智慧廣電總體架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究

魏娜 郭曉強

【摘要】智慧廣電是廣播電視升級轉(zhuǎn)型的重要發(fā)展目標。以廣電的技術(shù)思路來劃分，智慧廣電總體架構(gòu)可分為“云-網(wǎng)-端-管”，關(guān)鍵技術(shù)可歸類劃分為技術(shù)支撐類、內(nèi)容制播類等，本文以四川廣電按照“云- 網(wǎng)- 端- 管”的技術(shù)框架應(yīng)用為示例，進行了具體闡釋。

【關(guān)鍵字】智慧廣電 技術(shù)架構(gòu) 關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用示例 發(fā)展思考

【中圖分類號】G221 【文獻標識碼】A

近年來，在全國科技創(chuàng)新大會、國家“十三五”規(guī)劃等重要闡述、重要文件中多次提到要加快大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與社會生產(chǎn)和消費的深度融合，使社會生產(chǎn)和消費從工業(yè)化向自動化、智能化轉(zhuǎn)變，開展智慧城市、智慧鄉(xiāng)村、智慧家庭建設(shè)。

國家廣播電視總局（原國家新聞出版廣電總局）在2015年正式提出“智慧廣電”將成為廣電轉(zhuǎn)型升級的重要目標。面對智慧化浪潮，廣播影視不但是信息的生產(chǎn)者、傳播者，更應(yīng)成為新的生活方式的發(fā)起者、組織者、提供者，成為社會生活的中心樞紐之一。《關(guān)于進一步加快廣播電視媒體與新興媒體融合發(fā)展的意見》文件中明確提出：“努力尋求廣播電視與政務(wù)、商務(wù)、教育、醫(yī)療、旅游、金融、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等相關(guān)行業(yè)合作與融合的有效路徑，積極參與智慧城市、智慧鄉(xiāng)村、智慧社區(qū)和智慧家庭建設(shè)”；①《廣電 “十三五”科技發(fā)展規(guī)劃總體思路》文件中也提出要“以終端標準化智能化為抓手，推動廣電智慧家庭、智慧社區(qū)和智慧城市等智慧廣電加速發(fā)展”②。

新一代信息技術(shù)與廣播影視領(lǐng)域的深度融合將帶來重大發(fā)展機遇，推動廣播影視全業(yè)務(wù)、全流程、全網(wǎng)絡(luò)從數(shù)字化向智能化、智慧化創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，進而催生“智慧廣電”。智慧廣電是順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢、壯大自身優(yōu)勢的戰(zhàn)略選擇，是實現(xiàn)廣播影視行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在要求。

一、總體架構(gòu)

以計算機或通信系統(tǒng)標準體系來劃分，智慧廣電總體架構(gòu)可由下而上劃分為網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用服務(wù)層和終端層四部分，如圖1所示。

網(wǎng)絡(luò)層由下一代廣播電視網(wǎng)、下一代通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等組成，是智慧廣電海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃黄脚_層構(gòu)建在云平臺之上，用于匯聚、存儲、分析、挖掘智慧廣電的海量數(shù)據(jù)，并提供各類服務(wù)所需的軟硬件資源，是智慧廣電具體業(yè)務(wù)承載和控制的核心；應(yīng)用服務(wù)層是智慧廣電各類應(yīng)用服務(wù)的集合，借助平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、終端層的能力支撐，提供各類服務(wù)；終端層由各種軟硬件設(shè)備設(shè)施構(gòu)成，是智慧廣電的呈現(xiàn)端和用戶交互端。

以廣電的技術(shù)思路來劃分，智慧廣電總體架構(gòu)可分為“云-網(wǎng)-端-管”，如圖2所示。

依據(jù)智慧廣電“云-網(wǎng)-端-管”的總體架構(gòu)，智慧廣電的標準體系建設(shè)將涵蓋內(nèi)容層、業(yè)務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層、用戶層和管控層，具體包括：內(nèi)容制播標準、業(yè)務(wù)與平臺標準、業(yè)務(wù)運營支撐標準、傳輸網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)互通標準、智能終端標準、安全與監(jiān)管標準、評估與測試標準。

