多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)研究論文

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摘要]多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要組成部分，它能夠同時(shí)獲取、處理、編輯、存儲(chǔ)和展示文字、聲音、影像、圖形等不同媒體，同時(shí)它具有多樣性、集成性和交互性等特點(diǎn)。只有解決好多媒體的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，才能得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)它更快發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)模型；面向?qū)ο?；分布式?shù)據(jù)庫(kù)

1多媒體數(shù)據(jù)模型

多媒體數(shù)據(jù)模型主要采用文件系統(tǒng)管理方式、擴(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的方式和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的方式。

1.1文件系統(tǒng)管理方式

多媒體資料是以文件的形式在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)的，所以用各種操作系統(tǒng)的文件管理功能就可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理。Windows的文件管理器或資源管理器不僅能實(shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)管理，而且還能實(shí)現(xiàn)有些圖文資料的修改，演播一些影像資料。為了方便用戶瀏覽多媒體資料，出現(xiàn)很多的圖形、圖象瀏覽工具軟件。有些在Windows95下的瀏覽軟件還和資源管理器結(jié)合起來(lái)，如ACDSee工具軟件不僅可瀏覽BMP、GIF、JPEG、PCX、Photo－CD、PNG、TGA、TIFFandWMF格式的圖像，而且還具備資源管理器的查詢、刪除、復(fù)制等功能。如多功能影像處理及管理軟件ImagePals，是在Windows上影像工具軟件，ImagePals提供了電子相簿（Album）、影像編輯（ImageEditor）和屏幕捕捉（ScreenCapture）等功能,此外還具有視窗及CD瀏覽器等。電子相薄（Album）是一個(gè)很具特色的應(yīng)用程序，能對(duì)文件進(jìn)行迅速、可視性的管理。文件系統(tǒng)方式存儲(chǔ)簡(jiǎn)單，當(dāng)多媒體資料較少時(shí)，瀏覽查詢還能接受，但演播的資料格式受到限制，最主要的是當(dāng)多媒體資料的數(shù)量和種類相當(dāng)多時(shí)，查詢和演播就不方便了。

1.2擴(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的方式

數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)是為了解決文件管理數(shù)據(jù)的不足，同樣，為了解決管理多媒體數(shù)據(jù)，人們很容易地會(huì)想到使用數(shù)據(jù)庫(kù)。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型建立在嚴(yán)格的關(guān)系代數(shù)的基礎(chǔ)上的，解決了數(shù)據(jù)管理的許多問(wèn)題，目前基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)仍然是主流技術(shù)。但是平坦化的數(shù)據(jù)類型不適于表達(dá)復(fù)雜的多媒體信息，文本、聲音、圖像這些非格式化的數(shù)據(jù)是關(guān)系模型無(wú)法處理的；簡(jiǎn)單化的關(guān)系也會(huì)破壞媒體實(shí)體的復(fù)雜聯(lián)系，豐富的語(yǔ)義性超過(guò)了關(guān)系模型的表示能力。出于保護(hù)原有投資和市場(chǎng)的考慮，全球幾家大的數(shù)據(jù)庫(kù)公司都已將原有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品加以擴(kuò)充，使之在一定程度上能支持多媒體的應(yīng)用。用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)多媒體資料的方法一般是：

1.2.1用專用字段存放全部多媒體文件；

1.2.2多媒體資料分段存放在不同字段中，播放時(shí)再重新構(gòu)建；

1.2.3文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，多媒體資料以文件系統(tǒng)存放，用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存放媒體類型、應(yīng)用程序名、媒體屬性、關(guān)鍵詞等。

1.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的方式

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)在事物管理方面獲得了巨大的成功，它主要是處理格式化的數(shù)據(jù)及文本信息。由于多媒體信息是非格式化的數(shù)據(jù)，多媒體數(shù)據(jù)具有對(duì)象復(fù)雜、存儲(chǔ)分散和時(shí)空同步等特點(diǎn)，所以盡管關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)非常簡(jiǎn)單有效，但用其管理多媒體資料仍不太盡如人意。而面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)是指對(duì)象的集合、對(duì)象的行為、狀態(tài)和聯(lián)系是以面向數(shù)據(jù)模型來(lái)定義的。面向?qū)ο蟮母拍钍切乱淮鷶?shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用所需的強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)模型的良好基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟮姆椒ㄗ钸m合于描述復(fù)雜對(duì)象，通過(guò)引入封裝、繼承、對(duì)象、類等概念，可以有效地描述各種對(duì)象及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和聯(lián)系。多媒體資料可以自然地用面向?qū)ο蠓椒ㄋ枋?，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)雜對(duì)象管理能力正好對(duì)處理非格式多媒體數(shù)據(jù)有益；根據(jù)對(duì)象的標(biāo)識(shí)符的導(dǎo)航存取能力有利于對(duì)相關(guān)信息的快速存??；封裝和面向?qū)ο缶幊谈拍钣譃楦咝к浖拈_(kāi)發(fā)提供了支持。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)方法是將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是開(kāi)發(fā)的多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要方向。

為高效管理多媒體數(shù)據(jù)，基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用系統(tǒng)逐漸演變到多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)用面向?qū)ο蟮母拍顢U(kuò)充關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。用面向?qū)ο蟮母呒?jí)語(yǔ)言擴(kuò)展基本關(guān)系類型，使其支持復(fù)雜對(duì)象，并對(duì)關(guān)系模型提供的操作加以擴(kuò)充，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)管理多媒體資料。

