簡(jiǎn)單總結(jié)：

（1）素材的背景色相對(duì)單一，主要以藍(lán)色或綠色背景為主，同時(shí)具有相對(duì)平穩(wěn)的亮度建立一個(gè)如橙色固態(tài)層為參考背景，對(duì)素材使用某一個(gè)色鍵如顏色差值鍵、顏色鍵等，通過(guò)參數(shù)設(shè)置被摳像對(duì)象的鍵控方位，如果有鍵控時(shí)殘留色彩，可使用溢出控制器消除，使用遮罩堵塞工具effects>Matte>Simple Choker對(duì)蒙版進(jìn)行收縮或擴(kuò)展，使用色彩平衡工具調(diào)節(jié)顏色，最后根據(jù)素材，使用鋼筆工具建立垃圾遮罩。

（2）素材的背景色相對(duì)復(fù)雜，除主色調(diào)藍(lán)色或綠色背景外還包含多種色彩，同時(shí)又沒(méi)有相對(duì)平穩(wěn)的亮度背景，首先選擇顏色范圍鍵控工具，結(jié)合溢出控制器和鋼筆工具建立垃圾遮罩。

（3）在亮度偏暗或黑色的區(qū)域，Extract抽取鍵控根據(jù)指定的一個(gè)亮度范圍來(lái)產(chǎn)生透明，亮度范圍的選擇基于通道的直方圖，抽取鍵控適用于以白色或黑色為背景拍攝的素材，或者前、后背景亮度差異比較大的情況，也可消除陰影,首先使用抽取鍵控，調(diào)節(jié)它的閾值，再細(xì)微調(diào)節(jié)容差和邊緣羽化，基本上可以扣去絕大部分的黑色或偏暗區(qū)域完成摳像。

（4）多細(xì)節(jié)要求高，如剔除背景留下人物同時(shí)保留發(fā)絲細(xì)節(jié)，這種情況該Inner/outer Key工具上場(chǎng)了，首先使用鋼筆工具繪制一個(gè)頭發(fā)外輪廓的mask1，再用鋼筆工具繪制一個(gè)頭發(fā)內(nèi)輪廓mask2，為素材添加Inner/outer Key鍵控，將maskl分配給Background，用于定義圖像中鍵出像素的范圍，mask2分配給Foreground，用于定義圖像中保留像素的范圍。系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)外mask路徑進(jìn)行比較像素差異，完成鍵出人物，如果圖像更加復(fù)雜，可以繪制多個(gè)mask并在Additiona1 Foreground和Additiona1 Background 中進(jìn)行添加，同時(shí)可調(diào)整Edge和Threshold的參數(shù)可分別控制鍵出區(qū)域邊界的羽化度和鍵出邊緣的閾值，最后結(jié)合溢出控制器。

五、結(jié)束語(yǔ)

鍵控技術(shù)是一個(gè)很復(fù)雜的技術(shù)工程，利用鍵控技術(shù)制作的課程視頻結(jié)果的好壞不僅依賴(lài)于對(duì)鍵控工具的選取，必須根據(jù)最終所要實(shí)現(xiàn)的效果特點(diǎn)選擇有針對(duì)性地鍵控方式，然后合理安排鍵控流程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，甚至包括素材的拍攝獲取及最終的顏色控制，這樣才能得到效果最佳的視頻課程資源。鍵控技術(shù)是制作視頻課程資源中至關(guān)重要的特技手段之一。隨著遠(yuǎn)程教育對(duì)視頻課程需求越來(lái)越大，使得鍵控技術(shù)的作用越來(lái)越突出，鍵控技術(shù)將在視頻課程資源建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

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