基于云计算的音视频制作教学平台应用前景探讨
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摘 要：从云计算基本概念及主要特点出发，结合对当前音视频后期制作教学平台存在的问题进行分析，探讨了云计算在音视频后期制作教学平台中应用的可行性。
关键词：云计算 云存储 虚拟化 资源池
2007年，IBM公司正式提出云计算概念，在短短6年时间，云计算已从概念发展到在高性能计算、数据存储、网络服务等方面实实在在的应用。美国市场调查公司Gartner连续几年都把云计算评为10大战略技术，如此迅速的发展预示着云计算有着广阔的应用前景。云计算目前虽然是一种非常热门的技术，但迄今为止还没有一个严格、统一的定义。维基百科的最新定义[1]：“云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。”国内外涌现出大量的云计算研发机构，国内有百度、华为、中国电信等IT企业，国外有亚马逊、谷歌、IBM、微软等。
1 云计算的特点
云计算是分布式计算、网格计算以及并行计算等技术的延续与发展，它分为软件即服务（SaaS）、平台即服务（PaaS）、基础设施即服务（IaaS）3种服务模式。简化的分布式编程、数据管理与存储技术、虚拟化技术等是云计算所运用的主要技术，笔者分别对这些关键技术做简单的介绍。
简化的分布式编程：云计算平台下的编程十分简单，它是一种简化的分布式编程和高效的任务调度模型。
数据管理技术：云计算的数据管理是读取大量数据后对其进行大规模高效计算与处理的技术，数据处理规模常常达到TB级以上。
数据存储技术：为了保证数据的安全可靠，云计算以分布及冗余的方式存储数据，它能并行地为大量用户提供高传输率和高数据量的高效服务。
虚拟化技术：虚拟化技术是实现对硬件的抽象，资源的分配以及资源的调度和管理，它是云计算平台下各种资源合并与有效使用的关键，为云计算环境搭建起着决定性的作用。
云计算具有按需服务、网络访问、超大资源池、快速弹性使用、服务可度量等特点。云计算平台可以按客户需求快速部署和弹性地提供资源，客户可按需通过网络访问云计算平台，从而快速地得到所需的硬、软件资源，至于这些硬、软件资源的物理位置等信息客户无需了解，一般情况下资源和服务可以是无限的。
近年来，随着计算机技术与我国影视文化教育产业的快速发展，音视频后期制作教学平台从线性编辑发展到非线性编辑，存储设备也从卡带存储到数字存储。非线性编辑教学早期大部分制作以单机为主，制作过程中需要专门的音视频制作板卡，随着计算机运算速度的大幅提升，单机非线性编辑系统近几年已过渡到CPU+GPU+I/O卡的构架，随着制作要求的进一步提高，目前网络化制作教学系统正在逐渐取代单机制作。在当前网络化制作教学系统中网络主要共享存储与资源管理。网络中的服务器仅仅帮助实现了客户端对共享存储的访问，而丝毫没有减轻客户端的工作量，对音视频制作教学来说最为重要的所见即所得的实时渲染，则没有任何帮助。也就是说音视频制作教学系统还是依赖客户端单机的计算能力，网络化仅仅实现了客户端的数据共享和交互能力，是典型的客户端弱服务端系统，这样的系统存在以下一些问题。
2.1 设备利用率低、设备升级周期短
目前这种胖客户端瘦服务系统的状况，会导致资金和机房空间的浪费。由于大多数情况下单机的CPU、内存以及GPU等资源利用率偏低，大量的计算资源闲置，而单机计算资源不足时又无法利用其他机器空余的资源，并且随着制作教学的需要很多硬软件设备又必须不断升级，这意味着资金的大量投入以及资源的浪费。
2.2 渲染能力有限
随着影视节目由标清向高清过渡，音视频制作对计算能力的需求高涨，特别是渲染能力已成为后期音视频制作教学的瓶颈，学生将大量的上机时间浪费在渲染上。渲染能力主要体现在对CPU资源、GPU资源和高速存储资源的需求上，为了满足音视频后期制作系统的特殊需求，客户端有较多的板卡，如GPU，I/O卡，HBA卡等，目前这些板块基本上是在单机客户端上进行应用的，不能共享，而且计算渲染能力也有限。
2.3 存储容量有限
