多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)課件

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)都是以數(shù)值和字符數(shù)據(jù)為管理對(duì)象，其應(yīng)用對(duì)象主要是一般商業(yè)或事務(wù)數(shù)據(jù)，它通常不涉及到諸如圖像、聲音等多媒體數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)象被擴(kuò)充到用來(lái)管理多媒體數(shù)據(jù)，由于描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)模型不同，其性質(zhì)和功能都將出現(xiàn)重大變化，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取機(jī)制出現(xiàn)基本差異，此時(shí)用以管理多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（MDBMS）。經(jīng)過(guò)多年的研究與開(kāi)發(fā)，MDBMS在理論上取得了一定進(jìn)展，也由一些多媒體數(shù)據(jù)的DBMS出現(xiàn)，當(dāng)還不夠完善與成熟。9/2/20231傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)都是以數(shù)值和字符數(shù)據(jù)為管理對(duì)象，其應(yīng)用對(duì)象主要是一8.1.1多媒體數(shù)據(jù)

1.媒體信息的交換和傳播必須借助于一定的媒體，“媒體”(Media)就是信息得以表示或傳播的載體，其基本功能就是向人們傳遞各種信息。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，可以將媒體劃分為如下幾個(gè)部分。9/2/202328.1.1多媒體數(shù)據(jù)

1.媒體8/3/20232●感覺(jué)媒體

●表示媒體

●存儲(chǔ)媒體

●傳輸媒體

9/2/20233●感覺(jué)媒體8/3/202332.多媒體從詞源上看，“多媒體”一詞由前綴multi和字根media兩部分復(fù)合而成。Multi來(lái)源于拉丁字multus，其意為“大量的”；Media是拉丁字medium的復(fù)數(shù)形式，表示“媒體”的意思。因此，從詞源上推斷，多媒體意為“多種媒介綜合體”。例如，電影是由音頻(Audio)和視頻(Video)綜合而成的一種信息表示和傳播的形式(載體)，它是一種多媒體。9/2/202342.多媒體8/3/202343.多媒體數(shù)據(jù)在以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)的信息時(shí)代，人們所指的多媒體大多是數(shù)字化的多媒體，即基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的多媒體，稱(chēng)之為計(jì)算機(jī)多媒體(ComputerMultimedia)。多媒體數(shù)據(jù)是指由多種不同類(lèi)型媒體綜合組成的，通常包括文本、圖形、圖像、聲音、視頻圖像和動(dòng)畫(huà)等媒體形式。只包含某種媒體的數(shù)據(jù)稱(chēng)為單媒體。當(dāng)然，單媒體可以看作是特殊的多媒體。9/2/202353.多媒體數(shù)據(jù)8/3/202358.1.2多媒體數(shù)據(jù)分類(lèi)

多媒體數(shù)據(jù)按其特征可以分為以下6種。1.文本數(shù)據(jù)2.聲音數(shù)據(jù)3.圖像數(shù)據(jù)4.圖形數(shù)據(jù)5.影視數(shù)據(jù)6.生成媒體數(shù)據(jù)9/2/202368.1.2多媒體數(shù)據(jù)分類(lèi)

多媒體數(shù)據(jù)按其特征可以分為以下6種8.1.3多媒體數(shù)據(jù)特征

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比，多媒體數(shù)據(jù)具有如下幾種特性：1.集成特性2.獨(dú)立特性3.數(shù)據(jù)量大4.實(shí)時(shí)性強(qiáng)5.具有交互性6.非解釋特性7.非結(jié)構(gòu)特性9/2/202378.1.3多媒體數(shù)據(jù)特征

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比，多媒體數(shù)據(jù)具有8.1.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)

1.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是以數(shù)字和字符數(shù)據(jù)為管理對(duì)象，其應(yīng)用對(duì)象主要是一般的商業(yè)或事務(wù)數(shù)據(jù)，一般不涉及諸如圖像和聲音等，但當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)象被擴(kuò)充到用來(lái)管理多媒體數(shù)據(jù)之后，其性質(zhì)和功能都發(fā)生了重大變化。此時(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取結(jié)構(gòu)不同，描述它們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型也不同。由此產(chǎn)生的用于管理多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（MDBMS），其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（multimediadatabase，MD）。9/2/202388.1.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)

