数字音乐云服务大系统的研究与应用

陈凤

摘 要 当前数字视听系统已经从传统的孤岛型系统转变为相互关联的数字视听大系统，其转变是依托于云计算、大数据、移动互联、语音智能识别等核心技术的进步及应用，从而使得分散在公共数字娱乐场所、数字家庭、餐馆会所等社会音乐服务场所的音乐系统系统起来开展智能化联合运营。数字音乐服务大系统的形成对促进数字音乐产业的整体发展，推送数字娱乐产业的集群发展起到十分重要的作用。

【关键词】数字音乐 大系统 云计算 大数据 移动互联 协同 智能

1 引言

当前，移动互联网发展迅猛，移动终端的出货量已经超越PC，各类厂商纷纷将PC端的服务扩展到移动终端。觸摸交互、无线控制、语音交互等技术也伴随着智能手机而得到发展和普及。社交分享应用也因为智能手机而更贴近用户生活，通过网络分享点滴生活，关注好友最新状态已经成为人们生活的重要组成部分，社交分享功能也成了信息系统的标准配置。同时，云计算技术的发展为海量音视频数据存储提供技术支撑，提供了更合理的分配利用IT资源的思路。伴随着海量数据存储一起发展的数据分析挖掘技术，可应用于音视频内容聚类分析，为用户提供智能推荐等个性化、差异化服务，提升用户体验提供支撑。

基于上述的技术发展趋势，本文提出了将新兴技术与数字音乐产业进行融合，依托国家大力扶持数字文化产业发展的背景，构建通用的数字音乐云服务大系统，解决当前文化娱乐产业较为普遍存在着规模较小、技术基础薄弱、面临着更为严峻的转型等问题，推动中小数字娱乐企业走出传统的模式、实现更快速得发展。

2 数字音乐云服务大系统架构研究

2.1 数字音乐云服务大系统硬件架构

数字音乐云服务大系统硬件架构是由数据中心、以及分散在不同物理空间的数字视听终端和移动互联终端共同构成。

数据中心：由公有云数据中心、以及私有云服务中心组成实现对外的数据服务。

数字视听终端：提供数字音乐点播服务、以及可以提供电影或者游戏等增值服务；视听终端一端可以与移动终端相连接，与移动终端之间实现相互控制，视听终端的另外一端可以与数据中心相连接，获取数据中心的云服务或者向数据中心推送数据和服务。

移动终端：数字视听终端的控制设备，可以对数字视听终端的点播行为进行控制，也可以操控数字视听终端与数据中心之间的实时文件交互。

2.1.1 数据中心基础平台

数据中心是由处于公网并且一般是托管在IDC机房的服务器集群，以及处于数字娱乐场所内部机房的服务器集群组成，共同对视听终端和移动终端提供数字音乐点播及增值服务。

2.1.2 数字视听终端

当前国内主流提供数字音乐视听终端的公司有星网视易、雷石、阳光视翰等。数字视听机顶盒内置芯片、内存、网络及存储模块，外部一般有HDMI、USB、RJ45、AV等接口，具有与云端数据交互、与移动终端互相通信的功能，并且自身具有实时存储、网络音视频点播、歌曲点播控制等功能。

2.1.3 移动终端

移动终端一般指智能手机、平板电脑等可移动设备，移动终端通过安装APP应用实现与数字视听终端以及与数据中心之间的交互。移动终端可以对数字视听终端进行播放控制、可以发送指令使得数字视听终端的存储文件上传至云端或者从云端下载至移动终端内。移动终端应用还可以拓展支持LBS、团购预定等应用。

2.2 数字音乐云服务大系统服务架构

数字音乐云服务大系统从软件功能上可以提供Iaas、Pass、Sass云服务。

（1）Iaas服务由最底层的数据中心向数字音乐运营商提供数据存储空间，节省了数字音乐运营商的办公空间和设备购置成本；

（2）Pass服务由中间层的数据管理平台和音乐分发平台提供，数字音乐运营商可以基于该中间件开发数据存储、虚拟化、跨媒体大数据分析挖掘、数据分发、运营管理等应用；

（3）Saas服务由最顶层的音乐管理软件、数据分析和管理BI软件、语音智能处理、以及移动终端和网站软件等提供，数字音乐运营商以及其他需求方可以通过租用方式及合作模式等获取到软件服务。

3 数字音乐云服务大系统关键技术研究

上文概述了数字音乐云服务大系统的物理架构以及服务能力。从上文的分析可见，数字音乐云服务大系统不仅需要构建灵活可变的支持广域网和局域网的混合云架构，还需要攻克大数据核心技术、移动互联技术、以及语音智能识别和处理等关键技术。下文将对本大系统需要重点研究的关键技术进行分析。

3.1 混合云中心架构

混合云中心是由一个公有云和多个私有云共同组成。公有云是唯一的、可外接多个私有云，公有云和私有云之间采用音视频文件自动搜索和自动分发的网关技术进行连接，从而保证公有云和私有云之间的数据同步。各种基于Android/iOS/linux的移动或者非移动终端可以通过广域网、局域网、3G/GPRS网络、WIFI等接入到云服务平台获得服务。

公有云是海量数据中心，由16核服务器集群或者其他存储集群组成。公有云存储的数据不仅来自于私有云上传的用户行为记录、用户演唱录音文件等，还有来自于门户网站、移动终端的用户注册数据、访问数据、用户演唱录音文件等信息。

