新媒體監(jiān)管數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 嘉

（國家廣播電視總局五七三臺(tái)，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(shì)，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(duì)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(shí)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(shì)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)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(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)對(duì)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(duì)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(chǎng)景的新型交互式可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能夠提供更豐富數(shù)據(jù)可視化渲染、更有針對(duì)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(dòng)畫等豐富的二維或三維可視化方法對(duì)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)。可視化的顯示呈現(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)。現(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(chǎng)景中，包含大屏、小屏、投影、移動(dòng)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(jì)算機(jī)的交互，從更廣泛的角度講是指人與含有計(jì)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(gè)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(dòng)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(jì)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(gè)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采集支持主動(dòng)采集，被動(dòng)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)庫同步等方式對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)源數(shù)據(jù)進(jìn)行提取；數(shù)據(jù)加工則根據(jù)需要對(duì)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行畫面渲染；顯示輸出則通過計(jì)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(shí)時(shí)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(yùn)維效率。

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上支持多臺(tái)物理渲染主機(jī)構(gòu)成渲染集群實(shí)現(xiàn)大規(guī)模渲染處理，渲染系統(tǒng)在交互控制上設(shè)計(jì)豐富的接口支持第三方系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行集成控制，可根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需要實(shí)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(shí)現(xiàn)中的大屏幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)是采用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換，信號(hào)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的任意復(fù)制與共享，而接入節(jié)點(diǎn)支持接口種類豐富，可以實(shí)現(xiàn)分布式部署，結(jié)合以太網(wǎng)絡(luò)的長傳優(yōu)勢(shì)，極為容易地實(shí)現(xiàn)各類信號(hào)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(shí)，系統(tǒng)采用淺壓縮編碼技術(shù)，傳輸顯示與場(chǎng)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(diǎn)，設(shè)計(jì)由LED拼接大屏、LCD拼接大屏、顯示器、坐席管理節(jié)點(diǎn)、液晶電視等顯示資源組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)員場(chǎng)景進(jìn)行多功能分區(qū)域顯示，既有單個(gè)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(diǎn)、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(shí)現(xiàn)信號(hào)跨屏顯示、無極縮放、整墻漫游、多畫面拼接、場(chǎng)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(dòng)通常是單向的或雙向流動(dòng)不夠充分，用戶被動(dòng)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(jì)上，物理上由固定指揮臺(tái)、移動(dòng)指揮臺(tái)（PAD與手機(jī)等移動(dòng)終端）及各類互動(dòng)傳感設(shè)備組成，同時(shí)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(dòng)交互技術(shù)等，對(duì)新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)場(chǎng)景與數(shù)據(jù)類型進(jìn)行了精準(zhǔn)分析，設(shè)計(jì)出最為貼切的交互操作方式，提高可視化系統(tǒng)的針對(duì)性與顯示目標(biāo)。

3 重點(diǎn)設(shè)計(jì)說明

3.1 可視化形態(tài)的設(shè)計(jì)

對(duì)于新媒體違規(guī)有害監(jiān)測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)流程，采用抽象流程圖渲染方式進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cè)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(bào)的全流程呈現(xiàn)出來，并通過豐富的動(dòng)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(duì)于新媒體監(jiān)管業(yè)務(wù)的各類監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)，采用2.5D動(dòng)態(tài)圖表渲染方式進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，設(shè)計(jì)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(jì)、輿情報(bào)告、AI能力數(shù)據(jù)、節(jié)目來源統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)類別、抓取總量與分類流量等數(shù)據(jù)，同時(shí)設(shè)計(jì)支持對(duì)各類型成果數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互控制，定制組合顯示。對(duì)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(dòng)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(cè)覆蓋區(qū)域、監(jiān)測(cè)違規(guī)域、輿情熱點(diǎn)區(qū)域、輿情熱度等關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)情況。對(duì)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(shí)景建模及全景渲染方式進(jìn)行展示，通過3D實(shí)景可以有效直觀地呈現(xiàn)機(jī)房設(shè)施狀況，同時(shí)將機(jī)房實(shí)景結(jié)合網(wǎng)管系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)告警數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境實(shí)景結(jié)合，形成可視化運(yùn)監(jiān)控，有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)新媒體機(jī)房的全方位運(yùn)維管理。對(duì)于新媒體監(jiān)管AI計(jì)算過程與IDC機(jī)房的綜合計(jì)算力，采用抽象概念建模渲染方式進(jìn)行展示，通過超級(jí)震撼的動(dòng)畫特效設(shè)計(jì)表達(dá)AI計(jì)算畫面，軟硬件資源利用狀態(tài)包括爬蟲、CPU、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源的抽象運(yùn)動(dòng)與情況。

3.2 交互方式的設(shè)計(jì)

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(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǎng)景切換交互以及數(shù)據(jù)可視化的展示控制交互，實(shí)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(jì)同時(shí)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(diǎn)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(shì)體感進(jìn)行GIS渲染內(nèi)容的控制，快速實(shí)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(shí)現(xiàn)命令詞控制，高效切換大屏、燈光、音頻組合場(chǎng)景。同時(shí)引入多通道協(xié)助交互技術(shù)，綜合采用視線、語音、手勢(shì)等新的交互通道、設(shè)備和交互技術(shù)，利用多個(gè)通道以自然、并行、協(xié)作的方式進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，通過整合來自多個(gè)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(shí)采用固定指揮端與移動(dòng)指揮端相結(jié)合，既可通過位置固定的指揮臺(tái)與數(shù)據(jù)源與顯示資源形成互動(dòng)，又可通過移動(dòng)控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)演示與匯報(bào)。在屏幕互動(dòng)設(shè)計(jì)上將單屏與多屏交互融合，實(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先，該設(shè)計(jì)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(cè)與結(jié)果數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出貼切的渲染方法來對(duì)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(dòng)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(gè)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(duì)性。最后，系統(tǒng)在物理實(shí)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(shí)現(xiàn)了信號(hào)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。