本发明涉及云计算网络服务领域，更具体地说，本发明涉及基于云计算的点播视频及音频服务系统及方法。
背景技术：
1、随着云计算技术的快速发展，点播视频及音频服务逐渐成为人们日常生活中不可或缺的一部分，传统的点播系统常常受限于硬件设备的性能，用户在访问视频和音频内容时，往往需要依赖于本地的存储和处理能力，导致用户在设备性能较弱或存储空间不足时，无法顺畅地获取所需内容，影响了用户体验，本地存储也增加了用户设备的负担，使得用户需要定期清理存储空间。
2、现有的点播服务对网络环境的依赖性较强，在网络波动或带宽不足的情况下，视频和音频的播放质量往往大打折扣，传统点播服务依赖于集中式的服务器，导致在地理上距离较远的用户获取内容时经历较长的加载时间，影响用户的访问速度并增加了服务器的负载，对内容提供商的成本控制带来了挑战。
3、点播视频及音频服务的虚拟体验实施能够提高内容的访问速度和稳定性，并增强了对用户需求的响应能力，为用户提供丰富而具有沉浸感的音视频内容。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供基于云计算的点播视频及音频服务系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：基于云计算的点播视频及音频服务系统，包括用户界面模块、内容管理模块以及虚拟体验模块；
3、用户界面模块：通过云计算支持用户界面，建立自动化扩展机制进行资源调整，利用云计算平台提供负载均衡功能故障转移功能构建高可用性架构，通过云计算平台利用监控工具实时监测系统的cpu利用率、内存使用率；
4、内容管理模块：利用云存储服务存储视频和音频内容，通过aws控制台创建mediaconvert作业模板，应用提交视频和音频内容的作业并启动转码过程，利用词频-逆文档频率算法提取视频和音频内容的关键词特征，通过循环神经网络模型预测输出视频和音频内容对应的标签；
5、虚拟体验模块：将预测输出视频和音频内容对应的标签对应虚拟环境的元素，通过映射表提取虚拟环境元素的颜色特征、形状特征以及大小特征，并转换为3d模型形式，通过云计算平台进行图形渲染生成高质量视觉虚拟效果，并利用流媒体传输将复杂的虚拟现实场景实时传输给用户设备；
6、在一个优选地实施方式中，所述用户界面模块，具体包括以下内容：
7、响应可用子单元：将用户界面关于视频和音频内容的非动态数据上传至云存储服务，利用云计算平台提供的内容分发网络服务将用户界面关于视频和音频内容的非动态数据缓存至全球各地的节点，通过云计算平台提供的自动化部署工具进行自动化和标准化部署过程。
8、资源调整子单元：通过云监控服务实时监控用户访问量和系统负载情况，设置自动化扩展规则建立自动化扩展机制，将cpu利用率设定为70％～80％时，当cpu利用率达到设定值触发资源扩展操作，将内存使用率上限设定为80％～90％，当内存占用率上限达到设定值触发资源扩展操作。
9、架构优化子单元:利用云计算平台提供负载均衡功能故障转移功能构建高可用性架构，设置架构节点将当前发生故障节点自动转移流量至其他节点，通过云端缓存服务对用户界面关于视频和音频内容的常用数据进行缓存。
10、持续优化子单元：通过云计算平台利用监控工具实时监测系统的cpu利用率、内存使用率，根据用户反馈获取市场趋势并定期对用户界面进行更新和优化。
11、在一个优选地实施方式中，所述内容管理模块，具体包括以下内容：
12、存储服务子单元：利用云存储服务存储视频和音频内容，强调在全球各地的节点表示的多个地理区域设置备份，并通过版本控制功能跟踪数据变更历史，基于视频和音频内容的点播时间动态调整数据细粒度访问权限，利用存储桶策略规则自动管理数据生命周期。
13、数据转码子单元：利用云计算平台的aws控制台创建mediaconvert作业模板，并定义转码作业的参数，包括输入视频和音频内容的文件、输出设置、编解码器、分辨率、比特率，应用提交视频和音频内容的作业并启动转码过程。
14、标签化子单元：解析视频和音频内容，利用自然语言处理技术分割视频和音频内容的语义单元，利用词频-逆文档频率算法计算视频和音频内容中关键词权重，提取视频和音频内容关键词、短语和句子作为任务节点，所述词频-逆文档频率算法具体公式为：
15、
