淺談多媒體數據庫的關鍵性技術問題

[摘 要]多媒體數據庫技術是計算機技術的重要組成部分，它能夠同時獲取、處理、編輯、存儲和展示文字、聲音、影像、圖形等不同媒體，同時它具有多樣性、集成性和交互性等特點。只有解決好多媒體的關鍵性技術問題，才能得到廣泛應用，促進它更快發展。

[關鍵詞]多媒體數據庫；數據模型；面向對象；分佈式數據庫

　1多媒體數據模型

多媒體數據模型主要採用文件系統管理方式、擴充關係數據庫的方式和麪向對象數據庫的方式。

1.1文件系統管理方式

多媒體資料是以文件的形式在計算機上存儲的，所以用各種操作系統的文件管理功能就可以實現存儲管理。Windows的文件管理器或資源管理器不僅能實現文件的存儲管理，而且還能實現有些圖文資料的修改，演播一些影像資料。為了方便用户瀏覽多媒體資料，出現很多的圖形、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合起來，如ACDSee工具軟件不僅可瀏覽BMP、GIF、JPEG、PCX、Photo－CD、PNG、TGA、TIFF and WMF 格式的圖像，而且還具備資源管理器的查詢、刪除、複製等功能。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（Image Editor）和屏幕捕捉（Screen Capture）等功能,此外還具有視窗及CD瀏覽器等。電子相薄（Album）是一個很具特色的應用程序，能對文件進行迅速、可視性的管理。文件系統方式存儲簡單，當多媒體資料較少時，瀏覽查詢還能接受，但演播的資料格式受到限制，最主要的是當多媒體資料的數量和種類相當多時，查詢和演播就不方便了。

1.2擴充關係數據庫的方式

數據庫的出現是為了解決文件管理數據的不足，同樣，為了解決管理多媒體數據，人們很容易地會想到使用數據庫。傳統的關係數據模型建立在嚴格的關係代數的基礎上的，解決了數據管理的許多問題，目前基於關係模型的數據庫管理系統仍然是主流技術。但是平坦化的數據類型不適於表達複雜的多媒體信息，文本、聲音、圖像這些非格式化的數據是關係模型無法處理的；簡單化的關係也會破壞媒體實體的複雜聯繫，豐富的語義性超過了關係模型的表示能力。出於保護原有投資和市場的考慮，全球幾家大的數據庫公司都已將原有的關係數據庫產品加以擴充，使之在一定程度上能支持多媒體的應用。用關係數據庫存儲多媒體資料的`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，播放時再重新構建；

1.2.3文件系統與數據庫相結合，多媒體資料以文件系統存放，用關係數據庫存放媒體類型、應用程序名、媒體屬性、關鍵詞等。

1.3面向對象數據庫的方式

關係數據庫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據及文本信息。由於多媒體信息是非格式化的數據，多媒體數據具有對象複雜、存儲分散和時空同步等特點，所以儘管關係數據庫非常簡單有效，但用其管理多媒體資料仍不太盡如人意。而面向對象數據庫是指對象的集合、對象的行為、狀態和聯繫是以面向數據模型來定義的。面向對象的概念是新一代數據庫應用所需的強有力的數據模型的良好基礎。面向對象的方法最適合於描述複雜對象，通過引入封裝、繼承、對象、類等概念，可以有效地描述各種對象及其內部結構和聯繫。多媒體資料可以自然地用面向對象方法所描述，面向對象數據庫的複雜對象管理能力正好對處理非格式多媒體數據有益；根據對象的標識符的導航存取能力有利於對相關信息的快速存取；封裝和麪向對象編程概念又為高效軟件的開發提供了支持。面向對象數據庫方法是將面向對象程序設計語言與數據庫技術有機地結合起來，是開發的多媒體數據庫系統的主要方向。

為高效管理多媒體數據，基於關係數據庫的應用系統逐漸演變到多媒體數據庫管理系統用面向對象的概念擴充關係數據庫。用面向對象的高級語言擴展基本關係類型，使其支持複雜對象，並對關係模型提供的操作加以擴充，利用關係數據庫的優勢管理多媒體資料。

　2 數據的壓縮和解壓縮

由於多媒體信息，如聲音、圖像目前國際上的壓縮標準有：

JPEG(Joint Photographic Experts Group)，是由國際標準化組織(ISO)和國際電報電話諮詢委員會(CCITT)聯合制定的。適合於連續色調、多級灰度、彩色或單色靜止圖像的國際標準。

