崔學(xué)

摘要：當前，疫情防控形勢復(fù)雜，線上教學(xué)已經(jīng)成為特殊時期的新常態(tài)。在長期的網(wǎng)絡(luò)授課實踐過程中，多數(shù)教師已經(jīng)能夠熟練運用各種線上教學(xué)軟硬件。此時，很多教師已經(jīng)不滿足于當下取得的成績，更清晰的音畫呈現(xiàn)，更立體的細節(jié)演示，更豐富的技術(shù)手段成了老師們追求的目標。該文主要針對線上教學(xué)中聲音系統(tǒng)、真人出鏡和虛擬直播間建設(shè)等方面的一些問題進行探討。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué)??語音降噪??麥克風音量??真人出鏡??綠幕摳像??虛擬直播間

中圖分類號：G421?文獻標識碼：A

Analysis?of?the?Construction?of?the?Virtual?Live?Broadcasting?Room?for?Personal?Online?Teaching?of?Biology

CUI??Xue

（Heilongjiang?Agricultural?Engineering?Vocational?College，?Harbin，?Heilongjiang???Province，?150025?China）

Abstract：?At?present，?the?situation?of?epidemic?prevention?and?control?is?complex，?and?online?teaching?has?become?a?new?normal?in?a?special?period.?In?the?long-term?practice?of?online?teaching，?most?teachers?have?been?able?to?skillfully?use?all?kinds?of?online?teaching?software?and?hardware.?At?this?time，?many?teachers?are?no?longer?satisfied?with?the?current?achievements，?and?clearer?audio-visual?presentation，?more?three-dimensional?detail?demonstration?and?richer?technical?means?have?become?the?goals?pursued?by?teachers.?This?paper?mainly?discusses?some?problems?in?online?teaching，?such?as?the?sound?system，?live?appearance?and?the?construction?of?virtual?live?broadcasting?rooms.

Key?Words：?Online?teaching;?Voice?noise?reduction;?Microphone?volume;?Live?appearance;?Green?screen?matting;?Virtual?live?broadcasting?room

在線上教學(xué)比重大幅度增加的當下，如何基于廣大教師的現(xiàn)實情況，自費建設(shè)成本低、效果好、操作簡便、且具備一定便攜性的個人線上教學(xué)系統(tǒng)，已成為一個迫切的問題。下面，筆者就個人在此方面形成的一些經(jīng)驗，與大家進行交流分享。

1聲音系統(tǒng)

1.1功能說明

聲音幾乎是教師上課時最重要的知識傳播載體，音量小、噪音大、或者外界聲音信息傳入，從心理學(xué)上講，任何一點聲音干擾都會造成無意注意，分散學(xué)生們好不容易集中起來的注意力?？v使課件再精美，課程設(shè)計再巧妙，傳播知識的效率都會大打折扣。

疫情期間線上授課的地點幾乎都是在家里，外部噪音難以干預(yù)。還有電腦風扇本身的噪音，怎么也消除不掉的電流聲，嚴重影響聲音效果。另一種廣泛存在的現(xiàn)象是，即使把所有能設(shè)置的地方都調(diào)到最大，學(xué)生還是反映音量小、聽不清，開啟聲音增強，語音大了，噪音也被加倍放大。換專業(yè)麥克風，音量小的問題也無法解決。目前可以搜到的解決方案中，不僅需要外置聲卡、專業(yè)話放，還需要重新裝修房間滿足聲學(xué)環(huán)境要求。其成本之高，讓老師們難以在家中實現(xiàn)。下面，介紹一下最適合教師上課的低成本聲音解決方案。

1.2硬件準備

首先了解一下麥克風的種類，常見的有鋁帶麥、動圈麥、電容麥。其中鋁帶麥克風誕生較早，已逐漸退出市場。動圈麥靈敏度低，演唱會、KTV常用。電容麥靈敏度高，可細分為振膜電容麥和駐極體電容麥。前者音質(zhì)好，價格貴，多用于電臺、錄音棚；后者音質(zhì)稍差，勝在價格低、體積小，手機、筆記本電腦機身自帶的都是駐極體麥克風[1]。

