融媒體制作系統(tǒng)中云平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

摘? 要：利用云技術(shù)，西安十四運融媒體制作系統(tǒng)采用“天地一體”的架構(gòu)。通過5G傳輸技術(shù)、云計算技術(shù)、虛擬化超高清非編技術(shù)，實現(xiàn)云上的服務(wù)能力。正是這樣的云端技術(shù)，滿足了因為新冠肺炎疫情而無法來到西安IBC的部分持權(quán)媒體的需求。文章將詳細介紹整個融媒體系統(tǒng)中的云媒體平臺，以及如何通過云平臺實現(xiàn)隨時隨地提供檢索下載編輯能力。

關(guān)鍵詞：第十四屆全運會;新冠肺炎疫情;云媒體平臺

中圖分類號：TP311 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2021）20-0114-05

Design and Implementation of Cloud Platform in Financial Media Production System

—Take the Cloud Media Platform System in the 14th National Games as an Example

RUAN Pingfan

（Fujian Media Group， Fuzhou? 350001， China）

Abstract： Xian 14th National Games financial media production system adopts the architecture of “integration of heaven and earth” through cloud technology. Realize the service capability on the cloud through 5G transmission technology， cloud computing technology and virtualization ultra-high definition non coding technology. It is such cloud technology， meeting the needs of some power holding medias who failed to reach IBC in Xian because of novel coronavirus pneumonia. This paper introduces the cloud media platform in the whole financial media system in detail， and how to provide retrieval， download and editing capabilities anytime and anywhere through the cloud platform.

Keywords： the 14th National Games; novel coronavirus pneumonia; cloud media platform

0? 引? 言

新冠肺炎疫情在世界范圍內(nèi)不斷蔓延，無疑給第十四屆全運會的舉辦帶來了嚴(yán)峻的考驗。就像這次臨近開幕式，福建疫情暴發(fā)，作為持權(quán)轉(zhuǎn)播機構(gòu)之一的福建團隊，無法前往西安進行轉(zhuǎn)播報道工作。這只是疫情這種特殊環(huán)境下的一個小插曲。

這次十四運，福建廣播影視集團的科技文體傳媒中心首次作為承接方，輔助主轉(zhuǎn)播機構(gòu)（HB）完成全運會融媒體制作系統(tǒng)的建設(shè)。讓因為疫情無法來到賽事現(xiàn)場的觀眾身臨其境，隨時隨地欣賞到高品質(zhì)的電視轉(zhuǎn)播，同時也保證因疫情不能來賽事現(xiàn)場的媒體可以無差異地制作播出節(jié)目。此時“云”就更加凸顯出它的優(yōu)勢。力爭打造成為轉(zhuǎn)播標(biāo)準(zhǔn)高、觀賽體驗佳、科技感強的一屆全運會。

本文著重介紹國際廣播電視中心融媒體制作系統(tǒng)的搭建，尤其是收錄后的素材如何通過云端進行分享，如何通過云平臺提供隨時隨地的編輯能力。讓因為疫情不能前往IBC的持權(quán)媒體，仍然可以使用主播機構(gòu)提供的公共信號收錄、傳送、制作等服務(wù)。

1? 融媒體制作系統(tǒng)以及云端系統(tǒng)的設(shè)計

1.1? 融媒體制作系統(tǒng)的設(shè)計

第十四屆全運會融媒體制作系統(tǒng)中包含有國際廣播中心本地系統(tǒng)（以下簡稱IBC本地系統(tǒng)），公有云系統(tǒng)以及邊緣云系統(tǒng)三大系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)互聯(lián)互通，依托于IBC機房本地，西安邊緣云以及公有中心云，5G傳輸鏈路等基礎(chǔ)設(shè)施，通過移動和輕量化外場為終端打造一個智能云邊端協(xié)同的賽事制作系統(tǒng)。系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示。

1.1.1? IBC本地系統(tǒng)

IBC內(nèi)部署了超高清采、編、播、存、傳全套功能的融媒體制作系統(tǒng)。但不同于傳統(tǒng)的制作系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)所有的節(jié)目素材都與云端系統(tǒng)同步。

1.1.2? 公有云媒體系統(tǒng)

