新媒體監(jiān)管數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張 嘉

（國家廣播電視總局五七三臺，北京 102209）

0 引言

以視聽網(wǎng)站、視聽APP、微博、微信、短視頻等為主的互聯(lián)網(wǎng)新媒體，已經(jīng)成為各類型事件、新聞與信息的主要傳播源頭，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，其傳播迅速、影響范圍廣泛，為了以正互聯(lián)網(wǎng)視聽，規(guī)范互聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展，上述新媒體已成為廣電新媒體監(jiān)管的主要管控對象。新媒體涉及內(nèi)容豐富，格式多樣，正以海量方式成倍增長，因此，廣電新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)中存在著大量的可視化需求，需要通過可視化手段呈現(xiàn)基于AI引擎的智能采集、分析與研判的業(yè)務(wù)全流程，同時還需要呈現(xiàn)各類格式的過程數(shù)據(jù)與成果數(shù)據(jù)包括信息源、趨勢數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)、輿情數(shù)據(jù)、新媒體圖文與音視頻數(shù)據(jù)、監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測對象地域分布等地理信息數(shù)據(jù)，因此，構(gòu)建全面的、具有針對性的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)意義重大。

目前，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)顯示手段與交互手段略顯不足，無法多維度、立體化、全面化地呈現(xiàn)新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)的全流程與成果數(shù)據(jù)，本文主要介紹一種適合于新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)場景的新型交互式可視化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，該系統(tǒng)實現(xiàn)能夠提供更豐富數(shù)據(jù)可視化渲染、更有針對性的大屏幕顯示以及更為靈活的可視化交互功能。

1 可視化技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)可視化。數(shù)據(jù)可視主要借助于圖形化技術(shù)手段，清晰有效地溝通與傳達(dá)信息，主要表現(xiàn)形式是通過幾何、圖文、圖表、動畫等豐富的二維或三維可視化方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染呈現(xiàn)，它是面向圖像與顯示的技術(shù)。

（2）可視化呈現(xiàn)?？梢暬娘@示呈現(xiàn)通常是以大屏幕為核心，完成數(shù)據(jù)可視化效果的最終展現(xiàn)?，F(xiàn)代化的大屏幕系統(tǒng)，其顯示資源通常不僅僅由一組屏幕組成，在更多的應(yīng)用場景中，包含大屏、小屏、投影、移動終端等各類型顯示資源。

（3）人機(jī)交互。人機(jī)交互是指人與機(jī)器或系統(tǒng)的交互，本質(zhì)上是人與計算機(jī)的交互，從更廣泛的角度講是指人與含有計算機(jī)的機(jī)器或系統(tǒng)進(jìn)行交互，并建立用戶與系統(tǒng)之間的雙向通信，人機(jī)交互方式與界面的好壞往往可以直接影響到系統(tǒng)建設(shè)的成敗。

2 數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)主要組成及原理

本文所述系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)渲染系統(tǒng)、大屏幕系統(tǒng)、交互系統(tǒng)三大分系統(tǒng)組成（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.1 數(shù)據(jù)渲染系統(tǒng)

數(shù)據(jù)渲染系統(tǒng)是整體系統(tǒng)最為核心的一個分系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)從業(yè)務(wù)系統(tǒng)中直接采集或被動接收源數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行加工處理，渲染出指定的顯示形態(tài)，然后通過高性能顯卡輸出超高分辨率圖像或視頻。數(shù)據(jù)渲染系統(tǒng)在工作流程上設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)渲染與顯示輸出四個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集支持主動采集，被動監(jiān)聽、數(shù)據(jù)庫同步等方式對業(yè)務(wù)系統(tǒng)源數(shù)據(jù)進(jìn)行提?。粩?shù)據(jù)加工則根據(jù)需要對源數(shù)據(jù)進(jìn)行清理、集成、變換與歸約等二次處理，準(zhǔn)備出渲染使用的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)渲染則通過可視化框架對數(shù)據(jù)進(jìn)行畫面渲染；顯示輸出則通過計算機(jī)顯卡完成4K或8K超高分辨率畫面的輸出。

在常規(guī)的數(shù)據(jù)可視化渲染系統(tǒng)中，維度單一的圖表往往占據(jù)絕大多數(shù)，本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)渲染則更多地以二維、三維、全景框架與地圖、空間、高程、事件、信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相結(jié)合，內(nèi)置的高性能二維與三維渲染引擎可實時渲染出多維立體化的可視化形態(tài)，直觀地反應(yīng)出系統(tǒng)原理、處理過程、數(shù)據(jù)流向、成果數(shù)據(jù)等內(nèi)容，提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合運維效率。

