基于多源數(shù)據(jù)融合的融媒體氣象服務(wù)短視頻加工系統(tǒng)

時 耀，劉輕揚(yáng)*，梁樂寧，張明萌，劉 晨，楊雪（華風(fēng)氣象傳媒集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京）

引言

隨著社交媒體和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，短視頻成為了人們獲取信息和娛樂的重要方式。而氣象信息作為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠忠仓饾u融入到短視頻中，為用戶提供更加直觀、生動的氣象服務(wù)。然而，制作氣象短視頻需要高度的內(nèi)容權(quán)威性和技術(shù)水平，目前從業(yè)人員主要是傳統(tǒng)影視業(yè)務(wù)人員，難以滿足短視頻平臺的快速制作需求。因此，融媒體氣象服務(wù)短視頻加工系統(tǒng)的推出，一方面利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能自動化生產(chǎn)技術(shù)，將大數(shù)據(jù)和智能算法應(yīng)用于氣象短視頻的策劃和制作中，可以提高氣象短視頻內(nèi)容的質(zhì)量和傳播效率。另一方面為氣象服務(wù)提供了全新的方式和工具，使得氣象信息能夠以更生動、直觀的形式呈現(xiàn)給用戶，提高了用戶對氣象信息的理解和接受度。

融媒體氣象服務(wù)短視頻產(chǎn)品加工服務(wù)[1]具有廣闊的發(fā)展前景。對氣象從業(yè)者而言，能夠大幅降低短視頻人力制作成本投入，并保證生產(chǎn)方式的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定化。對廣大公眾而言，能夠提供及時、準(zhǔn)確的氣象服務(wù)以及天氣 預(yù)警等短視頻產(chǎn)品，構(gòu)筑好防災(zāi)減災(zāi)第一道防線。未來還可根據(jù)不同用戶的需求開發(fā)更多應(yīng)用場景，讓短視頻產(chǎn)品內(nèi)容更加多樣化。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)采用基于服務(wù)的耦合模塊化設(shè)計，該設(shè)計架構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。將系統(tǒng)拆分為各個模塊，使得每個模塊的功能和職責(zé)更加清晰明確，便于進(jìn)行獨(dú)立開發(fā)、測試和部署。通過采用服務(wù)化架構(gòu)，不同模塊之間的通信可以通過服務(wù)接口進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了模塊之間的松耦合，降低了系統(tǒng)整體的復(fù)雜度，也方便了后續(xù)對各個模塊的升級和擴(kuò)展，見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2 系統(tǒng)流程設(shè)計

系統(tǒng)兼顧性能、功能和擴(kuò)展性要求，支持不同模板的短視頻交互生產(chǎn)，它能夠自動化地處理數(shù)據(jù)、生成模板、創(chuàng)建任務(wù)和導(dǎo)出視頻。流程設(shè)計將從數(shù)據(jù)分析、模板制作、生成任務(wù)和視頻導(dǎo)出四個模塊來詳細(xì)闡述氣象短視頻快速制作的技術(shù)方法。

2.1 數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析模塊需要從天氣實(shí)況、天氣預(yù)報和氣象預(yù)警等信息中提取有效的數(shù)據(jù)[2]，進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便為后續(xù)的模板制作和視頻生成提供數(shù)據(jù)層面的支持，見圖2。包括以下幾步：

圖2 數(shù)據(jù)分析流程

數(shù)據(jù)獲?。合到y(tǒng)需要從預(yù)置的氣象數(shù)據(jù)發(fā)布接口獲取數(shù)據(jù)，還可以通過爬蟲程序?qū)崿F(xiàn)自動化數(shù)據(jù)獲取。

數(shù)據(jù)處理：獲取的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理，包括去除冗余數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

數(shù)據(jù)分析：根據(jù)不同的服務(wù)需要，系統(tǒng)需要進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)分析，例如，對于臺風(fēng)預(yù)警，需要分析其路徑、強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，對于暴雨預(yù)警，需要分析其降雨量、范圍等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲：分析后的數(shù)據(jù)需要存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)的模板制作和視頻生成使用。