1.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)8/3/202382.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)特征從多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的角度來(lái)看，多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)具有如下特征。（1）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)不同于經(jīng)典數(shù)據(jù)庫(kù)，在其處理數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用對(duì)象等方面都與經(jīng)典數(shù)據(jù)庫(kù)有著較大差異。9/2/202392.多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)特征8/3/202392）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和處理的是現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜對(duì)象，這些對(duì)象往往通過(guò)多種形式的媒體來(lái)綜合表現(xiàn)自己，如動(dòng)態(tài)的視頻。經(jīng)典數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)于格式化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，圖像或聲音媒體都作為無(wú)格式化數(shù)據(jù)而存在，而其存儲(chǔ)特征則是一類(lèi)二進(jìn)制大對(duì)象，存儲(chǔ)對(duì)象變化使得存儲(chǔ)技術(shù)增加了新的內(nèi)容，需要進(jìn)行特殊處理，如進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮等。9/2/2023102）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和處理的是現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜對(duì)象，這些對(duì)象（3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是面向應(yīng)用的，其功能需求與應(yīng)用密切相關(guān)，因此它并不是基于某一特定的數(shù)據(jù)類(lèi)型，而是隨著應(yīng)用領(lǐng)域和對(duì)象而建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，如可以概括地劃分多媒體數(shù)據(jù)為簡(jiǎn)單型、復(fù)雜型和智能型，用來(lái)表示不同類(lèi)型的應(yīng)用。9/2/202311（3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是面向應(yīng)用的，其功能需求與應(yīng)用密切相關(guān)，因3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)從實(shí)用性要求出發(fā)，強(qiáng)調(diào)媒體間的獨(dú)立性，其概念可以與經(jīng)典數(shù)據(jù)庫(kù)多要求的數(shù)據(jù)獨(dú)立性進(jìn)行類(lèi)比，即多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)應(yīng)當(dāng)最大限度地忽略各媒體間的差別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)媒體數(shù)據(jù)的操作與管理。9/2/2023123）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)從實(shí)用性要求出發(fā)，強(qiáng)調(diào)媒體間的獨(dú)立性，其概念（4）經(jīng)典數(shù)據(jù)模型概念更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用對(duì)象的邏輯結(jié)構(gòu)。而多媒體應(yīng)用則對(duì)于對(duì)象的物理表示和交付方式非常重視，多媒體系統(tǒng)的意義和作用就在于能將物理存儲(chǔ)的信息以多媒體形式向用戶(hù)表現(xiàn)和提供，因此多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)更強(qiáng)調(diào)用戶(hù)界面的靈活性和多樣性。單媒體顯示相對(duì)容易，而混合媒體如聲像的表現(xiàn)，由于涉及到媒體的同步和集成，因此要復(fù)雜得多。9/2/202313（4）經(jīng)典數(shù)據(jù)模型概念更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用對(duì)象的邏輯結(jié)構(gòu)。而多媒體應(yīng)用（5）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有較強(qiáng)的對(duì)象訪問(wèn)手段，從而使多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)具有實(shí)用價(jià)值，訪問(wèn)方式可包括通過(guò)多媒體對(duì)象類(lèi)型和建立的對(duì)象聚集。對(duì)象概括訪問(wèn)對(duì)象，通過(guò)多媒體關(guān)系，媒體特征進(jìn)行訪問(wèn)，特征訪問(wèn)主要用于對(duì)圖像和聲音等對(duì)象的訪問(wèn)，這里還涉及到特征抽取等問(wèn)題。瀏覽訪問(wèn)、近似性查詢(xún)、混合方式訪問(wèn)都是多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)特有的查詢(xún)方式。9/2/202314（5）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有較強(qiáng)的對(duì)象訪問(wèn)手段，從而使多媒體數(shù)據(jù)8.1.5多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)主要技術(shù)

1.大容量、高帶寬的存儲(chǔ)器系統(tǒng)文本的存儲(chǔ)和檢索技術(shù)早已成熟。多媒體存儲(chǔ)則是較新的課題。多媒體存儲(chǔ)需要考慮若干新的需要，例如巨大的存儲(chǔ)空間、大型對(duì)象、多個(gè)相關(guān)對(duì)象和對(duì)檢索的時(shí)間要求等。多媒體存儲(chǔ)和檢索最主要的特點(diǎn)是要考慮多媒體對(duì)象的龐大數(shù)據(jù)量及實(shí)時(shí)性的要求。9/2/2023158.1.5多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)主要技術(shù)

1.大容量、高帶寬的存儲(chǔ)器2.多媒體數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)核心問(wèn)題就是如何表示和處理實(shí)體間的聯(lián)系，而表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型就是數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型可以用一種較為嚴(yán)格的定義表述為：數(shù)據(jù)模型（datamodel）是由數(shù)學(xué)上一組定義組成，這些概念可以用來(lái)表達(dá)數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用中的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)。由于多媒體數(shù)據(jù)的來(lái)源緊密依賴(lài)于應(yīng)用，很難有統(tǒng)一的模型面向所有應(yīng)用需求，因此，討論多媒體數(shù)據(jù)模型實(shí)質(zhì)上只能提供若干有利于多媒體應(yīng)用的建模技術(shù)和方法，本章正是按照這個(gè)思路進(jìn)行研究。9/2/2023162.多媒體數(shù)據(jù)模型8/3/2023163.元數(shù)據(jù)及其生成多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中存在有大量的二進(jìn)制位串、字符流等非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，要理解和查詢(xún)這類(lèi)數(shù)據(jù)，就必須對(duì)其進(jìn)行必要的描述和解釋。這種描述和解釋的數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，人們通常稱(chēng)為多媒體元數(shù)據(jù)。多媒體元數(shù)據(jù)對(duì)于多媒體數(shù)據(jù)極端重要，它是多媒體數(shù)據(jù)的解釋與描述，更是用戶(hù)識(shí)別、選擇多媒體數(shù)據(jù)的基本依據(jù)，因此，要進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的查詢(xún)與管理，就要研究多媒體元數(shù)據(jù)及其生成。9/2/2023173.元數(shù)據(jù)及其生成8/3/2023174.查詢(xún)和索引技術(shù)數(shù)據(jù)查詢(xún)是任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)最基本和最重要的功能之一，在多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)查詢(xún)條件一般表示為元數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的條件，而不是直接表示為媒體數(shù)據(jù)應(yīng)該滿(mǎn)足的條件，由此，帶來(lái)一些新的技術(shù)和方法問(wèn)題需要處理。另外還有基于多媒體本身特性的多解查詢(xún)、基于媒體內(nèi)容的檢索技術(shù)（特征提取、索引和查詢(xún)優(yōu)化）等基本課題也需要進(jìn)行研究。9/2/2023184.查詢(xún)和索引技術(shù)8/3/2023188.2多媒體數(shù)據(jù)模型