2數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮

由于多媒體信息，如聲音、圖像目前國(guó)際上的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有：

JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)，是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)聯(lián)合制定的。適合于連續(xù)色調(diào)、多級(jí)灰度、彩色或單色靜止圖像的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。MPEG(MovingPictureExpertsGroup)，是ISO／IEC委員會(huì)的第11172號(hào)標(biāo)準(zhǔn)草案，包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)三部分。MPEG要考慮到音頻和視頻的同步，聯(lián)合壓縮后產(chǎn)生一個(gè)電視質(zhì)量的視頻和音頻、壓縮形式的位速為1.5Mbps的單一流。

P×64，是CCITT的H．261號(hào)建議，P為可變參數(shù)，取值范圍是1～30。該標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是可視電話和電視會(huì)議，它可以覆蓋整個(gè)ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))信道。當(dāng)P=1或2時(shí)，只支持每秒幀數(shù)較少的視頻電話，P＞6時(shí)可支持電視會(huì)議。

P×64標(biāo)準(zhǔn)和MPEG標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)有許多共同之處，但P×64標(biāo)準(zhǔn)是為適應(yīng)各種通道容量的傳輸，而MPEG標(biāo)準(zhǔn)是用狹窄的頻帶實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像畫(huà)面和高保真的聲音傳送。

3多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理和存取方法

如何有效地按照多媒體數(shù)據(jù)的特性去存取多媒體數(shù)據(jù)呢？利用常規(guī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)管理多媒體數(shù)據(jù)已經(jīng)不能適應(yīng)了，基于內(nèi)容的多媒體信息檢索研究應(yīng)運(yùn)而生。它支持其他多媒體信息技術(shù)，如超媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。多媒體內(nèi)容的處理分為三大部分：內(nèi)容獲取、內(nèi)容描述和內(nèi)容操縱。也可將其看成是內(nèi)容處理的三個(gè)步驟，即先對(duì)原始媒體進(jìn)行處理，提取內(nèi)容，然后用標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)它們進(jìn)行描述，以支持各種內(nèi)容的操縱。

內(nèi)容獲取(Populating)通過(guò)對(duì)各種內(nèi)容的分析和處理而獲得媒體內(nèi)容的過(guò)程。多媒體數(shù)據(jù)具有時(shí)空特性，內(nèi)容的一個(gè)重要成分是空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)。內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化(Structuring)就是分割(Segmenting)出圖像對(duì)象、視頻的時(shí)間結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)對(duì)象，以及這些對(duì)象之間的關(guān)系。特征抽取(Extraction)就是提取顯著的區(qū)分特征和人的視覺(jué)(Visual)、聽(tīng)覺(jué)(Auditory)方面的感知特征來(lái)表示媒體和媒體對(duì)象的性質(zhì)。

----內(nèi)容描述(Description)描述在以上過(guò)程中獲取的內(nèi)容。目前，MPEG-7專家組正在制定多媒體內(nèi)容描述標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要采用描述子(Descriptor)和描述模式(Scheme)來(lái)分別描述媒體的特性及其關(guān)系。

----內(nèi)容操縱(Manipulating)針對(duì)內(nèi)容的用戶操作和應(yīng)用。有許多這方面的名詞和術(shù)語(yǔ)。查詢(Query)是面向用戶的術(shù)語(yǔ)，多用于數(shù)據(jù)庫(kù)操作。檢索(Retrieval)是在索引(Index)支持下的快速信息獲取方式。搜索(Search)常用于Internet的搜索引擎，含有搜尋的意思，又有在大規(guī)模信息庫(kù)中搜尋信息的含義。

摘要(Summarization，Excerpt)對(duì)多媒體中的時(shí)基媒體(如視頻和音頻)是一種特殊的操作。我們熟知文獻(xiàn)摘要的含義，在內(nèi)容技術(shù)支持下，也可以對(duì)視頻和音頻媒體進(jìn)行摘要，獲得一目了然的全局視圖和概要。同樣，用戶可以通過(guò)瀏覽(Browsing)操作，線性或非線性地存取結(jié)構(gòu)化的內(nèi)容。另外，基于內(nèi)容的技術(shù)不僅僅用在多媒體信息的檢索和搜索方面，檢索僅僅是信息存取的一個(gè)方面。過(guò)濾(Filtering)就是與檢索相反的一種信息存取方式。用過(guò)濾技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人化的信息服務(wù)。

4分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是具有管理分布數(shù)據(jù)庫(kù)功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是由分布于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成的集合，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)(一般在系統(tǒng)中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)稱為結(jié)點(diǎn)node)具有獨(dú)立處理的能力(稱為本地自治),可執(zhí)行局部應(yīng)用,同時(shí),每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)也能執(zhí)行全局應(yīng)用。所謂局部應(yīng)用即僅對(duì)本結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行某些應(yīng)用。所謂全局應(yīng)用(或分布應(yīng)用)是指對(duì)兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行某些應(yīng)用。支持全局應(yīng)用的系統(tǒng)才能稱為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)邏輯上看如同集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一樣，用戶可在任何一個(gè)場(chǎng)地執(zhí)行全局應(yīng)用。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)具有如下特點(diǎn)：

4.1本地自治(LocalAutonomy)；

4.2不依靠一個(gè)中心站點(diǎn)；

4.3能連續(xù)操作；它也是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

5結(jié)語(yǔ)

多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展顯得越來(lái)越重要，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更加廣闊，現(xiàn)在通信技術(shù)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以它為基礎(chǔ)的多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將改變我們未來(lái)的生活。