MPEG(Moving Picture Experts Group)，是ISO／IEC委員會的第11172號標準草案，包括MPEG視頻、MPEG音頻和MPEG系統三部分。MPEG要考慮到音頻和視頻的同步，聯合壓縮後產生一個電視質量的視頻和音頻、壓縮形式的位速為1.5Mbps的單一流。

P×64，是CCITT的H．261號建議，P為可變參數，取值範圍是1～30。該標準的目標是可視電話和電視會議，它可以覆蓋整個ISDN(綜合業務數字網)信道。當P=1或2時，只支持每秒幀數較少的視頻電話，P＞6時可支持電視會議。

P×64標準和MPEG標準的數據壓縮技術有許多共同之處，但P×64標準是為適應各種通道容量的傳輸，而MPEG標準是用狹窄的頻帶實現高質量的圖像畫面和高保真的聲音傳送。

3 多媒體數據的存儲管理和存取方法

如何有效地按照多媒體數據的特性去存取多媒體數據呢？利用常規關係數據庫管理系統來管理多媒體數據已經不能適應了，基於內容的多媒體信息檢索研究應運而生。它支持其他多媒體信息技術，如超媒體技術、虛擬現實技術、多媒體通信網絡技術等。多媒體內容的處理分為三大部分：內容獲取、內容描述和內容操縱。也可將其看成是內容處理的三個步驟，即先對原始媒體進行處理，提取內容，然後用標準形式對它們進行描述，以支持各種內容的操縱。

內容獲取(Populating) 通過對各種內容的分析和處理而獲得媒體內容的過程。多媒體數據具有時空特性，內容的一個重要成分是空間和時間結構。內容的結構化(Structuring)就是分割(Segmenting)出圖像對象、視頻的時間結構、運動對象，以及這些對象之間的關係。特徵抽取(Extraction)就是提取顯著的區分特徵和人的視覺(Visual)、聽覺(Auditory)方面的感知特徵來表示媒體和媒體對象的性質。

----內容描述(Description) 描述在以上過程中獲取的內容。目前，MPEG-7專家組正在制定多媒體內容描述標準。該標準主要採用描述子(Descriptor) 和描述模式(Scheme) 來分別描述媒體的特性及其關係。

----內容操縱(Manipulating) 針對內容的用户操作和應用。有許多這方面的名詞和術語。查詢(Query)是面向用户的術語，多用於數據庫操作。檢索 (Retrieval) 是在索引(Index)支持下的快速信息獲取方式。搜索(Search)常用於Internet的搜索引擎，含有搜尋的意思，又有在大規模信息庫中搜尋信息的含義。

摘要(Summarization， Excerpt)對多媒體中的時基媒體(如視頻和音頻)是一種特殊的操作。我們熟知文獻摘要的含義，在內容技術支持下，也可以對視頻和音頻媒體進行摘要，獲得一目瞭然的全局視圖和概要。同樣，用户可以通過瀏覽(Browsing) 操作，線性或非線性地存取結構化的內容。另外，基於內容的技術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方面。過濾(Filtering)就是與檢索相反的一種信息存取方式。用過濾技術可以實現個人化的信息服務。

4 分佈式數據庫技術

分佈式數據庫系統是在集中式數據庫系統的基礎上發展起來的，是數據庫技術與計算機網絡技術的產物。分佈式數據庫系統是具有管理分佈數據庫功能的計算機系統。一個分佈式數據庫是由分佈於計算機網絡上的多個邏輯相關的數據庫組成的集合，網絡中的每個結(一般在系統中的每一台計算機稱為結點node)具有獨立處理的能力(稱為本地自治),可執行局部應用,同時,每個結點通過網絡通訊系統也能執行全局應用。所謂局部應用即僅對本結點的數據庫執行某些應用。所謂全局應用(或分佈應用)是指對兩個以上結點的數據庫執行某些應用。支持全局應用的系統才能稱為分佈式數據庫系統。對用户來説，一個分佈式數據庫系統邏輯上看如同集中式數據庫系統一樣，用户可在任何一個場地執行全局應用。分佈式數據庫具有如下特點：

4.1本地自治(Local Autonomy)；

4.2不依靠一箇中心站點；

4.3能連續操作；它也是數據庫技術的一個發展方向。

　5 結 語

多媒體數據庫技術隨着計算機技術的發展顯得越來越重要，應用領域會更加廣闊，現在通信技術也得到突飛猛進的發展，以它為基礎的多媒體數據庫技術將改變我們未來的生活。