二、智慧廣電關(guān)鍵技術(shù)

對智慧廣電所涉及的技術(shù)進行深入剖析，采用廣電端到端的思路，可將智慧廣電關(guān)鍵技術(shù)進行歸類劃分，如圖3所示。

1.基礎(chǔ)支撐類

基礎(chǔ)支撐類技術(shù)包括：面向智慧服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及通信傳輸、智能電視操作系統(tǒng)、廣播影視大數(shù)據(jù)、人工智能、廣電物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。

新一代智能網(wǎng)絡(luò)解決網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用中的便捷性、多媒體業(yè)務(wù)、個性化和綜合性服務(wù)問題，為智慧廣電泛在化應(yīng)用服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)支撐。

人工智能基于智能計算、自然語言處理、語音識別、視覺識別、機器學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)，提供云端的自然語言理解、自動語音識別、視覺搜索和圖像識別、文本轉(zhuǎn)語音及機器學(xué)習(xí)等服務(wù)，為內(nèi)容的智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)的智能優(yōu)化以及指揮業(yè)務(wù)的開展提供技術(shù)支持。

大數(shù)據(jù)為智慧廣電建設(shè)進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)提取工作，為智慧廣電的數(shù)據(jù)分析和處理、精準化用戶推送服務(wù)和挖掘廣電大數(shù)據(jù)價值提供技術(shù)支持。

物聯(lián)網(wǎng)各終端將采集的信息數(shù)據(jù)進行匯聚傳輸，解決信息自動采集、獲取和傳輸?shù)膯栴}，催生廣電終端新業(yè)態(tài)，提升智慧廣電至更新一層的發(fā)展空間。

2.內(nèi)容制播類技術(shù)

內(nèi)容制播類技術(shù)包括：4K/8K超高清、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實（VR/AR）、高效視音頻編碼、IP制播技術(shù)、融合媒體等。

4K/8K超高清電視技術(shù)具有高色域、高分辨率、高動態(tài)范圍、高量化精度、高幀率、三維聲等特點，超高清電視可以給觀眾帶來更加豐富的視聽體驗。

虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實技術(shù)是通過動態(tài)環(huán)境建模、實時三維圖形生成、立體顯示觀看、實時交互等技術(shù)生成仿真現(xiàn)實的三維模擬環(huán)境，將虛擬信息疊加或融合在真實世界中并進行互動，構(gòu)造視覺、聽覺等方面高度主觀真實的人體感官感受。

隨著電視臺全臺網(wǎng)1.0系統(tǒng)的成熟應(yīng)用和云計算技術(shù)的快速發(fā)展，為進一步推進臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、IP化，提高制播效率，融合媒體技術(shù)孕育而生。融合媒體技術(shù)以媒體融合發(fā)展為目標，探索建立電視臺全臺網(wǎng)2.0技術(shù)體系，推動電視臺內(nèi)容生產(chǎn)、傳播方式、業(yè)務(wù)形態(tài)、服務(wù)模式、產(chǎn)業(yè)格局等多方面的創(chuàng)新。

3.傳輸體系架構(gòu)類

傳輸體系架構(gòu)類技術(shù)包括：廣播影視融合傳輸覆蓋網(wǎng)與5G/物聯(lián)網(wǎng)等不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的互聯(lián)互通、廣電寬帶網(wǎng)絡(luò)安全性體系架構(gòu)、基于云服務(wù)的融合媒體平臺等。

5G技術(shù)與廣電無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合包括衛(wèi)星移動通信與地面移動的融合、蜂窩通信與數(shù)字廣播融合、移動蜂窩與寬帶接入系統(tǒng)/短距離傳輸系統(tǒng)的融合。5G技術(shù)也為物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧應(yīng)用等垂直行業(yè)提供支持。

