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摘要：本文討論了一種音頻流媒體數據監控平臺的實現方案，提出包括數據解析與解碼、音頻數據分析和報警處理等三大流程環節的解決辦法。

關鍵詞：音頻流媒體；HLS；RTMP；數據監控

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、經營富臺、創新強臺”的戰略思想指導下，朝著功能多元化、裝備數字化、經營集約化、管理精細化、隊伍精兵化的目標邁進。技術上，包頭電臺嘗試進行互聯網、移動互聯網技術與廣播技術的深度融合，踐行媒體融合的探索，發展互聯網、移動互聯網廣播等網絡新媒體。網絡新媒體的音頻品質直接影響用戶體驗。由于網絡傳輸鏈路具有一定的復雜性，網絡音頻流的品質問題繁雜，例如節目聲音的忽大忽小、爆音、網絡流斷線等，造成用戶體驗較差。在當今信息大爆炸的背景下，即便再優秀的節目，如果用戶體驗差，也不會吸引用戶。按照全臺網白皮書2.0要求，結合運營實際，建設一套音頻流媒體數據監控平臺勢在必行。

1系統分析

音頻流媒體傳輸系統結構如圖1所示。系統的輸入信號包括無線廣播音頻信號和互聯網廣播信號組成，經過編碼器進行編碼，采用RTMP協議，將數據流推送至Wowza流媒體服務器上。由于IOS操作系統的移動客戶端（iPhone、iPad等設備）和Android操作系統的移動客戶端分別支持HLS和RTMP協議，因此，流媒體服務器需要將數據信號進行解包和組包，封裝為HLS和RTMP兩種格式網絡數據流，在互聯網上。

2系統實現

音頻流媒體數據監控平臺包括解析與解碼處理系統、音頻數據分析系統、報警處理系統三大部分，如圖2所示。其監控的數據源由上圖中監測面A的傳統節目信號數據流、監測面B的HLS節目數據流和RTMP節目數據流組成，實現了節目內容從數據編碼、接收整個過程監控。解析與解碼系統的HLS/RTMP協議解析器，輸入監控數據流，輸出壓縮的音頻數據幀。通過內存交換和解碼器，輸出線性的音頻數據，作為音頻數據分析系統的輸入信號。HLS協議封裝的數據包括一個m3u（8）索引文件和對應的多個媒體片文件。系統通過索引文件找到相應的媒體片文件，利用HTTP網絡協議逐一取得每幀的流數據。RTMP協議是基于TCP協議進行封裝的上層協議，采用默認端口1935，服務器和客戶之間首先通過1536字節的數據包進行握手后，然后發送內容數據，內容數據包括固定長度的包頭和一個最長為128字節的包體組成，解析內容數據包，逐一取得每幀的流數據。解碼模塊基于FFMPEG解碼平臺提供的API進行開發，首先注冊所有音視頻壓縮格式，為解碼分配內存空間，從HLS/RTMP解析器中獲得壓縮數據幀，并判斷數據格式類型，調用相應的解碼器，輸出線性的PCM數據幀。多套節目數據的解析和解碼過程，系統在讀取數據時，由于網絡環境、服務器性能波動等因素，會不定時出現阻塞狀態，因此，多套節目數據流如果放在一個主線程中處理，將影響檢測數據的真實性。解析和解碼系統采用多線程編程，防止數據流之間的相互影響。在音頻數據分析系統中，設定檢測信號的報警閾值和持續時間（設置為10秒），并記錄故障開始時間和故障恢復時間，并將報警信息輸出到報警處理系統進行處理。其中電平檢測主要監控節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）。

相位檢測主要是監控左右聲道的相關系數，并進行歸一化處理，報警閾值設置為-1～-0.6和1～0.6，當相關系數落在報警閾值范圍內，且持續一定時間后，就自動生成報警信息。斷線檢測主要是監控網絡數據流的網絡延時和超時時間。系統參數的設置需要根據電臺的網絡環境，服務器存儲、CPU等資源有關。如果閾值參數設置太嚴格，數據流稍微有一點偏差，系統就會報警，導致管理人員疲于應付，但閾值參數設置太寬松，就達不到自動監控的目的，因此在設置時，需要多次試驗，反復修改，達到理想的閾值參數。報警處理系統中，報警信息根據不同的緊急程度，對應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管理人員、節目管理人員等兩大類，技術管理人員主要負責網絡傳輸等技術基礎通路的維護，節目管理人員負責節目電平、相位等節目內容質量監控。系統根據系統設置報警管理人員的聯系電話、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，可以定義重復發送報警信息的頻率。短信模塊通過短信平臺的服務接口的API函數，將報警信息通過短信平臺發送給相應的管理者。短信平臺可以自行建設，也可以租用電信服務商的短息平臺。郵件處理模塊主要負責將報警信息發送給有關的管理者，系統按照SMTP協議要求，封裝的類庫SmtpClient，對外提供郵件發送接口API，其中發件人的郵箱地址、郵箱密碼和管理者的郵箱地址，設置在系統數據庫中。

3結束語

綜上所述，音頻流媒體數據監控平臺不但要涉及到HLS/RTMP協議的解析、音頻數據的解碼、節目電平和左右聲道相關系數計算、短信平臺接口和SMTP郵箱控制等各個流程環節，而且還需要考慮電臺網絡環境、服務器存儲、CPU等設備的性能，進行最佳的監控參數調整，是一個復雜的工程。結合全臺網白皮書2.0，下一步可在此基礎上進行播控網、核心生產網、綜合業務網、融媒內容平臺在內的全域數據監控平臺的設計與實現。

參考文獻：

[1]國家廣播電影電視總局科技司,廣播電臺融合媒體平臺建設技術白皮書[EB/OL].

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

[3]潘志庚譯.多媒體技術：計算、通信與應用[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