视音频数据是海量的非结构化数据，数据量巨大，同时单个的数据文件也非常大。编码及数据封装格式的多样化导致数据在系统中占用大量的存储空间。存储容量及存储速度是当前音视频制作教学存在的主要问题之一。
3 云计算在音视频后期制作教学平台应用的可行性探讨
音视频后期制作教学是典型的强客户端应用系统，对客户端的计算能力要求极高，而且客户端有些特殊板卡，这些板卡是为适应音视频制作行业的特殊需求而产生的。实际上这些板卡是为了满足音视频制作系统对3类资源的需要，即高速的CPU处理能力，高效的GPU图形渲染，快速、大容量的高速存储资源。如果云计算平台能提供这3种资源，后期制作教学系统就可以迁往云计算平台。实现这一迁移的关键技术在于云计算的虚拟化技术，它是将各种计算及存储资源充分整合和高效利用的关键技术，实际上是将资源池化的技术。以下分别对存储虚拟化、服务器虚拟化、桌面虚拟化、GPU虚拟化进行分析，以探讨音视频后期制作教学在云计算平台上运行的可行性。
3.1 存储的虚拟化
存储虚拟化旨在合并磁盘、控制器和存储网络等存储部件，与传统的存储设备相比，云存储不仅仅是一个硬件，而是一个由服务器、网络设备、存储设备、应用软件、客户端程序等多个部分组成的复杂系统。这些资源以逻辑方式池化以消除可能存在的各种物理障碍以隐藏存储部件的复杂性，简化环境管理，最大限度地发挥这些资源的潜能。对音视频后期制作教学来说，存储的虚拟化可提供低成本按需调配快速的海量存储、高可靠性、高扩展能力、系统兼容性以及智能管理等。
3.2 服务器虚拟化
服务器虚拟化包括CUP，内存，外设及IO等虚拟化技术，它将一个操作系统的物理实例分割到虚拟实例或虚拟机中，允许具有不同操作系统的多台虚拟机在同一物理机上独立并行运行，每一台虚拟机都拥有一套虚拟硬件（如CPU，RAM和网卡等），并在这些硬件中加载操作系统和应用软件。服务器虚拟化的优势在于提高资源的利用率，从而提高系统可用性，降低系统成本。服务器虚拟化技术可以在服务器之间移动虚拟机，遇到物理机故障或资源不足等问题时可以通过手动或自动迁移到另外的虚拟机上，而且迁移过程中机器是不中断的。
3.3 桌面虚拟化
“桌面虚拟化”是指将计算机的桌面系统虚拟化，其实质是客户端在云计算平台上的封装。客户端的硬件设施主要作为显示及相关I/O设备的控制，客户端的软件运行及应用都在虚拟化平台上进行。对于音视频后期制作教学来说，一些相应的音视频剪辑及渲染等大型软件都转移到虚拟机上，由服务器完成软件的运算。而学生端只需低配置的瘦客户机就能满足教学的需要。
3.4 GPU虚拟化
GPU虚拟化是虚拟化技术中最为困难的部分，但
对于音视频后期制作来说又是最重要的部分。GPU的虚拟化是为实现云计算平台上GPU处理能力的集中，它能将大量的GPU资源进行池化合并，从而虚拟出一块具有强大计算能力的GPU。这不像以前当GPU资源不够时，GPU即使可以使用也必须被替换。对音视频后期制作教学来说，相当于具有高速用之不竭的GPU处理能力，影视频实验室也不需要频繁地投入资金进行升级换代。
从以上已经逐渐成熟的云计算虚拟化技术来看，要利用云计算实现音视频后期制作教学，从技术上是完全可以实现的，但在实际应用中还存在需要解决的问题：（1）实时渲染的虚拟化；（2）存储系统的进一步完善；（3）高效的网络系统及安全的虚拟化；（4）应用虚拟化的完善等。
4 结束语
云计算将给整个音视频后期制作教学带来前所未有的冲击和挑战，虽然云计算模式在行业内还没有达到投入使用的程度，但它对影视后期制作的影响已经显现，随着云计算技术的不断发展，它必将在音视频后期制作教学领域得到广泛应用。
参考文献
[1]Cloud computing[EB/OL].[2011-09-01].http：∥/wiki/ Cloud-computing.
[2]李乔，郑啸.云计算研究现状综述[J].计算机科学，2011（4）：32-37.
[3][美]MICHAEL MILLER.云计算[M].姜进磊，孙瑞志，向勇，史美林，译.北京：机械工业出版社，2009.
[4]周毅，杨淮，袁敏.广电云体系研究与实现[J].电视技术，2012（20）：5-12.