為了實現(xiàn)異地用戶的使用，利用云計算、數(shù)據(jù)和存儲資源，在公有云端搭建了云媒體服務(wù)平臺。為各省持權(quán)媒體提供廣域范圍下的云端移動節(jié)目制作支持。

1.1.3? 邊緣云系統(tǒng)

同時在邊緣云中虛擬化部署IBC本地的融媒體制作系統(tǒng)雙活后臺服務(wù)的備份系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)本地系統(tǒng)后臺宕機，IBC內(nèi)部所有服務(wù)全部由邊緣云上的備份系統(tǒng)接管。這樣可以減輕IBC內(nèi)部的系統(tǒng)規(guī)模，實現(xiàn)“云邊協(xié)同”制作模式。

在本系統(tǒng)中，IBC本地系統(tǒng)與公有云端系統(tǒng)通過10G專線連接，可以快速讀取對方的存儲以及后臺服務(wù)。

在此次疫情反復(fù)下，部分持權(quán)媒體無法前往IBC現(xiàn)場，因此他們就只能依靠云端的服務(wù)，獲得他們所需要的素材。下文將重點介紹云端的媒體服務(wù)平臺。

1.2? 云媒體平臺的設(shè)計

持權(quán)媒體可使用筆記本電腦、PAD、手機等移動設(shè)備以5G網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi方式訪問云媒體平臺。

1.2.1? 云媒體平臺后臺服務(wù)

云媒體服務(wù)平臺架構(gòu)由基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層（IaaS）、媒體平臺服務(wù)層（PaaS）、媒體軟件服務(wù)層（SaaS）3層架構(gòu)組成。IaaS層實現(xiàn)對虛擬機、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源及上層應(yīng)用服務(wù)進行統(tǒng)一的部署、分配、管理。PaaS層主要包括：業(yè)務(wù)支持服務(wù)模塊、流程驅(qū)動模塊、融合資源庫模塊。將所有服務(wù)采用分布式架構(gòu)，業(yè)務(wù)負載均衡模式，增強系統(tǒng)高可用性，保障平臺的服務(wù)持續(xù)性。SaaS層部署了滿足需要的系統(tǒng)類應(yīng)用服務(wù)，如云檢索，云下載，WEB剪輯，為IBC內(nèi)外用戶提供基于云平臺的融媒體產(chǎn)品服務(wù)。

1.2.2? 云媒體平臺設(shè)計

本次全運會將采用高中低三碼率全信號收錄，并實時同步到云端，接入云媒體平臺。另外直播信號無法覆蓋的部分，項目的決賽階段關(guān)鍵過程用單機拍攝制作成ENG信號，回傳到IBC 也同步到云端云媒體平臺中。各個持權(quán)媒體無論是在IBC內(nèi)部還是異地都可以在該平臺上檢索素材，并使用素材。同時，云媒體平臺支持通過專業(yè)的體育場記信息進行視頻檢索，用戶可根據(jù)專業(yè)場記信息檢索并定位至事件關(guān)鍵幀，提高素材檢索精準(zhǔn)性和專業(yè)性，云平臺設(shè)計如圖2所示。

1.3? 主媒體格式規(guī)劃

前文中我們提到的高中低碼率素材格式，以及融媒體制作系統(tǒng)中的主媒體格式為：

高清高質(zhì)量素材編碼格式為DNxHD，封裝格式為MXF op-Atom，碼率為120 Mbps;中質(zhì)量素材編碼格式為H.264，封裝格式為MOV，碼率為15 Mbps;低質(zhì)量素材編碼格式為H.264，封裝格式為MP4，碼率為2 Mbps。DNxHD格式的素材為幀內(nèi)編碼，方便后期節(jié)目制作，H.264的長GOP素材兼顧了圖像質(zhì)量和文件大小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。

另外融媒體制作系統(tǒng)中4K超高清高碼素材編碼格式為XAVC，封裝格式為MXFop-Atom，碼率為500 Mbps;4K超高清低碼素材編碼格式為H.264，封裝格式為MP4，碼率為2 Mbps用于系統(tǒng)流暢預(yù)覽4K視頻。