目前，建立多媒體數(shù)據(jù)模型的方法大多是在關(guān)系數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。主要方法有如下兩種：●擴(kuò)展現(xiàn)有關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)，用于支持類(lèi)似于二進(jìn)制對(duì)象的各種多媒體對(duì)象。將RDBMS從基本的二進(jìn)制對(duì)象擴(kuò)展到繼承和類(lèi)這一概念。●轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展成熟的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)，以支持SQL語(yǔ)言。將數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦驅(qū)ο蟮臄?shù)據(jù)并使用面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，如C++，或使用對(duì)象的SQL來(lái)開(kāi)發(fā)。9/2/2023198.2多媒體數(shù)據(jù)模型

目前，建立多媒體數(shù)據(jù)模型的方法大多是8.2.1多媒體數(shù)據(jù)模型的層次

多媒體數(shù)據(jù)模型是用來(lái)描述任何多媒體數(shù)據(jù)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的一組概念和定義，一般可以分為如下三個(gè)層次?！窀拍顢?shù)據(jù)模型（conceptualdatamodel，CDM）●邏輯數(shù)據(jù)模型（logicaldatamodel，LDM）●物理數(shù)據(jù)模型（physicaldatamodel，PDM）9/2/2023208.2.1多媒體數(shù)據(jù)模型的層次

多媒體數(shù)據(jù)模型是用來(lái)描述任9/2/2023218/3/202321按照應(yīng)用對(duì)象的復(fù)雜程度，可以將數(shù)據(jù)模型分為三種：簡(jiǎn)單性、復(fù)雜型和智能型數(shù)據(jù)模型。簡(jiǎn)單型數(shù)據(jù)模型對(duì)應(yīng)于多媒體簡(jiǎn)單應(yīng)用，其特征是涉及到的對(duì)象多為靜態(tài)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，查詢(xún)比較確定。相對(duì)于簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)模型的就是簡(jiǎn)單型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)它主要完成對(duì)多媒體數(shù)據(jù)中的物理媒體數(shù)據(jù)的有效管理和存取，建立多媒體數(shù)據(jù)及其文本說(shuō)明等屬性之間的相互關(guān)系。9/2/202322按照應(yīng)用對(duì)象的復(fù)雜程度，可以將數(shù)據(jù)模型分為三種：簡(jiǎn)單性、復(fù)雜復(fù)雜型多媒體數(shù)據(jù)模型表述一類(lèi)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、可以進(jìn)行某種意義上模糊查詢(xún)的多媒體應(yīng)用，其特征是具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，實(shí)體之間存在多重聯(lián)系，查詢(xún)方式多樣。相對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)模型的就是復(fù)雜型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)，它主要完成對(duì)多媒體中所包含的物理媒體數(shù)據(jù)、邏輯媒體數(shù)據(jù)的統(tǒng)一描述、有效存取和管理，能對(duì)多媒體數(shù)據(jù)中包含的多種語(yǔ)義信息進(jìn)行描述、存取和管理。9/2/202323復(fù)雜型多媒體數(shù)據(jù)模型表述一類(lèi)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、可以進(jìn)行某種意義上智能型數(shù)據(jù)模型是指一類(lèi)具有特殊復(fù)雜對(duì)象、應(yīng)用要求相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，其特征是對(duì)系統(tǒng)的描述具有很高的要求。相對(duì)于智能型數(shù)據(jù)模型的就是智能型多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)，它不但能夠?qū)Χ喾N媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)和管理，還能夠支持對(duì)多種媒體數(shù)據(jù)的理解以及從中進(jìn)行知識(shí)獲取。在知識(shí)引導(dǎo)下的查詢(xún)及其相應(yīng)智能化的操作和處理。9/2/202324智能型數(shù)據(jù)模型是指一類(lèi)具有特殊復(fù)雜對(duì)象、應(yīng)用要求相當(dāng)復(fù)雜的系8.2.2擴(kuò)展的關(guān)系數(shù)據(jù)模型

傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型缺少支持多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的能力。RDBMS只是為管理表格字母數(shù)字形式的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的，很難實(shí)現(xiàn)具有空間關(guān)系和時(shí)態(tài)關(guān)系的數(shù)據(jù)，缺乏演繹和推理操作。最近，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)始使用大二進(jìn)制對(duì)象(BLOB)來(lái)存儲(chǔ)和管理多媒體對(duì)象。BLOB可用于圖像或其他二進(jìn)制數(shù)據(jù)類(lèi)型的對(duì)象。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中包括BLOB的位置信息，這些信息實(shí)際存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)之外的分離的圖像或視頻服務(wù)器上。通過(guò)訪問(wèn)這些BLOB，為用戶(hù)顯示完整的數(shù)據(jù)集。9/2/2023258.2.2擴(kuò)展的關(guān)系數(shù)據(jù)模型

傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型缺少支持多媒此外，盡管目前絕大多數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都支持整型、浮點(diǎn)、字符串、貨幣、日期和布爾量等數(shù)據(jù)類(lèi)型，有一些也增加了一些新特點(diǎn)，如在BLOB中查詢(xún)超文本，但是還存在如下幾點(diǎn)主要不足：9/2/202326此外，盡管目前絕大多數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都支持整型、浮點(diǎn)、字符串、貨(1)它們不支持如派生和聚合這樣的類(lèi)關(guān)系。(2)未加修改的關(guān)系模型不支持自動(dòng)管理數(shù)據(jù)的同步編輯，如版本管理等。(3)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算模型也不支持?jǐn)U展結(jié)構(gòu)的遍歷操作所需要的內(nèi)存駐留對(duì)象的概念。例如，在演示一個(gè)包含有圖像和全運(yùn)動(dòng)視頻剪輯的RTF文本時(shí)的操作。9/2/202327(1)它們不支持如派生和聚合這樣的類(lèi)關(guān)系。8/3/2023(4)關(guān)系模型不能進(jìn)行具有某種復(fù)雜度的長(zhǎng)周期事務(wù)處理，例如需要對(duì)被多個(gè)用戶(hù)訪問(wèn)的分布式多媒體對(duì)象進(jìn)行更新操作。所以，為了能在多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中使用關(guān)系數(shù)據(jù)模型，必須對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行必要的擴(kuò)充和改進(jìn)。9/2/202328(4)關(guān)系模型不能進(jìn)行具有某種復(fù)雜度的長(zhǎng)周期事務(wù)處理，例如8.2.3面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

20世紀(jì)90年代以來(lái)，面向?qū)ο竽Ｐ褪橇硪环N表達(dá)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的主要方法，許多多媒體應(yīng)用中的數(shù)據(jù)管理都建立在面向?qū)ο竽Ｐ蜕稀?/2/2023298.2.3面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

20世紀(jì)90年代以來(lái)，面向?qū)ο竽Ｐ褪敲嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)模型類(lèi)的概念對(duì)多媒體數(shù)據(jù)特別有用。一旦定義了類(lèi)，所有類(lèi)中的對(duì)象就被賦予了類(lèi)的屬性。類(lèi)定義在應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)速度上也有著明顯的優(yōu)勢(shì)，并且有利于為開(kāi)發(fā)和維護(hù)復(fù)雜多媒體應(yīng)用軟件提供更完善的功能及更廣泛的對(duì)象性能。此外，對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，如消息傳遞、可擴(kuò)展性、支持分層結(jié)構(gòu)，對(duì)于多媒體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也都是非常重要的。9/2/202330面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)模型類(lèi)的概念對(duì)多媒體數(shù)據(jù)特別有用。一旦定義了類(lèi)但是，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型目前尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，許多實(shí)際技術(shù)還不夠成熟。為了更好地滿(mǎn)足多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理的需求，還需要做進(jìn)一步研究和改進(jìn)。例如增加反映多媒體對(duì)象之間時(shí)空關(guān)系的描述，描述多媒體對(duì)象間更深刻的語(yǔ)義。9/2/202331但是，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型目前尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏堅(jiān)實(shí)的理8.3多媒體元數(shù)據(jù)及其生成

8.3.1多媒體元數(shù)據(jù)1.多媒體元數(shù)據(jù)概念多媒體數(shù)據(jù)往往由多種媒體組合而成。多媒體數(shù)據(jù)類(lèi)型不同，表示方式也各不相同。不同的表示形式，其存取方式和繪制方式等各不相同。因此，多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)還應(yīng)包括處理不同對(duì)象的相關(guān)方法庫(kù)。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)與方法庫(kù)應(yīng)緊密相關(guān)聯(lián)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的組合、分解和變換等操作。所以，多媒體數(shù)據(jù)應(yīng)包括數(shù)據(jù)原始對(duì)象(也稱(chēng)數(shù)據(jù)源)、數(shù)據(jù)對(duì)象的說(shuō)明(元數(shù)據(jù)等)以及與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的方法3部分9/2/2023328.3多媒體元數(shù)據(jù)及其生成