私有云是在局域网环境下，主要是面对局域网公共视听场所的数字音视频流媒体点播需求，存储用户进行点播的音视频文件、点播行为记录、用户演唱录音文件等。

本项目研究的混合云存储中心以开源Hadoop平台为基础架构，开展平台二次开发与算法实现。前台基于Web页面方式的前台设计，后台基于Hadoop部署集群，实现存储、数据库、运算平台基础。业务建模技术上，采用面向服务的软件建模技术，满足业务逻辑建模需求。具体包括：模型描述语言、模型生成规则、模型描述规则和编辑规则、图形化建模工具、模型转换技术等。

依托云服务中心，用户可以在局域网的视听场所演唱歌曲并将录音文件和音准评分文件上传至云服务中心，也可以利用用户终端设备演唱歌曲并将录音文件和音准评分文件上传至云服务中心。

3.2 跨媒体大数据的管理问题

互联网数字音乐服务，特别是交互式音乐服务，内容数据会包含文字信息、图形信息、图像信息和声音信息等不同信息类型的综合信息。表现出包括网页、微博、博客、视频、音频、图片、文本等新媒体形式。新媒体资源的内容形式复杂零乱，传播渠道多元化、内容采集形式分发、资源存储零散隔离，在资源管理上的难度远超过传统媒体。为有效利用信息资源、充分发挥資产价值，在研究中使用主题标签技术，对不同类型的媒体进行索引。结合自然语言处理、主题模型、音乐特征提取及众包标签技术，对跨媒体资源进行分类、建立索引，以解决上述各种新媒体资源的融合、管理的问题。存储方面，可以采用分布式文件系统实现大数据的存储，满足大数据查询、分析、挖掘等日常访问需求

3.3 移动互联技术

本研究提出的云服务大系统是以服务为导向，因此设计终端网络接入技术，从而为各种网络接入能力的用户终端都能提供相同的服务体验。

3.3.1 终端接入控制

引进二维码技术对手机接入网络获取特有服务进行控制。建立一套在公共视听场所的网络接入服务策略，对于用户不管是通过4G信号还是通过WIFI接入网络都将获得一致的局域网点播、文件上传、文件下载、音准评分等用户体验。

3.3.2 支持各种移动终端的网络接入管理

同一个注册用户可通过IPAD/IPHONE/android智能手机/linux机顶盒等终端设备接入云服务中心；大系统需要实现统一的身份认证识别，用户可在门户网站或者移动终端随时查阅到自己在所有终端上的操作行为、录音文件、录音排行等信息。

3.3.3 私有云环境下WIFI接入的网络速度管理

通过研究WIFI带宽自动分配技术，使得在局域网环境带宽一定的情况下，自动调节用户终端的带宽分配从而确保接入无线网络的用户获得良好用户体验。

3.4 语音智能识别技术

语音的智能化对于本数字音乐云服务大系统是特别重要的。数字音乐云服务大系统需要对用户的演唱音准和声纹等声音特征作出识别，从而依托于每个用户独特的声音特征推出针对用户个体或者相似群体的应用和服务。

本系统重点推出音准评分功能，对用户歌唱的准确度进行科学的评判，通过图形界面将歌曲的音高、音长与歌词进行实时的提示，并实时给出当前得分。另外，本系统还结合语音处理技术推出基于声纹识别的模仿秀应用等。

4 数字音乐云服务大系统应用

依托于上述的数字音乐云服务大系统，可以构建出如下数字音乐服务。

4.1 个性化音乐点播应用

传统的歌曲点播，一般是用户选择好歌曲、系统如实根据用户的需求将点播歌曲呈现出来。而依托于本云服务大系统，系统会结合用户在本数字视听终端以及在用户自己的移动终端上的历史点播行为，在为用户服务点播功能的同时向用户推荐符合用户特点和兴趣爱好的音乐。

4.2 音乐社交应用

本系统提供声音智能处理技术，依托于声音智能处理技术，用户的音准和声纹可以被识别和评价。系统可以根据评价结果对用户的演唱歌曲进行排行，用户也可以依据系统的科学评价结果进行社交互动等，包括音乐的分享、朋友的点赞和礼品赠送；同时，系统还引进视频直播功能，用户可以将自己的演唱视频进行分享并获得好友的酒水赠送等。

4.3 新歌推广应用

依托于本大系统，数字音乐运营商可以构建数字音乐聚集平台，音乐人可以第一时间将最新歌曲及最新歌手上传至音乐聚集平台，由音乐聚集平台通过分发操作迅速推广出去，这种方式不仅吸引了更多用户加入本平台、更为重要的是可以成功地将这些歌曲迅速推广至全国各地的娱乐场所，相对于传统的DVD售卖以及演唱会的宣传方式得到了更快的富有时效性的推广。

4.4 跨媒体资源检索

本大系统集成跨媒体内容资源聚合技术，可实现用户在门户网站、或者可接入云服务中心的终端设备上的跨媒体主题检索，由云服务中心将涉及到该主题的网页、图片、文本等聚类显示返回给用户的功能。

4.5 互联网+“数字娱乐”的新型O2O模式

依托于本系统，商家可以将所有业务数据上传至本平台。系统依据用户的LBS信息、消费行为数据、自媒体数据等勾画出娱乐用户的消费者画像，从而布局出：提供给商家的消费群体客户分析、个性化商业活动定制服务，给最终用户提供社交圈和朋友推荐服务，提供团购预定服务，提供道具或者礼品赠送服务等。

5 研究展望

综上所述，数字音乐产业在大数据等新兴技术发展的时代已经出现了一些有针对性的技术革新和产业转变。然而，这些技术的应用所带来的产业革新还没有为数字音乐产业带来完全的颠覆，还存在许多具有挑战性的工作。本文首先对当前数字音乐云服务大系统进行描述，再提出应用实例供大家探讨。

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