16、其中，tf-idf(porq)表示视频和音频内容的关键词权重，tp表示视频内容关键词p在视频中出现的次数，c表示视频和音频内容中总词数，s表示文件总数，sp表示包含视频内容关键词p的文件总数，α表示视频内容在文件总数的权重，tq表示音频内容关键词q在视频中出现的次数，sq表示包含音频内容关键词q的文件总数，β表示音频内容在文件总数的权重，搭建循环神经网络模型，根据当前时间戳输入的视频和音频内容和上一时间戳的隐藏状态，通过sigmoid激活函数计算输入层的激活值，其具体公式为：
17、tl＝s(wl*[it-1,xt]+bl)
18、其中，tl表示输入层的激活值，s()表示sigmoid激活函数，wl表示权重矩阵，it-1表示上一时间戳的隐藏状态，xt表示当前时间戳输入的视频和音频内容，bl表示偏置项，输出层选择全连接层并根据当前时间戳输入的视频和音频内容、上一时间戳的隐藏状态以及当前时间戳的视频和音频内容的细胞状态，通过sigmoid激活函数计算输出层的激活值，其具体公式为：
19、to＝s(so*[it-1,xt]+bo)
20、其中，to表示遗忘层的激活值，s()表示sigmoid激活函数，wo表示权重矩阵，it-1表示上一时间戳的隐藏状态，xt表示当前时间戳输入的视频和音频内容，bo表示偏置项，通过全连接层预测输出视频和音频内容对应的标签。
21、在一个优选地实施方式中，所述虚拟体验模块，具体包括以下内容：
22、标签转换子单元：利用视频和音频内容的关键词特征并将预测输出视频和音频内容对应的标签对应虚拟环境的元素，建立标签到元素的映射表并进行匹配转换，根据虚拟环境调整视频和音频内容的格式，通过映射表提取虚拟环境元素的颜色特征、形状特征以及大小特征，并转换为3d模型形式。
23、环境布置子单元：通过云计算平台进行图形渲染生成高质量视觉虚拟效果，利用内容分发网络实时同步更新虚拟环境中的元素并及时反映标签的变化，通过云计算平台的流媒体传输将复杂的虚拟现实场景实时传输给用户设备。
24、在一个优选地实施方式中，具体包括以下步骤：
25、s101.通过云计算支持用户界面并将关于视频和音频内容的非动态数据上传至云存储服务，建立自动化扩展机制进行资源调整，利用云计算平台提供负载均衡功能故障转移功能构建高可用性架构，通过云监控服务实时监控用户访问量和系统负载情况；
26、s102.利用云存储服务存储视频和音频内容，通过存储桶策略规则自动管理数据生命周期，应用提交视频和音频内容的作业并启动转码过程，利用词频-逆文档频率算法提取视频和音频内容的关键词特征，通过循环神经网络模型预测输出视频和音频内容对应的标签；
27、s103.将预测输出视频和音频内容对应的标签对应虚拟环境的元素，并转换为3d模型形式，通过云计算平台进行图形渲染生成高质量视觉虚拟效果，利用内容分发网络实时同步更新虚拟环境中的元素并及时反映标签的变化，呈现用户与视频和音频内容对应虚拟环境元素的最新状态和交互效果；
28、本发明的有益效果是：通过实时数据上传和全球节点的内容缓存，用户能够更快速地访问视频和音频内容，显著减少加载时间，提高用户体验和满意度，自动化扩展机制确保在用户访问量高峰期间，系统能够自动调节资源，避免由于cpu和内存瓶颈导致的性能下降，确保在高负载情况下服务的连续性与稳定性，通过负载均衡和故障转移功能，系统能够自动将流量转移至健康节点，减少了单点故障的风险，提高了系统的整体可用性，利用监控工具实时获取系统运行数据，支持不断调整和优化系统架构和用户界面，根据用户的反馈和市场趋势，对服务进行定期更新和改进，确保平台始终符合用户需求，云存储服务的使用能够确保视频和音频内容的安全存储与高可用性，通过全球节点设置备份，提升了数据的可靠性和灾难恢复能力，根据视频和音频内容的点播时间动态调整数据细粒度访问权限，有效地满足用户的个性化需求，同时保护敏感数据，根据视频和音频内容的点播时间动态调整数据细粒度访问权限，可以有效地满足用户的个性化需求，同时保护敏感数据，提升安全性，利用mediaconvert进行数据转码，能够根据不同的输出设置、编解码器、分辨率和比特率，优化视频和音频内容的质量，确保在各种设备和网络环境下的良好播放效果，通过自然语言处理技术解析视频和音频内容，分割语义单元并提取关键词和短语，能够增强内容的可搜索性和可发现性，提高用户的检索效率，通过构建循环神经网络模型，实现对视频和音频内容的动态分析与标签预测，能够适应时间序列数据的特性，提高内容分析的准确性，标签转换子单元将视频和音频内容的关键词特征映射到虚拟环境元素，实现了内容与虚拟体验的融合，从而为用户提供更为个性化和沉浸式的体验，通过高效的3d模型生成，有助于创建更真实和生动的虚拟场景，提升用户的沉浸感和参与感，利用内容分发网络确保虚拟环境中的元素能够快速而可靠地传递给用户，减少延迟和卡顿的现象。