8.3.1多媒體元數(shù)據(jù)8/3/9/2/2023338/3/202333媒體對(duì)象，如音頻、圖像及視頻，是二進(jìn)制和非結(jié)構(gòu)化的，因此也不能簡(jiǎn)單地用數(shù)學(xué)解析式表示。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)必須取得并存取基于這些媒體對(duì)象內(nèi)容的解釋?zhuān)@些解釋就成為元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)可以從媒體信息自動(dòng)地或者半自動(dòng)地(或者在一些情況下是手動(dòng)地)生成。9/2/202334媒體對(duì)象，如音頻、圖像及視頻，是二進(jìn)制和非結(jié)構(gòu)化的，因此也不元數(shù)據(jù)包含兩方面的內(nèi)容：●媒體內(nèi)部元數(shù)據(jù)處理媒體內(nèi)信息的解釋。●媒體相互間的元數(shù)據(jù)處理多個(gè)媒體和它們相互關(guān)系信息的解釋。9/2/202335元數(shù)據(jù)包含兩方面的內(nèi)容：8/3/2023352.多媒體元數(shù)據(jù)分類(lèi)一般來(lái)說(shuō)，多媒體元數(shù)據(jù)可以分為如下3類(lèi)：（1）內(nèi)容相關(guān)的元數(shù)據(jù)（2）內(nèi)容描述的元數(shù)據(jù)（3）內(nèi)容無(wú)關(guān)的元數(shù)據(jù)9/2/2023362.多媒體元數(shù)據(jù)分類(lèi)8/3/2023368.3.2多媒體元數(shù)據(jù)生成

1.文本元數(shù)據(jù)文本元數(shù)據(jù)可以表示為字符串（即由鍵盤(pán)輸入），也可以表示為圖像（由掃描儀輸入）。若用字符串表示，其最基本的元數(shù)據(jù)是文本邏輯結(jié)構(gòu)及其展示風(fēng)格的描述，描述的內(nèi)容一般可由作者提供，作者提供的不充分的某些部分仍需用自動(dòng)或半自動(dòng)的方法識(shí)別，例如子標(biāo)題邊界的確定和關(guān)鍵詞的提取等。如果文本數(shù)據(jù)是由掃描儀輸入，則生成元數(shù)據(jù)需要更多的自動(dòng)或半自動(dòng)處理，例如行、字、符號(hào)、圖和表的識(shí)別、段落邊界的確定、關(guān)鍵詞的提取等。9/2/2023378.3.2多媒體元數(shù)據(jù)生成

1.文本元數(shù)據(jù)8/3/20232.聲音元數(shù)據(jù)在聲音媒體中，語(yǔ)音是使用和研究得最多的一種媒體。有限制的語(yǔ)音識(shí)別逐步走向?qū)嵱没恼Z(yǔ)音鑒別發(fā)言人、按照語(yǔ)調(diào)和語(yǔ)氣來(lái)區(qū)別語(yǔ)義和詞義也在研究之中。但在普遍情況下，既不限詞匯、不限發(fā)言人數(shù)、不限語(yǔ)法、不限環(huán)境和背景，語(yǔ)音識(shí)別的效果就不夠好，還不能實(shí)用化。9/2/2023382.聲音元數(shù)據(jù)8/3/202338通過(guò)語(yǔ)音處理和識(shí)別，可以獲得語(yǔ)音數(shù)據(jù)的各種語(yǔ)義信息，這是最基本的依賴(lài)于內(nèi)容的語(yǔ)音單元。由于語(yǔ)音識(shí)別須要和大量樣板語(yǔ)音數(shù)據(jù)比較，空間和時(shí)間的開(kāi)銷(xiāo)都很大。目前，用自動(dòng)半自動(dòng)方法提取語(yǔ)音元數(shù)據(jù)還有一定的困難。9/2/202339通過(guò)語(yǔ)音處理和識(shí)別，可以獲得語(yǔ)音數(shù)據(jù)的各種語(yǔ)義信息，這是最基3.圖像元數(shù)據(jù)圖像元數(shù)據(jù)與圖像類(lèi)型和應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)。例如人像的元數(shù)據(jù)主要包括人的自然和社會(huì)的屬性以及人的各部分的特征等；衛(wèi)星圖像元數(shù)據(jù)主要包括柵格結(jié)構(gòu)、地理位置、地貌特征、地域覆蓋（例如國(guó)域，省域等）、攝取時(shí)間；醫(yī)學(xué)圖像元數(shù)據(jù)主要包括病人屬性、檢查時(shí)間，結(jié)構(gòu)異常部位及特征。9/2/2023403.圖像元數(shù)據(jù)8/3/2023404.影視元數(shù)據(jù)影視數(shù)據(jù)是由一系列幀組成的。影視元數(shù)據(jù)有些是屬于幀一級(jí)的，例如某一幀的顏色或灰度特征；有些是屬于幀系列級(jí)的。幀系列還可以分為多級(jí)：即影視級(jí)（一部電影或電視節(jié)目）、情節(jié)級(jí)（表示影視中一段連貫的內(nèi)容），場(chǎng)景級(jí)（在一個(gè)地點(diǎn)或場(chǎng)地拍攝的內(nèi)容），鏡頭級(jí)（一次連續(xù)的拍攝）。每一級(jí)都可能有各自的元數(shù)據(jù)，例如某個(gè)鏡頭中物體移動(dòng)軌跡，9/2/2023414.影視元數(shù)據(jù)8/3/2023418.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)

