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摘要：本文討論了一種音頻流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺的實現(xiàn)方案，提出包括數(shù)據(jù)解析與解碼、音頻數(shù)據(jù)分析和報警處理等三大流程環(huán)節(jié)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：音頻流媒體；HLS；RTMP；數(shù)據(jù)監(jiān)控

0引言

包頭廣播電視總臺下屬新聞綜合、交通、蒙語、汽車音樂、文藝等5個廣播頻率，擁有《包頭新聞》、《新聞天天聽》，《你好，Driver》、《歡樂聯(lián)通2+1》、《天天美食》、《老橡樹音樂之旅》等一批品牌欄目。在“精品立臺、人才興臺、經(jīng)營富臺、創(chuàng)新強臺”的戰(zhàn)略思想指導(dǎo)下，朝著功能多元化、裝備數(shù)字化、經(jīng)營集約化、管理精細化、隊伍精兵化的目標邁進。技術(shù)上，包頭電臺嘗試進行互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與廣播技術(shù)的深度融合，踐行媒體融合的探索，發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)廣播等網(wǎng)絡(luò)新媒體。網(wǎng)絡(luò)新媒體的音頻品質(zhì)直接影響用戶體驗。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路具有一定的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)音頻流的品質(zhì)問題繁雜，例如節(jié)目聲音的忽大忽小、爆音、網(wǎng)絡(luò)流斷線等，造成用戶體驗較差。在當今信息大爆炸的背景下，即便再優(yōu)秀的節(jié)目，如果用戶體驗差，也不會吸引用戶。按照全臺網(wǎng)白皮書2.0要求，結(jié)合運營實際，建設(shè)一套音頻流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺勢在必行。

1系統(tǒng)分析

音頻流媒體傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的輸入信號包括無線廣播音頻信號和互聯(lián)網(wǎng)廣播信號組成，經(jīng)過編碼器進行編碼，采用RTMP協(xié)議，將數(shù)據(jù)流推送至Wowza流媒體服務(wù)器上。由于IOS操作系統(tǒng)的移動客戶端（iPhone、iPad等設(shè)備）和Android操作系統(tǒng)的移動客戶端分別支持HLS和RTMP協(xié)議，因此，流媒體服務(wù)器需要將數(shù)據(jù)信號進行解包和組包，封裝為HLS和RTMP兩種格式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，在互聯(lián)網(wǎng)上。

2系統(tǒng)實現(xiàn)

音頻流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺包括解析與解碼處理系統(tǒng)、音頻數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、報警處理系統(tǒng)三大部分，如圖2所示。其監(jiān)控的數(shù)據(jù)源由上圖中監(jiān)測面A的傳統(tǒng)節(jié)目信號數(shù)據(jù)流、監(jiān)測面B的HLS節(jié)目數(shù)據(jù)流和RTMP節(jié)目數(shù)據(jù)流組成，實現(xiàn)了節(jié)目內(nèi)容從數(shù)據(jù)編碼、接收整個過程監(jiān)控。解析與解碼系統(tǒng)的HLS/RTMP協(xié)議解析器，輸入監(jiān)控數(shù)據(jù)流，輸出壓縮的音頻數(shù)據(jù)幀。通過內(nèi)存交換和解碼器，輸出線性的音頻數(shù)據(jù)，作為音頻數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入信號。HLS協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)包括一個m3u（8）索引文件和對應(yīng)的多個媒體片文件。系統(tǒng)通過索引文件找到相應(yīng)的媒體片文件，利用HTTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議逐一取得每幀的流數(shù)據(jù)。RTMP協(xié)議是基于TCP協(xié)議進行封裝的上層協(xié)議，采用默認端口1935，服務(wù)器和客戶之間首先通過1536字節(jié)的數(shù)據(jù)包進行握手后，然后發(fā)送內(nèi)容數(shù)據(jù)，內(nèi)容數(shù)據(jù)包括固定長度的包頭和一個最長為128字節(jié)的包體組成，解析內(nèi)容數(shù)據(jù)包，逐一取得每幀的流數(shù)據(jù)。解碼模塊基于FFMPEG解碼平臺提供的API進行開發(fā)，首先注冊所有音視頻壓縮格式，為解碼分配內(nèi)存空間，從HLS/RTMP解析器中獲得壓縮數(shù)據(jù)幀，并判斷數(shù)據(jù)格式類型，調(diào)用相應(yīng)的解碼器，輸出線性的PCM數(shù)據(jù)幀。多套節(jié)目數(shù)據(jù)的解析和解碼過程，系統(tǒng)在讀取數(shù)據(jù)時，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、服務(wù)器性能波動等因素，會不定時出現(xiàn)阻塞狀態(tài)，因此，多套節(jié)目數(shù)據(jù)流如果放在一個主線程中處理，將影響檢測數(shù)據(jù)的真實性。解析和解碼系統(tǒng)采用多線程編程，防止數(shù)據(jù)流之間的相互影響。在音頻數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，設(shè)定檢測信號的報警閾值和持續(xù)時間（設(shè)置為10秒），并記錄故障開始時間和故障恢復(fù)時間，并將報警信息輸出到報警處理系統(tǒng)進行處理。其中電平檢測主要監(jiān)控節(jié)目的音量的大小范圍，報警閾值包括最低電平（-40db）、最高電平（-3db）。