話筒的任務(wù)就是收集聲音，靈敏度低，環(huán)境噪音和人聲收錄的都少，靈敏度高，人聲收錄好，環(huán)境噪音收錄的也多。想提高人聲、降低噪音，只有兩種方法，一是讓麥克風離嘴盡可能的近，并大聲說話，讓人聲蓋過噪音；二是讓環(huán)境盡可能安靜，從源頭上消除噪音。演唱會沒辦法安靜，只能使用低靈敏度的動圈麥，盡量少收音。電臺有專業(yè)的隔音吸音裝修，主持人離麥也很近，所以可以盡情使用超高靈敏度的大振膜電容麥，讓聽眾聽到聲音的全部細節(jié)。

但無論哪種方式，都無法解決音量的問題。聲音進入電路的信號本身就是很弱的，要想獲得大音量必須借助聲卡和話筒放大器的物理信號增益功能，信號增益對人聲和噪音是一視同仁、等量放大的。而且專業(yè)的聲卡和話放價格非常昂貴。

綜上，從原理上來看，任何一種麥克風在硬件功能上都無法提高人聲降低噪音，也無法獲得大音量。在低成本解決方案中，想要獲得高人聲低噪音的清晰音質(zhì)只有兩方面可以入手，一是讓麥克風離嘴盡可能的近，二是利用軟件進行音量虛擬增益放大和虛擬降噪[2]。

在麥克風選擇上，不建議購買太貴的專業(yè)麥克風，可以選擇USB電容麥、USB接頭領(lǐng)夾麥，前者音質(zhì)相對好，后者更便攜。這些麥克風便宜的幾十塊，最貴不過幾百元。盡量選擇USB接口設(shè)備，因為3.5毫米圓頭接口的麥克風直接插在電腦上會有嗞嗞的電流噪音。由于上課時需要手寫板書、打字，有些老師還需要有手勢演示，麥克風還要盡量靠近嘴，所以擺在桌面上是很不方便的。如果使用體積較大的USB電容麥，建議配懸臂麥克風支架，把麥克風吊起來，這樣不影響雙手的動作。領(lǐng)夾麥直接夾在衣領(lǐng)或者胸前就可以。這兩種方案都可以縮短麥克風和嘴的距離。如上課時手部動作較少，自帶虛擬降噪的USB電腦桌面麥也是一個不錯的選擇。

不建議選購無線麥克風，一是聲音會有延遲，二是上課中途電量不足容易造成教學(xué)事故。尤其是藍牙耳機，再好的藍牙耳機與電腦的適配性都是存在問題的，會存在語音延遲、信號不穩(wěn)定、輸入和輸出無法同時使用等各種問題。

1.3?操作指南

準備好硬件后，還需要用軟件對聲音進行放大增益和降噪。和手機攝像頭的虛擬變焦比不過專業(yè)相機長焦鏡頭原理一樣，聲音的虛擬增益是無法和話放的物理增益相比的，同時虛擬降噪會消除掉一定波長頻率的聲音，音質(zhì)會有一定損失[3]。但環(huán)境、設(shè)備、發(fā)音標準程度都是一般水準，就像水桶原理，其他板都不長，所以降噪帶來的音質(zhì)損失也不會有太大影響。只要能讓學(xué)生清晰無干擾的聽到授課內(nèi)容，就達到了最終目的。

多數(shù)系統(tǒng)中，在屏幕右下角的小喇叭圖標處，依次點擊：右鍵—錄音設(shè)備—麥克風—右鍵—屬性，即可調(diào)出麥克風音量選項卡，在這里將麥克風的音量調(diào)到100。有些系統(tǒng)會帶有麥克風加強選項，可以選擇+10?dB、+20?dB、+30?dB，數(shù)值越大，音量增強的越多，但通常加到20?dB，噪音就會非常大。還有些系統(tǒng)在選項卡里可以找到噪音抑制、回聲消除等選項。勾選對應(yīng)項可以使音質(zhì)得到一定程度改善，但效果并不理想。