公有云平臺僅提供高清素材的下載，考慮到格式的通用性，高碼素材默認(rèn)轉(zhuǎn)碼為AVCintra 100 Mb/s;中碼和低碼格式和收錄格式保存一致。

2? 云媒體平臺關(guān)鍵功能的實現(xiàn)

融媒體制作系統(tǒng)的公有云端部署有同步服務(wù)，合成轉(zhuǎn)碼服務(wù)，遷移服務(wù)，云媒體平臺后臺的核心服務(wù)以及WEB剪輯服務(wù)，還帶有云存儲，云媒體平臺里的素材都存放在云存儲里。

云媒體平臺里分為內(nèi)容庫與專屬內(nèi)容庫兩部分。內(nèi)容庫里是所有的公共素材，是公開的，它的目錄結(jié)構(gòu)與IBC本地的非編系統(tǒng)里的一致，如圖3所示，讓異地的遠程用戶和本地的用戶在視覺與使用上毫無差別。而專屬內(nèi)容庫是非公開的，每個持權(quán)媒體編輯下載回傳到云平臺的素材文件都在這里，不與其他持權(quán)媒體共享。這樣既保證了私密性，也保障了下載視頻的可管可控。

以下是對公有云端的云媒體平臺系統(tǒng)的關(guān)鍵功能進行介紹。

2.1? 自動同步云端

云媒體平臺內(nèi)容庫里的素材都是從本地存儲自動同步到云存儲的。如收錄直播信號的中低碼素材就是同步遷移到云端，同時可以邊采邊編。直播中素材收錄自動同步到云端的流程如圖4所示。

直播中的素材實時存入收錄服務(wù)器中的緩存目錄。本地遷移服務(wù)將該文件實時遷至本地IP集群存儲中，同時入本地端內(nèi)容庫里，用戶就可以在本地端非編內(nèi)容庫里看到;這時本地同步服務(wù)就發(fā)起同步，待10分鐘一段封口好，將新文件的中低碼素材從本地存儲同步遷移到云端S3對象存儲，同時對應(yīng)的媒體元數(shù)據(jù)、場記內(nèi)容等通過云同步服務(wù)一并同步至云媒體平臺，這樣就完成了素材的自動同步。因為直播中的素材是不斷增加的，所以無論本地還是云端內(nèi)容庫里該文件大小也在不斷地增大，并且可以進行編輯。但用戶不會看到分段素材，只會看到一個大小在不斷增長的素材，直到最后收錄結(jié)束。該功能就是通過IBC與公有云間的10 G專線進行天地同步的。另外ENG制作回傳的素材也是如此流程自動同步到云端的。

2.2? 云端挑選下載

對于異地持權(quán)媒體，想要使用融媒體制作系統(tǒng)里的素材，最常用的操作就是在云媒體內(nèi)容庫里選擇需要的素材文件下載。這樣就實現(xiàn)了持權(quán)媒體在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，通過云平臺獲得公用信號素材的需求，豐富了主播機構(gòu)與持權(quán)媒體間的文件交互形式。

從用戶提交下載申請，到素材文件在本地硬盤落地，需要經(jīng)過后臺轉(zhuǎn)碼、資源同步上傳、用戶下載三個過程。先云端發(fā)起轉(zhuǎn)碼請求，線下后臺服務(wù)收到消息后，發(fā)起轉(zhuǎn)碼遷移，將線下存儲中的選定素材，轉(zhuǎn)碼成需要的格式，再遷移進入云存儲。完成后將信息傳遞給云端后臺服務(wù)，發(fā)起入庫流程，在云媒體平臺的專屬內(nèi)容庫就可以看到。如果要下載到本機存儲，就從云存儲里讀取下載。后臺流程如圖5所示。

2.2.1? 下載流程

在云媒體平臺用戶可以視頻整段下載、打點拼接下載、轉(zhuǎn)碼下載。遠程用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云平臺，挑選素材后交由后臺遷移轉(zhuǎn)碼服務(wù)執(zhí)行轉(zhuǎn)碼和遷移上云操作，最終的結(jié)果會展示在云端專屬庫內(nèi)。專屬庫中的資源可以通過瀏覽器下載的方式將素材下載到本機硬盤，也可以把資源鏈接分享給其他用戶下載。