數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)最重要的功能之一。典型的查詢(xún)包括如下幾部分：●需要輸出的數(shù)據(jù)項(xiàng)?！窨晒┎樵?xún)的信息庫(kù)?！癫樵?xún)條件(查詢(xún)謂詞)。根據(jù)謂詞描述的內(nèi)容和謂詞被指定的方式可用不同的類(lèi)型對(duì)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)。9/2/2023428.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)

數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)最重要的功能8.4.1多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)實(shí)例

下面以電影點(diǎn)播(MOD)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為例，列舉一些多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)的實(shí)例?？蛻?hù)能連接到VOD服務(wù)器，查詢(xún)服務(wù)器能提供的電影，下載和觀看電影。假設(shè)VOD服務(wù)器能存放電影的如下信息：9/2/2023438.4.1多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)實(shí)例

下面以電影點(diǎn)播(MOD)多媒(1)電影的一個(gè)影像段。(2)與影像段相關(guān)的聲音段。(3)電影提取的兩個(gè)重要情節(jié)的畫(huà)面圖像。(4)給出電影的導(dǎo)演、男演員、女演員和其他電影特征的文本。9/2/202344(1)電影的一個(gè)影像段。8/3/202344客戶(hù)能用許多可能的方式查找VOD數(shù)據(jù)庫(kù)。舉例如下：查詢(xún)1：帶有計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)卡通的電影有哪些?VOD服務(wù)應(yīng)答器回應(yīng)：VOD服務(wù)器顯示電影的細(xì)節(jié)：“WhoFramedRabbit”和“ToyStory”。9/2/202345客戶(hù)能用許多可能的方式查找VOD數(shù)據(jù)庫(kù)。舉例如下：8/3/2查詢(xún)2：請(qǐng)顯示一個(gè)卡通主角講這個(gè)句子的電影的細(xì)節(jié)(這個(gè)聲音段為：“有人污染了海灣”)。VOD服務(wù)應(yīng)答器回應(yīng)：服務(wù)器顯示出有卡通人物Wooody講過(guò)上述句子的電影“ToyStory”的片段?；貞?yīng)包括影像和聲音的片段，并帶有宣傳畫(huà)和文本信息。9/2/202346查詢(xún)2：請(qǐng)顯示一個(gè)卡通主角講這個(gè)句子的電影的細(xì)節(jié)(這個(gè)聲音段查詢(xún)3：顯示如下影像發(fā)生的電影片段：卡通人物Wooody給綠軍人員指派了一個(gè)監(jiān)視生日禮物的偵察任務(wù)。VOD服務(wù)應(yīng)答器回應(yīng)：服務(wù)器顯示所需的電影“ToyStory”的片段，并提供相應(yīng)的聲音、宣傳畫(huà)和文本。9/2/202347查詢(xún)3：顯示如下影像發(fā)生的電影片段：卡通人物Wooody給綠查詢(xún)4：顯示這個(gè)電影宣傳畫(huà)面的電影細(xì)節(jié)(圖像描述了卡通人物JessicaRabbit被扔出動(dòng)畫(huà)馬車(chē)的畫(huà)面)。VOD服務(wù)應(yīng)答器回應(yīng)：服務(wù)器顯示相應(yīng)電影“WhoFramedRogerRabbit”的宣傳畫(huà)及其細(xì)節(jié)資料?？蛻?hù)還能進(jìn)行以上查詢(xún)的組合查詢(xún)，不同組合的查詢(xún)返回的多媒體對(duì)象應(yīng)包括相應(yīng)的內(nèi)容。9/2/202348查詢(xún)4：顯示這個(gè)電影宣傳畫(huà)面的電影細(xì)節(jié)(圖像描述了卡通人物J8.4.2多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)類(lèi)型

多媒體數(shù)據(jù)的查詢(xún)可以分為不同類(lèi)型，主要方式如下。1.基于多媒體信息內(nèi)容的查詢(xún)由于多媒體信息內(nèi)容已被多媒體對(duì)象相關(guān)的媒體數(shù)據(jù)描述了。因此，這些查詢(xún)是通過(guò)對(duì)元數(shù)據(jù)和媒體對(duì)象的直接訪問(wèn)進(jìn)行的。9/2/2023498.4.2多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)類(lèi)型

