音頻流媒體數據監控平臺建設

范曉梅

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。

Abstract： This paper discusses the implementation scheme of an audio streaming media data monitoring platform， and puts forward solutions of three major process links including data analysis and decoding， audio data analysis and alarm processing.

關鍵詞：音頻流媒體；HLS；RTMP；數據監控

Key words： audio streaming media；HLS；RTMP；data monitoring

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）35-0212-02

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，發布在互聯網上。

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、發布接收整個過程監控。

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].http：//www.sarft.gov.cn/art/2016/3/29/art_36_30400.html 2016-02-05.

[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.endprint