黃 河

浙江傳媒學(xué)院 浙江杭州 310018

2007年，IBM公司正式提出云計(jì)算概念，在短短6年時(shí)間，云計(jì)算已從概念發(fā)展到在高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用。美國(guó)市場(chǎng)調(diào)查公司Gartner連續(xù)幾年都把云計(jì)算評(píng)為10大戰(zhàn)略技術(shù)，如此迅速的發(fā)展預(yù)示著云計(jì)算有著廣闊的應(yīng)用前景。云計(jì)算目前雖然是一種非常熱門的技術(shù)，但迄今為止還沒有一個(gè)嚴(yán)格、統(tǒng)一的定義。維基百科的最新定義[1]：“云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備?！眹?guó)內(nèi)外涌現(xiàn)出大量的云計(jì)算研發(fā)機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)有百度、華為、中國(guó)電信等IT企業(yè)，國(guó)外有亞馬遜、谷歌、IBM、微軟等。

1 云計(jì)算的特點(diǎn)

云計(jì)算是分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算以及并行計(jì)算等技術(shù)的延續(xù)與發(fā)展，它分為軟件即服務(wù)(SaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)3種服務(wù)模式。簡(jiǎn)化的分布式編程、數(shù)據(jù)管理與存儲(chǔ)技術(shù)、虛擬化技術(shù)等是云計(jì)算所運(yùn)用的主要技術(shù)，筆者分別對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)做簡(jiǎn)單的介紹。

簡(jiǎn)化的分布式編程：云計(jì)算平臺(tái)下的編程十分簡(jiǎn)單，它是一種簡(jiǎn)化的分布式編程和高效的任務(wù)調(diào)度模型。

數(shù)據(jù)管理技術(shù)：云計(jì)算的數(shù)據(jù)管理是讀取大量數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模高效計(jì)算與處理的技術(shù)，數(shù)據(jù)處理規(guī)模常常達(dá)到TB級(jí)以上。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)：為了保證數(shù)據(jù)的安全可靠，云計(jì)算以分布及冗余的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它能并行地為大量用戶提供高傳輸率和高數(shù)據(jù)量的高效服務(wù)。

虛擬化技術(shù)：虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的抽象，資源的分配以及資源的調(diào)度和管理，它是云計(jì)算平臺(tái)下各種資源合并與有效使用的關(guān)鍵，為云計(jì)算環(huán)境搭建起著決定性的作用。

云計(jì)算具有按需服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)訪問、超大資源池、快速?gòu)椥允褂?、服?wù)可度量等特點(diǎn)。云計(jì)算平臺(tái)可以按客戶需求快速部署和彈性地提供資源，客戶可按需通過網(wǎng)絡(luò)訪問云計(jì)算平臺(tái)，從而快速地得到所需的硬、軟件資源，至于這些硬、軟件資源的物理位置等信息客戶無(wú)需了解，一般情況下資源和服務(wù)可以是無(wú)限的。

2 當(dāng)前音視頻制作教學(xué)平臺(tái)存在的問題

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與我國(guó)影視文化教育產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，音視頻后期制作教學(xué)平臺(tái)從線性編輯發(fā)展到非線性編輯，存儲(chǔ)設(shè)備也從卡帶存儲(chǔ)到數(shù)字存儲(chǔ)。非線性編輯教學(xué)早期大部分制作以單機(jī)為主，制作過程中需要專門的音視頻制作板卡，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的大幅提升，單機(jī)非線性編輯系統(tǒng)近幾年已過渡到CPU+GPU+I/O卡的構(gòu)架，隨著制作要求的進(jìn)一步提高，目前網(wǎng)絡(luò)化制作教學(xué)系統(tǒng)正在逐漸取代單機(jī)制作。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)化制作教學(xué)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)主要共享存儲(chǔ)與資源管理。網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器僅僅幫助實(shí)現(xiàn)了客戶端對(duì)共享存儲(chǔ)的訪問，而絲毫沒有減輕客戶端的工作量，對(duì)音視頻制作教學(xué)來(lái)說(shuō)最為重要的所見即所得的實(shí)時(shí)渲染，則沒有任何幫助。也就是說(shuō)音視頻制作教學(xué)系統(tǒng)還是依賴客戶端單機(jī)的計(jì)算能力，網(wǎng)絡(luò)化僅僅實(shí)現(xiàn)了客戶端的數(shù)據(jù)共享和交互能力，是典型的客戶端弱服務(wù)端系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)存在以下一些問題。