由于系統(tǒng)自帶聲音放大和噪音抑制效果較差，甚至有些電腦系統(tǒng)和麥克風沒有這類功能選項，所以需要安裝軟件EqualizerAPO及其librnnoise_vst降噪插件。此軟件及插件在搜索引擎就可以搜索到，找到后把它下載到電腦上。為保證音質(zhì)，在安裝軟件前，要先將聲音選項卡中的麥克風音量調(diào)到100，麥克風加強調(diào)到0，取消噪音抑制的勾選。

找到下載的安裝包，雙擊，按照提示進行安裝，此過程中需要記住安裝軟件的具體位置，通常為“C：＼Program?Files＼EqualizerAPO”。安裝完成后，軟件會提示選擇正在使用的設(shè)備，選項卡Playback是音箱耳機等輸出設(shè)備，Capture?devices是麥克風等輸入設(shè)備，在這兩個選項卡中選擇正在使用的即可。如果不清楚正在使用哪一個，到屏幕右下角小喇叭處，右鍵分別查看播放設(shè)備和錄音設(shè)備，列表內(nèi)有綠色勾選的即為當前使用設(shè)備。安裝完成后，軟件會提示重啟電腦，此時先不要重啟。把安裝包內(nèi)VST文件夾內(nèi)的文件librnnoise_vst右鍵復(fù)制，然后打開軟件安裝位置內(nèi)的VSTPlugins文件夾（通常為“C：＼Program?Files＼EqualizerAPO＼VSTPlugins”），將librnnoise_vst粘貼到此處。

完成后返回到上一級EqualizerAPO文件夾，在文件Editor.exe上，點擊右鍵—發(fā)送到—桌面快捷方式，可方便今后隨時設(shè)置。此時，重啟電腦。

重啟后，雙擊桌面上的Editor圖標，打開軟件，在窗口中間上方Device下拉列表內(nèi)，選擇當前使用的麥克風。點擊下方空白窗口內(nèi)的綠色加號，選擇Basic?filters—Preamp（Preamplification），即成功設(shè)置麥克風音量增益功能，可通過右側(cè)的旋鈕或數(shù)值調(diào)整音量增大幅度，通常調(diào)到15?dB至20?dB之間即可。

再次點擊綠色加號，選擇Plugins—VSTplugin，在創(chuàng)建的選項卡上找到“Options”，點擊它左側(cè)的方塊小圖標，在彈出的窗口內(nèi)選擇上文提到的librnnoise_vst插件粘貼位置（通常為“C：＼Program?Files＼EqualizerAPO＼VSTPlugins”），雙擊文件librnnoise_vst，即可成功實現(xiàn)降噪功能。成功設(shè)置后，關(guān)閉軟件即可，每次開機也無須重新設(shè)置（如圖1）。

依托EqualizerAPO軟件的強大功能，可以得到十分滿意的音量和非常好的人聲清晰度。同時，環(huán)境中的各種噪音，包括近距離的鼠標鍵盤敲擊聲音都能得到良好的屏蔽。經(jīng)過筆者的親身測試，隔壁裝修的電鉆聲音都能得到大幅衰減，完全不影響上課。EqualizerAPO軟件的硬件容忍度也非常高，如果預(yù)算有限，麥克風的選擇也可以不限于前文所提到的幾種類型，十幾元的3.5?mm圓頭接口耳機話筒也能獲得較滿意的音質(zhì)。

2虛擬直播間

2.1功能說明

在線下授課過程中，教師的神態(tài)、表情、動作，都是課堂的有機組成部分，在提高學(xué)生注意力、輔助知識理解等方面有著不可替代的作用。然而線上授課時，即使老師們開啟攝像頭真人出鏡，由于清晰度、畫面尺寸、人物背景中的無關(guān)事物等各種因素制約，教師的表情神態(tài)和肢體語言傳遞信息的功能也大打折扣[4]。虛擬直播間搭建可有效地營造教師出鏡的現(xiàn)場感，讓學(xué)生獲得身臨其境的聽課體驗，下面就此技術(shù)做一探索。

