基于云计算的音频管理体系研究

河南省广电局无线电台管理中心 李娇

河南有线电视网络集团有限公司 王铎

基于云计算的音频管理体系研究

河南省广电局无线电台管理中心 李娇

河南有线电视网络集团有限公司 王铎

一、云计算概念及应用

1.云计算概念。随着信息化技术的高速发展，传统的数据处理方式已经难以满足快速增长的科研与办公需求，因此，新型并行处理技术——云计算便应运而生了。自2006年年底，Google公司推出“101计划”并正式提出“云”概念以来，亚马逊、IBM、英特尔、微软、Sun等信息业巨头也极度关注，纷纷提出了“云计划”并参与到云计算的研究和开发中。例如，亚马逊、IBM和谷歌强强联合推出的“蓝云”计划。亚马逊为开发商以及独立开发人员提供的“弹性云”计算。趋势科技和瑞星安全厂商提出的“安全云”计划。谷歌、清华大学、华盛顿大学合作启动的云计算学术合作计划等。

声音一直以来都是人们交流信息最方便并不可或缺的媒介之一。随着网络的飞速发展，音频文件已成为网络资源的不可或缺的重要组成部分。由于网络带宽以及网络存储空间的局限，音频压缩技术的研究便随之兴起。如何在高压缩率下保持良好的音质效果已成为了一个重要研究方向。云计算在音频管理中的应用将有效提升音频压缩的效率。本文，笔者结合云计算理论与技术，针对音频文件压缩管理提出了新的研究方法。

2.云计算工作原理。云计算以互联网为基础，融合了分布式计算、并行计算和网络计算技术，通过网络将大容量存储以及大规模计算处理程序分布到网络中的大量分布式处理终端上，即将网络中的各终端设备、信息、处理器等资源汇聚到一起来协同工作。

二、音频压缩技术

1.音频压缩技术的种类。音频压缩技术根据压缩后音频文件是否能够完全复原原始数据，可分为有损压缩与无损压缩技术；按照音频压缩编码方式，又可分为频域编码（如子带编码、变换编码等）、时域编码（如增量编码、预测编码等）、统计编码（如哈夫曼编码、熵编码等）以及不同组合的复合制编码，各编码的时间复杂度、空间复杂度、编码延时、压缩质量和压缩效率等也不尽相同。

2.常用的音频压缩编码。音频压缩技术应用广泛，多用于广播、移动、电信、电子消费产品等领域，因厂商压缩方法的不同而采用不同的音频压缩标准。目前常见的音频有损压缩编码主要有WMA，MP3，OGG，WAV，FLAC，APE，LPAC，AppleLossless，WMALossless，OptimFROG，Shorten。有损压缩编码通过降低音频采样率、比特率等转换方法实现文件的高效压缩，从而节省存储空间、提升下载和解压的能力，但通常以牺牲音质为代价并且数据还原性差。至今为止，有损压缩中较主流的格式有MP3，还原性能较好的格式为AAC，AAC较MP3相比，增加了降噪优化、码流效果间扫描、多媒体控制等特性，支持更多采样率和比特率，兼容性和解码率高，可在保证较高压缩比的前提下保持高质量的音效。以FLAC、APE为主流的有损压缩格式，其特点在于在保证不损失源文件码率的基础下，降低音频文件的大小，并可逆向还原音频文件，缺点在于压缩比相对较低。

三、基于云计算的音频管理体系

1.基于云计算的音频管理模式。

（1）基于云计算音频管理模式的基本思想。目前，音频文件的管理都是采用本地存储或局域网存储，本地存储成本低、但灵活性差，局域网存储成本高但仍然无法直接解决远程访问的问题。音频文件管理的特点在于涵盖了互联网存储的同时集成了云安全手段。音频文件可以上载常规的音频格式，在云端进行处理为常用的格式。对于广播级别的音频处理要求很高，除去音频之外还有媒体资产管理的需求。