4.終端服務(wù)類

終端服務(wù)類技術(shù)包括：基于智能電視、智能機頂盒等設(shè)備的語音識別/合成、圖像識別/合成、體態(tài)智能感知操控、大數(shù)據(jù)自主決策等。

5.評估測試類

評估測試類技術(shù)包括：面向智慧廣電業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)多層面綜合性能評估、業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化、內(nèi)容與安全監(jiān)管監(jiān)測、面向智慧服務(wù)的集成測試及評估等。

三、智慧廣電應(yīng)用示例

2016年11月，四川省政府提出“高清四川 智慧廣電”戰(zhàn)略，印發(fā)了《四川省建設(shè)“高清四川 智慧廣電”專項改革方案》，并將“高清四川 智慧廣電”戰(zhàn)略先后寫入了四川省“十三五”規(guī)劃建議和綱要。專項方案中提出要依托四川省廣播影視資源，綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、智能引擎等技術(shù)，智能聚合四川省的廣播影視公共服務(wù)云、廣電視聽云和新媒體傳播平臺等多類型多級別云平臺，建設(shè)集內(nèi)容生產(chǎn)、信息集成和分發(fā)、管控、服務(wù)于一體的互聯(lián)互通、跨界互動、智能融合、安全可信的媒體融合云平臺。

四川廣電按照“云-網(wǎng)-端-管”的技術(shù)框架思路，在四川媒體融合云平臺的基礎(chǔ)上，建設(shè)了全省基層綜合文化活動室免費無線局域網(wǎng)工程；在終端上，使用智能電視操作系統(tǒng)（TVOS）中國廣電智能終端，并研發(fā)了智能融合媒體網(wǎng)客戶端（App）、“金熊貓”“香巴拉資訊”“好看寬屏”等各類適配智能操作系統(tǒng)的客戶端；構(gòu)建省市縣聯(lián)動的智能監(jiān)測監(jiān)管體系，為相關(guān)管理部門提供輿論引導(dǎo)和安全保障的決策依據(jù)。

（一）云

1.智慧廣電融合媒體云平臺

智慧廣電融合媒體云平臺總體框架可分為公有云、私有云和專屬云。公有云是指由專業(yè)廠商建設(shè)并負責(zé)運維，提供公共計算資源，面向大眾公開使用的云服務(wù)。全媒體素材匯聚、大數(shù)據(jù)挖掘分析、新媒體生產(chǎn)分發(fā)等可以部署在公有云平臺上。私有云是指自己構(gòu)建的，為內(nèi)部用戶提供服務(wù)的云。相對于公有云，私有云部署在企業(yè)內(nèi)部，因此其數(shù)據(jù)安全性、系統(tǒng)可用性都可自主控制。如傳統(tǒng)電視播出、復(fù)雜的后期制作等，可以部署在私有云平臺上。專屬云是利用專業(yè)廠商提供的基礎(chǔ)設(shè)施，由廣電自行構(gòu)建的業(yè)務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)的云。專屬云服務(wù)結(jié)合了公用云及私有云的特點優(yōu)勢，可實現(xiàn)較大程度的可管可控。

智慧廣電融合媒體云平臺的典型應(yīng)用場景包括：融合新聞業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用、融合制作業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用、融合內(nèi)容管理業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用、融合播出分發(fā)業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用、融合數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用。目前根據(jù)不同業(yè)務(wù)的特點分別部署到私有云、專屬云和公有云平臺上，技術(shù)平臺主體架構(gòu)是多云融合的結(jié)果。

2.智慧廣電語音云

建設(shè)智慧廣電語音云，與融合媒體云平臺相融合。智能語音技術(shù)近年來在通信、移動通信、教育、工業(yè)控制、汽車、娛樂等行業(yè)不斷滲透。廣播電視行業(yè)與智能語音技術(shù)的結(jié)合將會為用戶帶來全新的交互體驗，為臺內(nèi)制播系統(tǒng)帶來技術(shù)新變革，帶動數(shù)字電視新業(yè)務(wù)，為臺內(nèi)拉動廣告收入。通過智能語音交互技術(shù)的引入，不僅能夠提升用戶對廣播電視業(yè)務(wù)的使用頻率、加大用戶黏性、提升用戶使用體驗，還可以為廣播電視行業(yè)創(chuàng)造更大的運營價值，獲取豐厚的增值收益。