2.2硬件準備

攝像頭無疑是真人出鏡最重要的設(shè)備之一，教師授課攝像頭應(yīng)力求寫實還原，畫面清晰。筆者這里推薦羅技系列攝像頭，物美價廉的C920已經(jīng)可以滿足大部分老師的需求。如果對畫質(zhì)有較高要求，可升級為C930或C1000。將攝像頭架設(shè)在主顯示器上沿中間即可，高度盡量與眼睛平齊，此角度和位置對營造人物與觀眾的交流感是非常合適的。

為了減少授課背景中的無關(guān)干擾，需要購買綠幕，通過軟件摳圖，僅讓教師人像出現(xiàn)在畫面中。如果授課位置后方有衣柜、窗簾桿或平整墻面，可以將綠幕懸掛起來，購買普通幕布即可，價格大約每平米10元。如果不方便懸掛，可以購買帶邊框支架的背景布，雖然價格稍貴一些，但其自帶落地三腳架不受場地限制，正反兩面紅藍雙色，鋼絲支撐邊框可有效避免背景布褶皺，能夠獲得更完美的摳像效果。綠幕的放置應(yīng)盡量遠離人物，且覆蓋整個畫面背景為宜[5]。

此外，良好的光線也對最終呈現(xiàn)畫面有著至關(guān)重要的作用，準備兩盞家用臺燈或落地燈即可。一盞放置在人物的側(cè)上方，照亮臉部等出鏡部分。此時會發(fā)現(xiàn)人物的影子投射在綠幕上，需要讓另一盞燈照亮幕布，消除陰影。這樣，可使后期摳像人物邊界清晰，無毛邊[6]。如果有更高的需求，可以購買專業(yè)的補光燈。若所處空間自然光線良好，也可不用燈光照明。

2.3?操作指南

所有硬件設(shè)備準備就緒后，需要下載軟件OBS?Studio。這是一款視頻直播錄制軟件，提供了視頻、文本、圖像等的捕獲錄制功能。其以界面簡潔，功能強大，完全免費等特點，深受廣大用戶的喜愛。

下載安裝完成后打開軟件，上方的大窗口為對外輸出的畫面，下方通常有場景、來源、混音器、控件四個小窗口。想要獲得虛擬直播間效果，需要進行一系列設(shè)置。

第一步，添加虛擬直播間背景。點擊“來源”小窗口下方的加號“+”—“圖像”—“確定”—“瀏覽”—“確定”，在電腦里選擇事先下載好的合適的背景圖片，可以是教室或其他房間場景圖片。此時可以在上方大窗口中看到選擇的圖片，用鼠標拖動邊緣的紅框調(diào)整圖片大小和位置，以圖片覆蓋整個背景不露黑邊為宜，如圖2所示。

第二步，添加邊框。和第一步一樣，依然點擊“來源”小窗口下方的加號“+”—“圖像”—“確定”—“瀏覽”—“確定”，在電腦里選擇事先下載好的合適的邊框圖片，可以是電視機或電腦顯示器圖片。再調(diào)整邊框大小，放置在合適的位置。

第三步，添加屏幕分享。點擊“來源”小窗口下方的加號“+”—“顯示器采集”—“確定”—在“顯示器”中選擇“顯示器1”—“確定”，用鼠標拖動邊緣的紅框，調(diào)整屏幕分享畫面的大小和位置，使其處于第二步添加的邊框內(nèi)。