2.2 模板制作模塊

該模塊需要根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊中提取的數(shù)據(jù)，設(shè)計出各種不同的視頻模板，以便后續(xù)的視頻生成任務(wù)。模板制作模塊包括以下幾步：

模板設(shè)計：根據(jù)不同的短視頻產(chǎn)品類型，設(shè)計不同的視頻模板，包括背景圖片、標(biāo)題、內(nèi)容文字、字體顏色、動畫特效等。

模板生成：系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計好的模板，將各種不同的視頻模板程序化，這些模板支持對模版內(nèi)的各個組成要素進(jìn)行修改和調(diào)整。

模板存儲：生成的模板會及時存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)的視頻生成任務(wù)調(diào)用。

2.3 生成任務(wù)模塊

該模塊需要根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊中提取的數(shù)據(jù)結(jié)合模板，觸發(fā)生成各種不同類型的短視頻任務(wù)[3]，見圖3。包括以下幾步：

圖3 任務(wù)流程

任務(wù)生成：系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)和模板，觸發(fā)生成各種不同的視頻生成任務(wù)。

任務(wù)分配：系統(tǒng)將生成的任務(wù)分配給不同的處理節(jié)點(diǎn)，每個處理節(jié)點(diǎn)可以批量處理多個任務(wù)。

任務(wù)監(jiān)控：系統(tǒng)需要實(shí)時監(jiān)控任務(wù)的處理情況，以便及時調(diào)整任務(wù)分配和資源使用情況。

任務(wù)存儲：生成的任務(wù)需要存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)的視頻導(dǎo)出使用。

2.4 視頻導(dǎo)出模塊

該模塊需要根據(jù)生成任務(wù)模塊中生成的任務(wù)，觸發(fā)生成各種不同的視頻，將生成的各種不同的視頻流序列進(jìn)行合成，并加入提前預(yù)置的音樂和背景聲效。最后導(dǎo)出到指定的目錄或發(fā)布到提前接入的第三方新媒體渠道。

綜上所述，系統(tǒng)流程包括數(shù)據(jù)分析、模板制作、生成任務(wù)和視頻導(dǎo)出四個模塊，通過這些模塊的協(xié)同作用，能夠自動化地處理數(shù)據(jù)、生成模板、創(chuàng)建任務(wù)和導(dǎo)出視頻，從而實(shí)現(xiàn)氣象服務(wù)短視頻的的快速、準(zhǔn)確、及時的制作，節(jié)省大量的人力、時間成本。

3 音視頻合成渲染技術(shù)

基于一個視頻任務(wù)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，從預(yù)置的視頻模版庫中選擇相對應(yīng)的視頻模版，通過多畫面合成的方式，使N 多個不同的視頻畫面實(shí)時地在同一顯示模版內(nèi)呈現(xiàn)，捕獲壓縮視頻數(shù)據(jù)流，利用影音渲染引擎生成基于氣象數(shù)據(jù)的短視頻，然后輸出處理結(jié)果的過程。

3.1 基于Lottie 動畫模板的自動化視頻合成

Lottie 是Airbnb 開源的一個動畫渲染庫，Lottie支持渲染播放AE 動畫。通過AE 插件bodymovie 導(dǎo)出json 文件作為動畫數(shù)據(jù)，開發(fā)代碼實(shí)現(xiàn)動畫效果渲染。目前基本上只支持手動K 幀和一些AE 基礎(chǔ)屬性變化。

3.2 基于百度語音的文字語音合成

調(diào)用百度語音在線服務(wù)（基于HTTP 請求的REST API 接口），實(shí)現(xiàn)文字向語音的自動合成。支持中文、英文、中英文混讀合成，提供基礎(chǔ)音庫。支持多種參數(shù)配置，可根據(jù)場景需求對發(fā)音人的語速、音調(diào)、音量進(jìn)行靈活設(shè)置，滿足個性化需求。