智能語音技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：智能語音識別、智能語音合成、智能語音理解和智能語音編碼。智慧廣電語音云包括核心能力平臺、智能內(nèi)容生產(chǎn)平臺、智能內(nèi)容監(jiān)審平臺、終端應(yīng)用四部分。在核心能力平臺上提供語音合成、智能拆條、機器翻譯、智能推薦、聲紋識別、語音交互等云平臺計算功能，在智能內(nèi)容生產(chǎn)平臺上提供智能文稿唱詞、智能字幕自動生成、智能內(nèi)容管理等服務(wù)，在智能內(nèi)容監(jiān)審平臺上提供內(nèi)容獲取、智能分析、監(jiān)審研判、發(fā)布處理等服務(wù)。智慧廣電語音云架構(gòu)如圖4所示。

（二）網(wǎng)

四川省為實現(xiàn)全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)和行政村綜合文化活動室免費無線局域網(wǎng)全覆蓋，形成互聯(lián)互通的智慧廣電公共文化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，滿足群眾應(yīng)用智能移動終端享受智慧廣電等數(shù)字公共文化服務(wù)需求，建設(shè)了全省基層綜合文化活動室免費Wi-Fi工程。

基層綜合文化活動室免費Wi-Fi工程集智慧廣電數(shù)字公共文化服務(wù)內(nèi)容、無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和移動客戶端為一體，運用云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，建設(shè)四川全省統(tǒng)一的公共文化服務(wù)管理平臺，構(gòu)建一張統(tǒng)一管理、開放式、免費的無線局域網(wǎng)，實現(xiàn)公共文化服務(wù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、移動化。

基層綜合文化活動室免費Wi-Fi工程總體架構(gòu)包括公共文化服務(wù)管理平臺、鄉(xiāng)村無線Wi-Fi以及移動客戶端三部分。

（三）端

1.TVOS智能電視終端

智能電視操作系統(tǒng)（TVOS）是智慧廣電業(yè)務(wù)和智能電視終端的關(guān)鍵支撐。智能電視操作系統(tǒng)是為智能媒體終端量身定做的操作系統(tǒng)。協(xié)同半導(dǎo)體、媒體、安全、連接、智能等關(guān)鍵技術(shù)，打造極致體驗、綠色安全、業(yè)務(wù)豐富、面向未來的智能終端解決方案，構(gòu)筑健康的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，支撐智能媒體終端長期可持續(xù)發(fā)展。

自2013年12月26日發(fā)布TVOS 1.0版本以來，目前已經(jīng)發(fā)布了最新的TVOS 3.0版本。智能電視操作系統(tǒng)的七項推薦性行業(yè)標準已經(jīng)全部獲得國家廣播電視總局批準并予以發(fā)布，且TOVS標準已在國際電信聯(lián)盟國際電聯(lián)標準化部門第九研究組（ITU-T SG9）會議中成功立項，后續(xù)將完成標準內(nèi)容的審查工作。

智能電視操作系統(tǒng)廣電智能終端由智能電視專用硬件平臺、智能電視操作系統(tǒng)和智能電視客戶端等三個部分組成。

2.智能融合媒體網(wǎng)客戶端

智能融合媒體網(wǎng)客戶端是匹配基層綜合文化活動室免費Wi-Fi工程項目開發(fā)的移動客戶端，是一款通過數(shù)字電視廣播結(jié)合Wi-Fi接入點構(gòu)成的智能融合媒體網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，向用戶提供直播電視、點播視頻、互動直播、信息資訊、購物娛樂、智能推薦等服務(wù)的主要面向移動終端的智能應(yīng)用。