另外出庫目標(biāo)還可以是IBC內(nèi)部指定的挑選工作站。所謂的挑選工作站就是在每家RHB演播區(qū)配備一至兩臺編輯站點，采用萬兆光纖方式跨樓層接入融媒體制作系統(tǒng)，可使用B/S及C/S方式進行素材檢索、打點、下載;打點挑選的素材支持后臺集群渲染，高碼率文件推送RHB終端。每個云平臺賬號都對應(yīng)著自家的挑選工作站，用戶可以選擇將在云端挑選好的素材下載到挑選工作站的本地硬盤上，進入播出系統(tǒng)直接SDI播出，或者將下載的素材導(dǎo)入線下的專屬庫中作為私有的編輯素材。

2.2.2? 后臺遷移轉(zhuǎn)碼服務(wù)

后臺遷移轉(zhuǎn)碼，配置5個刀片服務(wù)器，每個刀片安裝一張NVIDA RTX6000 GPU卡，按1虛2做GPU虛擬化，虛擬成10臺遷移轉(zhuǎn)碼服務(wù)器。每臺遷移轉(zhuǎn)碼服務(wù)器上運行4個轉(zhuǎn)碼執(zhí)行器，總共40個執(zhí)行器，支持40個并發(fā)的轉(zhuǎn)碼任務(wù)。每個執(zhí)行器4K任務(wù)轉(zhuǎn)碼效率約為1，高清任務(wù)的轉(zhuǎn)碼效率約為6倍。也就是說在不超過40個并發(fā)轉(zhuǎn)碼任務(wù)的前提下，60分鐘的4K素材，用戶等待轉(zhuǎn)碼的時間約為60分鐘，60分鐘高清素材，用戶等待轉(zhuǎn)碼的時間不超過10分鐘。

2.2.3? 網(wǎng)絡(luò)帶寬需求

同步上傳時間取決于IBC到公有云的網(wǎng)絡(luò)帶寬和并發(fā)上傳的進程數(shù)量。本系統(tǒng)包含36路高清信號收錄和10路4K信號收錄，按規(guī)劃的碼率實時同步上傳，占用帶寬為：

（20 Mbps+2 Mbps）×36+（36 Mbps+2 Mbps）×10≈1.2 Gbps

用戶挑選后的高碼素材上傳，按5倍速，15路并發(fā)計算，帶寬需求為：

120 Mbps×5×15=9 000 Mbps≈8.8 Gbps

即當(dāng)IBC以10 Gbps帶寬連接公有云時，在15個并發(fā)申請時，可以5倍速向云端同步。同步一小時的素材，約需12分鐘。

用戶下載速度取決于用戶的帶寬，假設(shè)以200 Mbps的寬帶接入，下載60分鐘高碼素材，耗時為：

120 Mbps/200 Mbps×60=36分鐘

下載60分鐘20 Mbps的中碼素材，耗時約為6分鐘。

綜上所述，60分鐘的自選高清素材，從提交申請到下載到本地，總共耗時約10+12+36=58分鐘。主要耗時在用戶側(cè)，如果用戶帶寬提升至1 Gbps，耗時將縮短至30分鐘。

2.2.4? 云媒體平臺的下載轉(zhuǎn)碼效率

為了測試云媒體平臺素材后臺轉(zhuǎn)碼效率，筆者對多條統(tǒng)一格式的收錄素材，按高碼、中碼、低碼三種下載碼率需求進行合成轉(zhuǎn)碼下載測試，結(jié)果如表1所示，可以看出轉(zhuǎn)碼的效率不低于四倍。