相位檢測主要是監(jiān)控左右聲道的相關(guān)系數(shù)，并進行歸一化處理，報警閾值設(shè)置為-1～-0.6和1～0.6，當相關(guān)系數(shù)落在報警閾值范圍內(nèi)，且持續(xù)一定時間后，就自動生成報警信息。斷線檢測主要是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)延時和超時時間。系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置需要根據(jù)電臺的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，服務(wù)器存儲、CPU等資源有關(guān)。如果閾值參數(shù)設(shè)置太嚴格，數(shù)據(jù)流稍微有一點偏差，系統(tǒng)就會報警，導(dǎo)致管理人員疲于應(yīng)付，但閾值參數(shù)設(shè)置太寬松，就達不到自動監(jiān)控的目的，因此在設(shè)置時，需要多次試驗，反復(fù)修改，達到理想的閾值參數(shù)。報警處理系統(tǒng)中，報警信息根據(jù)不同的緊急程度，對應(yīng)不同級別的管理人員。例如：斷線報警信息定義為最重要級別、電平過低等定義為中等級別、相位反相定義為最低級別。報警管理人員分為技術(shù)管理人員、節(jié)目管理人員等兩大類，技術(shù)管理人員主要負責網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)基礎(chǔ)通路的維護，節(jié)目管理人員負責節(jié)目電平、相位等節(jié)目內(nèi)容質(zhì)量監(jiān)控。系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置報警管理人員的聯(lián)系電話、郵箱等基本信息，通過短信、電話和郵件，將報警信息發(fā)送到不同的管理者。當故障長時間未得到解決時，可以定義重復(fù)發(fā)送報警信息的頻率。短信模塊通過短信平臺的服務(wù)接口的API函數(shù)，將報警信息通過短信平臺發(fā)送給相應(yīng)的管理者。短信平臺可以自行建設(shè)，也可以租用電信服務(wù)商的短息平臺。郵件處理模塊主要負責將報警信息發(fā)送給有關(guān)的管理者，系統(tǒng)按照SMTP協(xié)議要求，封裝的類庫SmtpClient，對外提供郵件發(fā)送接口API，其中發(fā)件人的郵箱地址、郵箱密碼和管理者的郵箱地址，設(shè)置在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

3結(jié)束語

綜上所述，音頻流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺不但要涉及到HLS/RTMP協(xié)議的解析、音頻數(shù)據(jù)的解碼、節(jié)目電平和左右聲道相關(guān)系數(shù)計算、短信平臺接口和SMTP郵箱控制等各個流程環(huán)節(jié)，而且還需要考慮電臺網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、服務(wù)器存儲、CPU等設(shè)備的性能，進行最佳的監(jiān)控參數(shù)調(diào)整，是一個復(fù)雜的工程。結(jié)合全臺網(wǎng)白皮書2.0，下一步可在此基礎(chǔ)上進行播控網(wǎng)、核心生產(chǎn)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、融媒內(nèi)容平臺在內(nèi)的全域數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺的設(shè)計與實現(xiàn)。

參考文獻：

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[2]李煜等譯.多媒體數(shù)字壓縮原理與標準.[M]北京：電子工業(yè)出版社，2000：296.

[3]潘志庚譯.多媒體技術(shù)：計算、通信與應(yīng)用[M].北京：清華大學出版社，2000：480.

作者：范曉梅 單位：包頭廣播電視臺