（2）基于云计算音频管理模式的特点。在云计算基础上的音频文件管理有以下几个特点：便利、安全、云解码、云预览、云审核、云存储与B/S结构的结合、高效存储和智能整理。按照一般工作的需求，内容类型可以归纳为：生产型。生产型内容一般都采用WAVE等编辑交换格式，格式通用性强，并且质量无损失，素材型。高压缩、无失真、磁盘来源是压缩的，存储采用快速压缩方式方便转换和调用，可以随时转换为比较通用的格式，适用于内外网交互和传输，如APE、FLAC等无损压缩格式，采用低压缩比的快速编码，所以编解码速度都较快于“素材型”内容的归档型，空间占用较少。一般采用无损算法的高级压缩算法，编解码的时间和CPU占用率都很高；史料型，史料型内容是归档型的音效可有损压缩版本，仅作长期存储的史料准备，对空间占用要求更低。采用AAC、MP3格式的比较多，但由于波特率和压缩码率的限制，音频内容是有损的，并且采用高码率压缩。

（3）基于云计算的音频管理模式及分析。正常情况下在工作站上完成这么多类型材料的制作和管理会浪费大量的时间和人力。新的管理思路就是建立1个平台，它拥有用户管理、权限管理、存储管理等功能。首先在服务端的B/S结构的平台创建用户和捆绑角色，划定用户的工作项目和存储设置，而角色是根据工作项目创建的，存在采编、监审、发布和归档等角色。在工作站中安装1个客户端组件，采用C/S结构使用户登陆后并设定工作目录与服务器端的私有空间做映射。同时，客户端组件与Windows的文件管理系统进行结合，对用户操作的音频文件进行监听。用户只需要在工作目录中使用音频软件对文件进行正常的拷贝、粘贴、修改即可。对于新增、修改的文件将直接在目录的文件上显示变更图标的提示，保证用户可以及时看到文件的变更状态。音频文件编辑完全可以在Windows目录下由编辑人员选择完成的文件或文件夹，按下鼠标右键即可激活媒体资源的远程同步菜单进行同步。同步后的文件将提醒拥有项目审核角色的人员进行在线预览或提取在本地浏览，通过审核后，拥有角色权限的人则可以进行归档、发布或其他的操作流程。

2.服务端的管理策略。

（1）首先由于各种格式的转化调用编解码器的时候存在直接编码、二次解码编码和流输出的帧服务等几种模式，所有转码任务都会采用步骤项目加上日志的模式。如果出现编码故障，通过日志可以触发终止回滚方式或采用备用任务方案。

（2）作为项目任务的编码步骤。存在1个任务队列的功能，则在根据用户的角色和项目的优先级进行1个排队并优化编码进度。

（3）多进程和多线程的管理。涉及编解码器本身的管理，需要对于资源、内存、处理器占用和编解码配置进行完整的封装。将高CPU、高I/O、高网络占用的进程分类，服务器进程管理中采用多线程封装，充分利用硬件资源来提高效率。

（4）可支持多硬件的集群管理。利用网格计算和分布式算法，将编解码进程和任务分布均衡到多级硬件物理设备上。

（5）可托管脚本技术的调用。可以采用JavaScript、VB⁃Script、LUA等脚本语言作为高级的流程控制语言完成一些复杂的逻辑功能。

（6）增加异常处理的机制。校验中利用CHECKSUM、CRC32等算法对文件进行验证，对于各种事件进行实时监控。

（7）日志的查询和分析。根据用户、角色的权限约束，根据项目、时间、队列事件进行详细的查询，并且对于当前的任务事件进行监控。

3.管理体系的优点。

（1）管理体系对于安全性也是透明的，因为资料定稿的保存都在服务端，只有拥有角色权限的用户才可以接触到某个项目的资源。

（2）在同步的过程中，客户端同步到服务端会自动根据工作站的负载和网络状态选择采用无损压缩或未压缩格式进行同步。当项目的资料长久未使用将根据智能策略由服务端根据当前转码资源的占用率的对文件进行无损压缩处理或有损压缩，以节约服务器的资源。

（3）智能策略在项目设定中可以自行设定。如对于谁可以做什么，同步过程中采用的编解码格式、存储策略和自动优化策略。

四、结论

本文，笔者通过对“云计算”的概念、原理、特性等方面的研究以及现有音频管理技术方法的探讨，云计算在音频压缩中的应用，将有效地提升音频管理的效率。在分析了目前较流行的音频算法的优、缺点后，本文，笔者将云计算技术应用于结合音频管理中并充分发挥各音频压缩方法的优势，利用各网络资源，提出了基于云计算的音频文件管理模式。笔者下一步将对基于云计算的音频文件管理的技术实现做进一步研究。

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