2.2.5? 云端與本地端下載的轉(zhuǎn)碼效率對比

為了對比線上線下轉(zhuǎn)碼的效率，筆者用同一段素材下載同一格式，用不同的設(shè)備進行多次操作，取平均值，測試結(jié)果如表2所示。

云端挑選下載，依賴的是后臺集群轉(zhuǎn)碼服務(wù)器的轉(zhuǎn)碼能力。云端與本地的轉(zhuǎn)碼效率對比，是后臺集群轉(zhuǎn)碼與非編站點前臺轉(zhuǎn)碼效率的對比。從測試結(jié)果，可以看出GPU虛擬化后的轉(zhuǎn)碼執(zhí)行器轉(zhuǎn)碼效率低于非編站點的轉(zhuǎn)碼效率，高于同樣是做了GPU虛擬化的虛擬非編的轉(zhuǎn)碼性能。但是云端后臺轉(zhuǎn)碼的優(yōu)勢在于多個執(zhí)行器同時運行，不占用前臺資源，用戶可以在逐一挑選所需的素材提交后臺轉(zhuǎn)碼，后臺轉(zhuǎn)碼時不影響前臺的操作，當(dāng)用戶挑選素材數(shù)量較多時，后臺執(zhí)行器并發(fā)執(zhí)行，效率要高于前臺的挑選一條轉(zhuǎn)碼一條的工作模式。

2.3? 多樣化的云編輯方式

2.3.1? Web剪輯

該剪輯工具是由云媒體平臺提供的，輕量化模版剪輯工具，支持代理碼率剪輯及云合成，合成碼率限定為4 Mbps H.264，用于新媒體視頻制作發(fā)布剪輯工具提供豐富模板，支持橫豎屏編輯。剪輯成果支持一鍵下載至設(shè)備的硬盤，也可以傳回本地系統(tǒng)。

2.3.2? 虛擬非編

虛擬非編在邊緣云端和IBC本地各部署了5臺。在IBC公共編輯區(qū)內(nèi)有五臺，安裝在瘦客戶端上。另外五臺虛擬非編部署在邊緣云上，供外借使用，不限制在IBC內(nèi)部，只要在達到基本要求的筆記本或瘦客戶端上安裝軟件，隨時隨地利用5G網(wǎng)絡(luò)，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問，就可以進行高清、4K甚至8K素材的編輯，而且編輯體驗與實體機無差，合成后的成片也可直接進入非編系統(tǒng)的專屬內(nèi)容庫。支持4K的3層實時編輯，4K高清節(jié)目混合編輯。

2.3.3? 移動非編

移動非編是將超高清非線性編輯制作軟件進行移動化的節(jié)目制作、合成、傳輸。此次全運會主播機構(gòu)提供了19臺的移動非編制作工具，其中15臺給了ENG制作團隊，其編輯成果最終通過云同步服務(wù)自動同步到國際廣播中心系統(tǒng)內(nèi)容庫中;另外預(yù)留4臺供給需要的持權(quán)轉(zhuǎn)播商租賃使用，其編輯成果最終回傳到云媒體平臺專屬內(nèi)容庫中。其最大的亮點就是可以不局限在IBC中進行節(jié)目的制作，可以將個人拍攝素材上載到移動非編筆記本，同云端素材在同一時間線上混合編輯，實現(xiàn)了天地混編。

2.3.4? 編輯軟件性能對比

以上編輯方式各有利弊，根據(jù)需求選擇，如考慮疫情不能來IBC，只能使用云端服務(wù)的話，虛擬非編和Web剪輯是較優(yōu)的選擇，移動非編也可以在IBC外使用，但需要租用設(shè)備，對于外地用戶就不太方便。虛擬非編也是賬號租用的方式，如果只是想簡單編輯Web剪輯是最好的選擇，對于新媒體而言，它生成的素材完全適合移動端設(shè)備觀看，方便快捷。

3? 結(jié)? 論

新冠疫情打亂了國際體育賽事的整體布局和計劃，由此帶來的影響必將倒逼全運會做出更多適應(yīng)性調(diào)整，同時也加快了改革創(chuàng)新，化“?！睘椤皺C”。云端服務(wù)在這次全運會中的應(yīng)用，既解決了疫情帶來的危機，也成為一大亮點，是虛擬化和云計算技術(shù)在廣電系統(tǒng)運用推廣的好時機。面對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布的新需求，也要求廣電突破傳統(tǒng)業(yè)務(wù)觀念，升級業(yè)務(wù)架構(gòu)以主動的姿態(tài)迎接互聯(lián)網(wǎng)浪潮。

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作者簡介：阮平凡（1984.01—），女，漢族，福建福州人，工程師，工程碩士，研究方向：節(jié)目制作系統(tǒng)。