多媒體數(shù)據(jù)的查詢(xún)可以分為不2.依據(jù)實(shí)例查詢(xún)(QBE)QBE查詢(xún)就是查找與指定實(shí)例對(duì)象相似對(duì)象的查詢(xún)過(guò)程。用戶(hù)處理器必須正確指定用戶(hù)要求匹配例子對(duì)象的特性。我們看看下面的查詢(xún)：“給我和這幅圖像相似的圖像”。這相似性匹配要求用戶(hù)必須指定紋理方面、顏色、空間特性(例子圖像內(nèi)的位置)或者圖像中提供的對(duì)象的形狀，也可以全部或部分匹配。對(duì)于部分匹配來(lái)說(shuō)，查詢(xún)處理器必須指定匹配可容錯(cuò)程度。9/2/2023502.依據(jù)實(shí)例查詢(xún)(QBE)8/3/2023503.時(shí)間索引查詢(xún)(TimeIndexqueries)這些查詢(xún)用來(lái)處理媒體對(duì)象的時(shí)間特性，這些時(shí)間特性可用節(jié)段樹(shù)存儲(chǔ)。查詢(xún)處理器采用訪問(wèn)索引信息(用節(jié)段樹(shù)存儲(chǔ))或其他的相似方法來(lái)處理時(shí)間索引查詢(xún)。9/2/2023513.時(shí)間索引查詢(xún)(TimeIndexqueries)84.空間查詢(xún)這些查詢(xún)可以去處理和對(duì)象有關(guān)的空間特性，這些特性可作為媒體信息生成。查詢(xún)處理器可訪問(wèn)這些媒體數(shù)據(jù)信息并做出反應(yīng)。9/2/2023524.空間查詢(xún)8/3/2023525.應(yīng)用程序指定查詢(xún)應(yīng)用程序指定描述可作為元數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)。查詢(xún)處理器可訪問(wèn)這些信息并做出反應(yīng)。9/2/2023535.應(yīng)用程序指定查詢(xún)8/3/2023538.4.3查詢(xún)過(guò)程的選擇

多媒體數(shù)據(jù)的查詢(xún)包括引用多媒體對(duì)象。對(duì)于首先訪問(wèn)哪個(gè)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)處理器有不同的選擇。例如下圖描述了一個(gè)簡(jiǎn)單媒體文本的查詢(xún)過(guò)程。假定文本信息的元數(shù)據(jù)存在，那索引文件則首先被訪問(wèn)。以文本文檔的選擇為根據(jù)，通過(guò)訪問(wèn)元數(shù)據(jù)，查詢(xún)信息就會(huì)提供給用戶(hù)。9/2/2023548.4.3查詢(xún)過(guò)程的選擇

多媒體數(shù)據(jù)的查詢(xún)包括引用多媒體對(duì)象9/2/2023558/3/202355當(dāng)查詢(xún)媒體超過(guò)一個(gè)時(shí)，查詢(xún)的進(jìn)程就可以用不同的方式處理。圖8-5描述了多個(gè)媒體的查詢(xún)進(jìn)程的一種可能方式：文本和圖像。假定圖像和文本元數(shù)據(jù)都是有效的，那查詢(xún)就可以用下面兩種不同的方式處理：9/2/202356當(dāng)查詢(xún)媒體超過(guò)一個(gè)時(shí)，查詢(xún)的進(jìn)程就可以用不同的方式處理。圖8(1)首先訪問(wèn)和文本有關(guān)的索引文件并選擇一個(gè)原始的文檔集。然后檢測(cè)文檔集以確定文檔中是否有查詢(xún)指定的圖像對(duì)象。這個(gè)隱含文檔中包含有關(guān)圖像方面的信息。(2)首先訪問(wèn)和圖像信息有關(guān)的索引文件并選擇圖像集。然后監(jiān)測(cè)與圖像相關(guān)的信息以確定圖像是否是任何文檔的一部分。9/2/202357(1)首先訪問(wèn)和文本有關(guān)的索引文件并選擇一個(gè)原始的文檔集。9/2/2023588/3/2023589/2/2023598/3/2023598.4.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)語(yǔ)言

作為用戶(hù)查詢(xún)的一部分，為了選擇某個(gè)對(duì)象還需要計(jì)算查詢(xún)謂詞。這些謂詞可以由一些布爾操作組成，例如：NOT、AND和OR。查詢(xún)語(yǔ)言是用來(lái)描述查詢(xún)謂詞的，對(duì)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，查詢(xún)語(yǔ)言需要有描述下面謂詞的特性：●時(shí)間謂詞。●空間謂詞。●描述舉例查詢(xún)的謂詞。●應(yīng)用程序指定謂詞。9/2/2023608.4.4多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)語(yǔ)言