2.1 設(shè)備利用率低、設(shè)備升級(jí)周期短

目前這種胖客戶端瘦服務(wù)系統(tǒng)的狀況，會(huì)導(dǎo)致資金和機(jī)房空間的浪費(fèi)。由于大多數(shù)情況下單機(jī)的CPU、內(nèi)存以及GPU等資源利用率偏低，大量的計(jì)算資源閑置，而單機(jī)計(jì)算資源不足時(shí)又無(wú)法利用其他機(jī)器空余的資源，并且隨著制作教學(xué)的需要很多硬軟件設(shè)備又必須不斷升級(jí)，這意味著資金的大量投入以及資源的浪費(fèi)。

2.2 渲染能力有限

隨著影視節(jié)目由標(biāo)清向高清過渡，音視頻制作對(duì)計(jì)算能力的需求高漲，特別是渲染能力已成為后期音視頻制作教學(xué)的瓶頸，學(xué)生將大量的上機(jī)時(shí)間浪費(fèi)在渲染上。渲染能力主要體現(xiàn)在對(duì)CPU資源、GPU資源和高速存儲(chǔ)資源的需求上，為了滿足音視頻后期制作系統(tǒng)的特殊需求，客戶端有較多的板卡，如GPU，I/O卡，HBA卡等，目前這些板塊基本上是在單機(jī)客戶端上進(jìn)行應(yīng)用的，不能共享，而且計(jì)算渲染能力也有限。

2.3 存儲(chǔ)容量有限

視音頻數(shù)據(jù)是海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量巨大，同時(shí)單個(gè)的數(shù)據(jù)文件也非常大。編碼及數(shù)據(jù)封裝格式的多樣化導(dǎo)致數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中占用大量的存儲(chǔ)空間。存儲(chǔ)容量及存儲(chǔ)速度是當(dāng)前音視頻制作教學(xué)存在的主要問題之一。

3 云計(jì)算在音視頻后期制作教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用的可行性探討

音視頻后期制作教學(xué)是典型的強(qiáng)客戶端應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)客戶端的計(jì)算能力要求極高，而且客戶端有些特殊板卡，這些板卡是為適應(yīng)音視頻制作行業(yè)的特殊需求而產(chǎn)生的。實(shí)際上這些板卡是為了滿足音視頻制作系統(tǒng)對(duì)3類資源的需要，即高速的CPU處理能力，高效的GPU圖形渲染，快速、大容量的高速存儲(chǔ)資源。如果云計(jì)算平臺(tái)能提供這3種資源，后期制作教學(xué)系統(tǒng)就可以遷往云計(jì)算平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)這一遷移的關(guān)鍵技術(shù)在于云計(jì)算的虛擬化技術(shù)，它是將各種計(jì)算及存儲(chǔ)資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)際上是將資源池化的技術(shù)。以下分別對(duì)存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、GPU虛擬化進(jìn)行分析，以探討音視頻后期制作教學(xué)在云計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行的可行性。

3.1 存儲(chǔ)的虛擬化

存儲(chǔ)虛擬化旨在合并磁盤、控制器和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等存儲(chǔ)部件，與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備相比，云存儲(chǔ)不僅僅是一個(gè)硬件，而是一個(gè)由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用軟件、客戶端程序等多個(gè)部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)。這些資源以邏輯方式池化以消除可能存在的各種物理障礙以隱藏存儲(chǔ)部件的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化環(huán)境管理，最大限度地發(fā)揮這些資源的潛能。對(duì)音視頻后期制作教學(xué)來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)的虛擬化可提供低成本按需調(diào)配快速的海量存儲(chǔ)、高可靠性、高擴(kuò)展能力、系統(tǒng)兼容性以及智能管理等。