系統(tǒng)在設(shè)計上支持多臺物理渲染主機(jī)構(gòu)成渲染集群實現(xiàn)大規(guī)模渲染處理，渲染系統(tǒng)在交互控制上設(shè)計豐富的接口支持第三方系統(tǒng)對其進(jìn)行集成控制，可根據(jù)業(yè)務(wù)場景的需要實現(xiàn)交互定制化數(shù)據(jù)可視化渲染輸出。

2.2.2 大屏幕系統(tǒng)

本實現(xiàn)中的大屏幕系統(tǒng)設(shè)計由顯示拼接處理器與大屏幕顯示資源組成，顯示拼接處理器在選型上采用網(wǎng)絡(luò)化、分布式、淺壓縮的處理器產(chǎn)品，該類處理器特點是采用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換，信號的輸入與輸出采用嵌入式設(shè)備接入，利用以太網(wǎng)組播技術(shù)實現(xiàn)信號的任意復(fù)制與共享，而接入節(jié)點支持接口種類豐富，可以實現(xiàn)分布式部署，結(jié)合以太網(wǎng)絡(luò)的長傳優(yōu)勢，極為容易地實現(xiàn)各類信號與顯示資源的跨區(qū)域、跨樓層接入與組網(wǎng)，支持靈活擴(kuò)展，同時，系統(tǒng)采用淺壓縮編碼技術(shù)，傳輸顯示與場景切換延遲低。大屏幕顯示資源則根據(jù)新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)的特點，設(shè)計由LED拼接大屏、LCD拼接大屏、顯示器、坐席管理節(jié)點、液晶電視等顯示資源組成，根據(jù)現(xiàn)場業(yè)務(wù)員場景進(jìn)行多功能分區(qū)域顯示，既有單個區(qū)域顯示區(qū)，又有多屏多區(qū)域關(guān)聯(lián)區(qū)。屏幕部署上也不受制于地理位置的限制，采用多組多點、跨區(qū)域、跨樓層分布式部署。在畫面的呈現(xiàn)上，基于分布式拼接處理器強(qiáng)大的處理能力，可實現(xiàn)信號跨屏顯示、無極縮放、整墻漫游、多畫面拼接、場景切換等功能，滿足渲染畫面在顯示資源上的靈活調(diào)度。

2.2.3 交互系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)中，信息流動通常是單向的或雙向流動不夠充分，用戶被動接收結(jié)果數(shù)據(jù)，不能反饋調(diào)整。本系統(tǒng)的交互設(shè)計上，物理上由固定指揮臺、移動指揮臺（PAD與手機(jī)等移動終端）及各類互動傳感設(shè)備組成，同時引入更多先進(jìn)的交互技術(shù)及概念，例如精準(zhǔn)交互與非精準(zhǔn)交互結(jié)合、多通道協(xié)助交互技術(shù)、多屏聯(lián)動交互技術(shù)等，對新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)場景與數(shù)據(jù)類型進(jìn)行了精準(zhǔn)分析，設(shè)計出最為貼切的交互操作方式，提高可視化系統(tǒng)的針對性與顯示目標(biāo)。

3 重點設(shè)計說明

3.1 可視化形態(tài)的設(shè)計

對于新媒體違規(guī)有害監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務(wù)流程，采用抽象流程圖渲染方式進(jìn)行實時展示，該方式可以充分地表示數(shù)據(jù)流向與過程分析，完整地將新媒體監(jiān)測監(jiān)管的數(shù)據(jù)搜查、數(shù)據(jù)采集、AI預(yù)研判、AI分析、人工審核、違規(guī)內(nèi)容取證、結(jié)果上報的全流程呈現(xiàn)出來，并通過豐富的動效直觀地呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)爬取及AI研判的可視化過程。對于新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)的各類監(jiān)測成果數(shù)據(jù)，采用2.5D動態(tài)圖表渲染方式進(jìn)行實時展示，設(shè)計了180多種豐富的圖表集合進(jìn)行選擇輸出，以最貼切的圖表方式展現(xiàn)新媒體監(jiān)管中的違規(guī)統(tǒng)計、輿情報告、AI能力數(shù)據(jù)、節(jié)目來源統(tǒng)計、監(jiān)測類別、抓取總量與分類流量等數(shù)據(jù)，同時設(shè)計支持對各類型成果數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的交互控制，定制組合顯示。對于新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)中與地域結(jié)合緊密的成果數(shù)據(jù)，采用GIS地圖渲染方式展示，地圖渲染采用2.5D/3D的形態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)。通過動態(tài)地圖直觀呈現(xiàn)出150萬家視聽網(wǎng)站的地理位置信息和視頻數(shù)量信息，結(jié)合地理位置坐標(biāo)展示監(jiān)測覆蓋區(qū)域、監(jiān)測違規(guī)域、輿情熱點區(qū)域、輿情熱度等關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)情況。對于新媒體監(jiān)管系統(tǒng)的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施與安防系統(tǒng)，采用3D實景建模及全景渲染方式進(jìn)行展示，通過3D實景可以有效直觀地呈現(xiàn)機(jī)房設(shè)施狀況，同時將機(jī)房實景結(jié)合網(wǎng)管系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)監(jiān)測告警數(shù)據(jù)、設(shè)備運行狀態(tài)、環(huán)境實景結(jié)合，形成可視化運監(jiān)控，有效地實現(xiàn)對新媒體機(jī)房的全方位運維管理。對于新媒體監(jiān)管AI計算過程與IDC機(jī)房的綜合計算力，采用抽象概念建模渲染方式進(jìn)行展示，通過超級震撼的動畫特效設(shè)計表達(dá)AI計算畫面，軟硬件資源利用狀態(tài)包括爬蟲、CPU、網(wǎng)絡(luò)、存儲等資源的抽象運動與情況。