3.3 基于Vue+Echarts 的模板展示頁面制作

數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)選擇Vue+Echarts 的技術(shù)路線，前端數(shù)據(jù)可視化利用前端表現(xiàn)層的手段，以前端手段展示、處理和分析數(shù)據(jù)，通過豐富的圖表樣式進(jìn)行數(shù)據(jù)表達(dá)的呈現(xiàn)。

3.4 基于matplotlib 對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)繪制

Matplotlib 是一個Python 的2D 繪圖庫，應(yīng)用matplotlib 對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)自動化繪制。Matplotlib 可以在Python 腳本、Python 和IPython shell、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器和各種圖形用戶界面工具包中使用。

3.5 利用ffmpeg 對音視頻的合成

FFmpeg 是一套可以用來記錄、轉(zhuǎn)換數(shù)字音頻、視頻，并能將其轉(zhuǎn)化為流的開源計算機(jī)程序。提供了錄制、轉(zhuǎn)換以及流化音視頻的完整解決方案。常見功能包括視頻采集功能、視頻格式轉(zhuǎn)換、視頻抓圖、給視頻加水印等。平臺將語音文字、背景音樂合成到視頻通道中，然后按條件添加片頭、片尾視頻生產(chǎn)最終視頻。

3.6 利用RabbitMQ 消息隊(duì)列機(jī)制管理視頻制作任務(wù)

RabbitMQ 是一套開源（MPL）的消息隊(duì)列服務(wù)軟件，RabbitMQ 是一個消息中間件，它接收、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)消息數(shù)據(jù)。

3.7 利用linux 的多線程任務(wù)調(diào)度機(jī)制加快視頻制作效率

一個任務(wù)就是基于一種模板，在指定的時刻對某一個或多個數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻生產(chǎn)并發(fā)布。根據(jù)任務(wù)管理的配置，使用Linux 系統(tǒng)的Contrab 服務(wù)組件每過一段時間（如每1 分鐘、每1 小時）觸發(fā)，自動檢索系統(tǒng)中的任務(wù)列表，找出待執(zhí)行的任務(wù)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

基于氣象融媒體業(yè)務(wù)體系和融媒體氣象服務(wù)場景分析，本系統(tǒng)可對PC 版、移動端和氣象影視視頻產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)范，并滿足網(wǎng)站視頻頻道、氣象服務(wù)視頻資訊、氣象服務(wù)短視頻和氣象分析師出鏡等業(yè)務(wù)對于視頻產(chǎn)品的需求。為實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)提供動能，有助于融媒體視頻規(guī)模化制作和示范性推廣。具有廣泛的應(yīng)用前景：

（1） 為公眾提供更加直觀、生動、有趣的氣象信息，提高公眾對氣象服務(wù)的認(rèn)知度和參與度。

（2） 為氣象服務(wù)提供新的宣傳渠道和方式，增加氣象服務(wù)的影響力和傳播效果。

（3） 為氣象服務(wù)的創(chuàng)新發(fā)展提供新的思路和方向，促進(jìn)氣象服務(wù)的數(shù)字化、智能化、個性化發(fā)展。

5 結(jié)論

融媒體氣象服務(wù)短視頻加工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各類業(yè)務(wù)產(chǎn)品和各場景服務(wù)的快速提取、分析、處理和呈現(xiàn)，通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)篩選，組合各類數(shù)據(jù)，形成有效氣象數(shù)據(jù)基礎(chǔ)庫，利用高頻氣象服務(wù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和多畫面合成渲染技術(shù)，完成短視頻產(chǎn)品的加工制作。針對不同場景的服務(wù)需求，構(gòu)建視頻產(chǎn)品模板庫，生成不同形式的氣象服務(wù)視頻，搭建起氣象服務(wù)視頻產(chǎn)品自動化制作的業(yè)務(wù)流程。使其能夠快速、批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化氣象類短視頻，保障產(chǎn)出內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的一致性、氣象信息的準(zhǔn)確性與時效性、簡化編輯技術(shù)人員的工作流程，提升短視頻制作效率，實(shí)現(xiàn)氣象信息快速、簡潔、準(zhǔn)確地傳播。