作為用戶(hù)查詢(xún)的一部分，為除了需要描述不同謂詞的特性外，查詢(xún)語(yǔ)言還需要描述不同媒體對(duì)象的特性。多種查詢(xún)語(yǔ)言可用于多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。SQL和它的各種版本提供了描述多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)的特性。然而，多媒體應(yīng)用程序有一個(gè)很大的需求范圍，因此，各類(lèi)專(zhuān)家研究小組也對(duì)其他的查詢(xún)語(yǔ)言進(jìn)行了研究。查詢(xún)語(yǔ)言提供的特性有助于應(yīng)用程序的查詢(xún)描述。9/2/202361除了需要描述不同謂詞的特性外，查詢(xún)語(yǔ)言還需要描述不同媒體對(duì)象1.SQL/MM查詢(xún)語(yǔ)言SQL/MM查詢(xún)語(yǔ)言提供了新的數(shù)據(jù)類(lèi)型如二進(jìn)制大對(duì)象(BLOBS)、新類(lèi)型構(gòu)造器和面向?qū)ο蟮奶卣鳌Ｐ碌膬?nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型是作為抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型提供的。面向?qū)ο蟾郊犹匦允菫榱耸拐Z(yǔ)言更適合于多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。SQL/MM定義的每個(gè)當(dāng)前狀態(tài)都由3部分組成：結(jié)構(gòu)框(FRAMEWORD)、全文本(FULL-TEXT)和空間部分(SPATIAL)。下面，我們討論作為SQL/MM一部分而定義的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。9/2/2023621.SQL/MM查詢(xún)語(yǔ)言8/3/202362SQL/MM中定義的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型可根據(jù)應(yīng)用程序的需要定義數(shù)據(jù)類(lèi)型。在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，ADT和這種定義對(duì)象的方法相似。ADT的定義有兩種：結(jié)構(gòu)上和行為上的。結(jié)構(gòu)部分定義了ADT的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而行為部分則描述了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作。作為行為部分的一部分，每個(gè)ADT都定義了內(nèi)部構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)初始化各種在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)ADT也有一個(gè)內(nèi)部析構(gòu)函數(shù)，當(dāng)ADT被破壞時(shí)清除對(duì)象。9/2/202363SQL/MM中定義的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型可根據(jù)應(yīng)用程序的需要定義數(shù)據(jù)2.PICQUERY+查詢(xún)語(yǔ)言PICQUERY+語(yǔ)言是一種用于圖示和字符數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的查詢(xún)語(yǔ)言。PICQUERY+在數(shù)據(jù)庫(kù)上的主要應(yīng)用是醫(yī)學(xué)應(yīng)用。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的重要特性包括下面這些內(nèi)容。9/2/2023642.PICQUERY+查詢(xún)語(yǔ)言8/3/202364醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的這些特性描述了身體的某些器官是如何在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展的：(1)進(jìn)化(發(fā)展)：一個(gè)對(duì)象的特性是可以在某段時(shí)間內(nèi)發(fā)展的。(2)混合：一個(gè)對(duì)象可以和其他的對(duì)象混合，形成一個(gè)具有區(qū)別于父母對(duì)象特性的一個(gè)新的對(duì)象。(3)繁殖：一個(gè)對(duì)象可以分裂成兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的對(duì)象。9/2/202365醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的這些特性描述了身體的某些器官是如何在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)時(shí)間特性描述了數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象如下特性：(1)兩個(gè)對(duì)象之間的時(shí)間關(guān)系(例如：一個(gè)事件跟在另一事件之后)。(2)一個(gè)對(duì)象生存的時(shí)期或事件發(fā)生的時(shí)間。9/2/202366時(shí)間特性描述了數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象如下特性：8/3/202366PICQUERY+提供下面的查詢(xún)操作：·進(jìn)化謂詞指定和對(duì)象不同發(fā)展階段的有關(guān)約束條件。作為PICQUERY+一部分定義的0進(jìn)化操作包括：EVOLUESINTO、FUSES_INTO和SPLITSINTO。作為時(shí)間謂詞，PICQUERY+指定下列操作：after、before、between、in、overlaps、meets、equivalent、adjacent、follows和precedes。9/2/202367PICQUERY+提供下面的查詢(xún)操作：·8/3/20對(duì)于描述和數(shù)據(jù)空間特性有關(guān)的查詢(xún)包括下面操作：INTERSECTS、CONTAINS，ISCOLLINEAR，WITH，INFILTRATES，LEFTOF，RIGHTOF，ABOVE，BELOW，INFRONTOF，BEGIND。對(duì)于描述模糊查詢(xún)，定義了SLMlLAR操作。9/2/202368對(duì)于描述和數(shù)據(jù)空間特性有關(guān)的查詢(xún)包括下面操作：INTERSE3.VIDEOSQLVIDEOSQL查詢(xún)語(yǔ)言是OVID系統(tǒng)提供的一種視頻對(duì)象檢索語(yǔ)言。VIDEOSQL有以下語(yǔ)句：9/2/2023693.VIDEOSQL8/3/202369(1)SELECT子句VIDEOSQL的定義和普通的SQL有一定區(qū)別，它指定了被檢索的OVID對(duì)象的類(lèi)型。CONTINOUS表示視頻對(duì)象由一個(gè)