3.2 交互方式的設(shè)計

將交互系統(tǒng)引入到新媒體監(jiān)管系統(tǒng)的全環(huán)節(jié)（見圖1），交互系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)可視化渲染系統(tǒng)、大屏幕系統(tǒng)、環(huán)境資源系統(tǒng)，綜合實現(xiàn)對業(yè)務(wù)內(nèi)容拓展交互，燈光、音頻與設(shè)備中控交互，大屏場景切換交互以及數(shù)據(jù)可視化的展示控制交互，實現(xiàn)全方位的業(yè)務(wù)定制可視化。系統(tǒng)交互方式上，設(shè)計同時支持精準(zhǔn)交互與非精準(zhǔn)交互，精準(zhǔn)交互包括鼠標(biāo)、鍵盤與多點觸控等控制方式，非精準(zhǔn)交互包含語音控制與激光雷達(dá)的體感控制，如采用人體姿勢體感進(jìn)行GIS渲染內(nèi)容的控制，快速實現(xiàn)地圖的旋轉(zhuǎn)，縮放與層進(jìn)操作；采用語音指令交互，實現(xiàn)命令詞控制，高效切換大屏、燈光、音頻組合場景。同時引入多通道協(xié)助交互技術(shù)，綜合采用視線、語音、手勢等新的交互通道、設(shè)備和交互技術(shù)，利用多個通道以自然、并行、協(xié)作的方式進(jìn)行人機(jī)對話，通過整合來自多個通道的、精確的和不精確的輸入來捕捉用戶的交互意圖，提高人機(jī)交互的自然性和高效性。在物理交互界面上同時采用固定指揮端與移動指揮端相結(jié)合，既可通過位置固定的指揮臺與數(shù)據(jù)源與顯示資源形成互動，又可通過移動控制臺實現(xiàn)移動演示與匯報。在屏幕互動設(shè)計上將單屏與多屏交互融合，實現(xiàn)一鍵甩屏，多屏共享，視頻剪輯分享等交互，支持在信源與顯示資源之間進(jìn)行畫面與信息共享與流轉(zhuǎn)，滿足新媒體業(yè)務(wù)監(jiān)管需求。

圖1 太赫茲波段在電磁波譜中的位置

4 結(jié)束語

綜上所述，本文闡述了一種用于新媒體監(jiān)管的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。首先，該設(shè)計在數(shù)據(jù)可視化渲染方面充分考慮了新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)的需求，結(jié)合新媒體監(jiān)管過程監(jiān)測與結(jié)果數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計出貼切的渲染方法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。其次，在人機(jī)交互方面，充分結(jié)合精準(zhǔn)與非精準(zhǔn)交互、固定與移動交互、多通道協(xié)助交互等新型交互手段，并全面集成信源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)渲染系統(tǒng)、大屏幕系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行融合式交互，使得數(shù)據(jù)可視化的呈現(xiàn)更具全面性與針對性。最后，系統(tǒng)在物理實現(xiàn)上使用了分布式、網(wǎng)絡(luò)化、淺壓縮顯示拼接處理器有效地串聯(lián)渲染系統(tǒng)、信源系統(tǒng)、顯示資源與交互系統(tǒng)，實現(xiàn)了信號的靈活共享與任意調(diào)度，有效地提高了新媒體監(jiān)管的過程監(jiān)控、分析研判與指揮調(diào)度的效率。