廣播內(nèi)容數(shù)據(jù)通過地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)分發(fā)至區(qū)域網(wǎng)關(guān)，并通過Wi-Fi轉(zhuǎn)發(fā)至終端設(shè)備，區(qū)域網(wǎng)關(guān)通過回傳通道實現(xiàn)認證、應(yīng)用分發(fā)，為連接終端提供互聯(lián)網(wǎng)接入。

智能融合媒體網(wǎng)客戶端基于云端的內(nèi)容生產(chǎn)、內(nèi)容分發(fā)和運維平臺，為家庭電視、個人電腦、移動設(shè)備等多類終端提供大數(shù)據(jù)、用戶服務(wù)和智能推薦等業(yè)務(wù)，如圖5所示。

3.其他客戶端

除智能電視操作系統(tǒng)智能電視終端、智能融合媒體網(wǎng)客戶端外，四川省還研發(fā)了“金熊貓”“熊貓視頻”“熊貓聽聽”“香巴拉資訊”“好看寬屏”等移動客戶端。

（四）管

廣播電視監(jiān)管系統(tǒng)是保障廣播電視安全播出的基礎(chǔ)性支撐系統(tǒng)。隨著媒體多元化發(fā)展，廣播電視監(jiān)管系統(tǒng)的監(jiān)測對象包括國內(nèi)廣播電視、境外衛(wèi)星電視、互聯(lián)網(wǎng)視聽節(jié)目及其他新媒體。媒體形式及內(nèi)容的極大豐富，給廣播電視監(jiān)管系統(tǒng)帶來了極大的操作難度和技術(shù)挑戰(zhàn)。目前以人工為主、技術(shù)為輔的監(jiān)管手段已無法滿足當前廣播電視監(jiān)管需求，采用智能語音處理技術(shù)，如基于語音識別技術(shù)的非法內(nèi)容監(jiān)測過濾技術(shù)、防插播防篡改技術(shù)等，可大大提高監(jiān)管系統(tǒng)的工作效率，提升監(jiān)管系統(tǒng)的自動化水平和智能處理能力。

人工智能“黑廣播”監(jiān)測系統(tǒng)是一套基于人工智能和智能語音處理技術(shù)的新型廣播電視監(jiān)管系統(tǒng)，通過對黑廣播、插播等違法、違規(guī)播出行為的聲音廣播智能監(jiān)管技術(shù)的研究，研制了聲音廣播監(jiān)測平臺原型驗證系統(tǒng)，完成聲音廣播監(jiān)測的數(shù)據(jù)化、自動化及智能化。通過廣電專用語音云，將廣播音頻轉(zhuǎn)換為文字，實現(xiàn)實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、智能預(yù)判、多級聯(lián)動等功能，且系統(tǒng)工作人員可短時間內(nèi)掌握多路廣播頻率內(nèi)容，提升監(jiān)測效率和質(zhì)量。系統(tǒng)功能如圖6所示。

四、結(jié)語

目前廣電行業(yè)存在制播能力較低、傳輸網(wǎng)絡(luò)相對孤立、服務(wù)模式較為單一等制約進一步發(fā)展的問題，亟須通過以用戶為中心，以融合、智能兩個基本點為抓手的智慧廣電總體架構(gòu)及發(fā)展思路，實現(xiàn)廣播影視轉(zhuǎn)型升級，在內(nèi)容生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、服務(wù)模式、監(jiān)測監(jiān)管方面實現(xiàn)智慧化，打通智慧廣電產(chǎn)業(yè)鏈條，拓展延伸廣播影視發(fā)展空間，推進行業(yè)互動、跨界合作和協(xié)同創(chuàng)新，探索廣電行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)、新模式。

注釋

①《關(guān)于進一步加快廣播電視媒體與新興媒體融合發(fā)展的意見》，國家廣播電視總局官網(wǎng)，2016年7月18日，http：//www.sarft.gov.cn/art/2016/7/18/art_113_31297.html.

②王效杰：《廣電“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃總體思路》，《中國新聞出版廣電報》，2015年11月4日，http：//media.people.com.cn/n/2015/1104/c40606-27775713.html.

（本文編輯：李靜）