1.基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于，具体包括：包括用户界面模块、内容管理模块以及虚拟体验模块；
2.根据权利要求1所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述用户界面模块将用户界面关于视频和音频内容的非动态数据上传至云存储服务，利用云计算平台提供的内容分发网络服务将用户界面关于视频和音频内容的非动态数据缓存至全球各地的节点，通过云计算平台提供的自动化部署工具进行自动化和标准化部署过程，通过云监控服务实时监控用户访问量和系统负载情况，设置自动化扩展规则建立自动化扩展机制，利用云计算平台提供负载均衡功能故障转移功能构建高可用性架构，设置架构节点将当前发生故障节点自动转移流量至其他节点，通过云端缓存服务对用户界面关于视频和音频内容的常用数据进行缓存，通过云计算平台利用监控工具实时监测系统的cpu利用率、内存使用率，根据用户反馈获取市场趋势并定期对用户界面进行更新和优化。
3.根据权利要求2所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述自动化扩展机制包括：将cpu利用率设定为70％～80％时，当cpu利用率达到设定值触发资源扩展操作，将内存使用率上限设定为80％～90％，当内存占用率上限达到设定值触发资源扩展操作。
4.根据权利要求1所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述内容管理模块利用云计算平台的aws控制台创建mediaconvert作业模板，并定义转码作业的参数，包括输入视频和音频内容的文件、输出设置、编解码器、分辨率、比特率，应用提交视频和音频内容的作业并启动转码过程，解析视频和音频内容，利用自然语言处理技术分割视频和音频内容的语义单元，利用词频-逆文档频率算法计算视频和音频内容中关键词权重，提取视频和音频内容关键词、短语和句子作为任务节点，搭建循环神经网络模型，根据当前时间戳输入的视频和音频内容和上一时间戳的隐藏状态，通过sigmoid激活函数计算输入层的激活值，输出层选择全连接层并根据当前时间戳输入的视频和音频内容、上一时间戳的隐藏状态以及当前时间戳的视频和音频内容的细胞状态，通过全连接层预测输出视频和音频内容对应的标签。
5.根据权利要求4所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述词频-逆文档频率算法具体公式为：
6.根据权利要求4所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述计算输入层的激活值具体公式为：
7.根据权利要求1所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：所述虚拟体验模块利用视频和音频内容的关键词特征并将预测输出视频和音频内容对应的标签对应虚拟环境的元素，建立标签到元素的映射表并进行匹配转换，根据虚拟环境调整视频和音频内容的格式，通过映射表提取虚拟环境元素的颜色特征、形状特征以及大小特征，并转换为3d模型形式。
8.根据权利要求7所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：通过云计算平台进行图形渲染生成高质量视觉虚拟效果，利用内容分发网络实时同步更新虚拟环境中的元素并及时反映标签的变化，通过云计算平台的流媒体传输将复杂的虚拟现实场景实时传输给用户设备。
9.基于云计算的点播视频及音频服务方法应用于如权利要求1-8任一所述的基于云计算的点播视频及音频服务系统，其特征在于：具体包括以下步骤：