第四步，添加人物畫面。點擊“來源”小窗口下方的加號“+”—“視頻采集設(shè)備”—“確定”—在“設(shè)備”中選擇想用的攝像頭—“確定”，用鼠標拖動邊緣的紅框，調(diào)整攝像頭畫面的大小和位置。在“來源”小窗口內(nèi)，右鍵點擊“視頻采集設(shè)備”—“濾鏡”—在效果濾鏡小窗口下方點擊加號“+”?—“色度鍵”，如果背景布是綠色，則在“關(guān)鍵的顏色類型”?中選“綠色”，其他顏色同理。然后，主要調(diào)整“相似度”和“平滑”兩項，觀察上方窗口，直至人物背景變?yōu)榛疑?，摳圖干凈無毛邊為止，通常默認值即可達到比較好的效果。也可以把平滑調(diào)為0，然后不斷調(diào)整相似度，觀察效果。調(diào)整完畢后點“關(guān)閉”即可。

第五步，啟動虛擬攝像機。想要將設(shè)置好的虛擬直播間畫面應(yīng)用于網(wǎng)課，還需要點擊右下角“控件”小窗口中的“啟動虛擬攝像機”。然后打開授課軟件，如釘釘、騰訊會議等，在其中的攝像頭選項中，選擇OBS?Virtual?Camera，呈現(xiàn)的就是設(shè)置好的虛擬直播間畫面。

這一方法也適用于教師錄制個人微課，只需要將第五步中點擊“控件”小窗口中的“啟動虛擬攝像機”改為點擊“開始錄制”即可。OBS的其他功能也非常強大，能實現(xiàn)非常多樣的教學(xué)場景，各位老師可以自行探索學(xué)習(xí)。

比較遺憾的是，目前釘釘如果不購買會員，攝像頭畫質(zhì)會受到很大限制，清晰度非常差。虛擬直播間畫面中，PPT上的字可能會看不清。此外，像智慧樹這樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是不支持電腦端攝像頭分享的，只能使用屏幕分享功能。

那么，使用屏幕分享功能如何實現(xiàn)高清逼真的真人出鏡效果呢。推薦使用“攝像頭錄像大師”這款免費軟件[7]。下載安裝后，打開軟件，點擊“菜單”—“系統(tǒng)設(shè)置”—“視頻設(shè)置”，在右側(cè)“攝像頭”中選擇要使用的攝像頭，下方的“錄像分辨率”選擇“440×440”，然后點擊“保存”。在軟件窗口畫面點擊右鍵，勾選“窗口永居最前”和“精簡模式”這兩項。這樣就獲得了一個永遠置頂顯示在屏幕上的無邊框攝像頭畫面，無論網(wǎng)課軟件是否支持攝像頭分享，都可以實現(xiàn)人物出鏡功能。

綜上，借助信息技術(shù)，在聲音系統(tǒng)、真人出鏡、虛擬直播間等方面尋求突破，力爭達到更好的線上教學(xué)效果，使學(xué)生獲得不輸線下教學(xué)的體驗，甚至在某些方面勝過線下教學(xué)。隨著技術(shù)的發(fā)展和進步，教師的教學(xué)方法也要與時俱進，豐富的技術(shù)手段不止于融入線上教學(xué)，下一步也要探索將其利用在線下實體教學(xué)中。在廣闊的后疫情時代，打通線上線下的分界線，探索教學(xué)虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

參考文獻

[1] 李芝萱.校園線上教育平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

[2] 高巍，楊根博，蔡博文.高等學(xué)校四種線上教學(xué)模式效果比較研究[J].黑龍江高教研究，2022，40（2）：155-160.

[3] 顧麗愛.開放大學(xué)線上教學(xué)現(xiàn)狀與對策研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2019.

[4] 李克寒，劉瑤，謝蟪旭，等.新冠肺炎疫情下線上教學(xué)模式的探討[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2020，34（3）：264-266.

[5] 李祥輝，林東紅，洪小穎，等.臨床實驗室管理學(xué)課程全線上教學(xué)模式的實踐與探索[J].福建醫(yī)科大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2021，22（2）：72-74.

[6] 陳磊，周楠迪，陳鵬程.適應(yīng)新工科特色的《食品發(fā)酵技術(shù)》線上教學(xué)模式探索與反思[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2022，48（3）：325-330.

[7] 羅振南.三晉理工學(xué)院線上教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2020.