3.2 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化包括CUP，內(nèi)存，外設(shè)及IO等虛擬化技術(shù)，它將一個(gè)操作系統(tǒng)的物理實(shí)例分割到虛擬實(shí)例或虛擬機(jī)中，允許具有不同操作系統(tǒng)的多臺(tái)虛擬機(jī)在同一物理機(jī)上獨(dú)立并行運(yùn)行，每一臺(tái)虛擬機(jī)都擁有一套虛擬硬件(如CPU，RAM和網(wǎng)卡等)，并在這些硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。服務(wù)器虛擬化的優(yōu)勢(shì)在于提高資源的利用率，從而提高系統(tǒng)可用性，降低系統(tǒng)成本。服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以在服務(wù)器之間移動(dòng)虛擬機(jī)，遇到物理機(jī)故障或資源不足等問題時(shí)可以通過手動(dòng)或自動(dòng)遷移到另外的虛擬機(jī)上，而且遷移過程中機(jī)器是不中斷的。

3.3 桌面虛擬化

“桌面虛擬化”是指將計(jì)算機(jī)的桌面系統(tǒng)虛擬化，其實(shí)質(zhì)是客戶端在云計(jì)算平臺(tái)上的封裝?？蛻舳说挠布O(shè)施主要作為顯示及相關(guān)I/O設(shè)備的控制，客戶端的軟件運(yùn)行及應(yīng)用都在虛擬化平臺(tái)上進(jìn)行。對(duì)于音視頻后期制作教學(xué)來(lái)說(shuō)，一些相應(yīng)的音視頻剪輯及渲染等大型軟件都轉(zhuǎn)移到虛擬機(jī)上，由服務(wù)器完成軟件的運(yùn)算。而學(xué)生端只需低配置的瘦客戶機(jī)就能滿足教學(xué)的需要。

3.4 GPU虛擬化

GPU虛擬化是虛擬化技術(shù)中最為困難的部分，但對(duì)于音視頻后期制作來(lái)說(shuō)又是最重要的部分。GPU的虛擬化是為實(shí)現(xiàn)云計(jì)算平臺(tái)上GPU處理能力的集中，它能將大量的GPU資源進(jìn)行池化合并，從而虛擬出一塊具有強(qiáng)大計(jì)算能力的GPU。這不像以前當(dāng)GPU資源不夠時(shí)，GPU即使可以使用也必須被替換。對(duì)音視頻后期制作教學(xué)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于具有高速用之不竭的GPU處理能力，影視頻實(shí)驗(yàn)室也不需要頻繁地投入資金進(jìn)行升級(jí)換代。

從以上已經(jīng)逐漸成熟的云計(jì)算虛擬化技術(shù)來(lái)看，要利用云計(jì)算實(shí)現(xiàn)音視頻后期制作教學(xué)，從技術(shù)上是完全可以實(shí)現(xiàn)的，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在需要解決的問題：(1)實(shí)時(shí)渲染的虛擬化；(2)存儲(chǔ)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善；(3)高效的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及安全的虛擬化；(4)應(yīng)用虛擬化的完善等。

4 結(jié)束語(yǔ)

云計(jì)算將給整個(gè)音視頻后期制作教學(xué)帶來(lái)前所未有的沖擊和挑戰(zhàn)，雖然云計(jì)算模式在行業(yè)內(nèi)還沒有達(dá)到投入使用的程度，但它對(duì)影視后期制作的影響已經(jīng)顯現(xiàn)，隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，它必將在音視頻后期制作教學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

[1]Cloud computing[EB/OL].[2011-09-01].http:∥en.wikipedia.org/wiki/ Cloud-computing.

[2]李喬,鄭嘯.云計(jì)算研究現(xiàn)狀綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2011(4):32-37.

[3][美]MICHAEL MILLER.云計(jì)算[M].姜進(jìn)磊,孫瑞志,向勇,史美林,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[4]周毅,楊淮,袁敏.廣電云體系研究與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù),2012(20):5-12.