多媒体数据库技术研究

５４　福建　电脑　２００８年第８期　多媒体数据库技术研究　陈　涵　ｆ南京化工职业技术学院信息技术系江苏南京２１００４８）　【摘要】：多媒体数据库是数据库与多媒体技术的结合。本文介绍了多媒体数据库的基本概念，多媒体数据库与传统　数据库的区别．多媒体数据库的数据管理方法。并以ＶＦ数据库管理系统为例介绍了多媒体数据库的设计、实现方法。　【关键词】：多媒体数据、多媒体数据库、多媒体数据库的数据管理、多媒体数据库体系统结构　一、引言　随着计算机多媒体技术的不断发展．人们对多媒体素材管　理提出了越来越高的要求．例如人们总希望程序在执行时做到　有声有色、图文并茂等．这就出现了多种多样的信息资源（如声　音、图形、动画和视频等多媒体数据信息）的管理问题。　数据库的出现是为了解决如何更好地管理数据问题．同样。　为了解决管理好多媒体数据。人们很容易地会想到使用数据库。　但传统的数据库在处理包含多媒体数据和非结构化数据方面有　很大局限性．因此出现了多媒体数据库技术。　二、多媒体数据库溉述　多媒体数据库是为了实现对多媒体数据的”存储、存取、检　索和管理”而出现的一种新型数据库技术。简单地说．多媒体数　据库是按一定方式组织在一起的可以共享的相关多媒体数据　（图形、图像、音频、视频等）的集合，简称ＭＤＢ　ｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｄａｔａｂａｓｅ１。与传统数据库应用中的主流数据库系统一关系模型　数据库相比．多媒体数据库中的数据是非格式化的、不规则的，　没有统一的取值范围．没有相同数据量级．也没有相似的属性　集。因此．利用传统数据库对多媒体信息的信息进行存取，会降　低系统的效率．增加系统的复杂度。　多媒体数据库系统具有的基本功能有：　（１）多媒体数据库系统必须能表示和处理多种媒体数据；　（２）多媒体数据库系统除必须满足物理数据性和逻辑　数据性外．还应满足媒体数据性：　（３）多媒体数据库系统的数据操作功能。多媒体数据库的某　些操怍与传统数据库的操作相同．但也要求许多新的操作。　目前．多媒体数据库主要应用在宽带局域网、校园网及互联　网上的视频点播：多媒体数学资源库（包含：媒体素材、课件、试　题、案例与网络课程）；数字图书馆；远程教学与培训；多媒体信　息系统等领域　三、多媒体数据库的数据模型　传统的数据库模型经历了层次模型、网状模型和关系模型．　其中．关系模型克服了层次和网状数据库管理系统均不支持数　据性及数据库结构的词整将使应用随之变化的缺陷．同时．　关系数据库较为简洁．既可以用数据理论加以规范和证明．叉通　俗易懂．很快成为数据库市场上的主流数据模型。　目前的多媒体数据库一般应用经过扩展的关系模型（对象　一关系型模型），由于传统的关系模型（是单一的二维表）结构简　单．数据类型和长度被局限在一个较小的子集中．不支持新的数　据类型和数据结构．很难实现空问数据和时态数据．缺乏演绎和　推理操作。因此，在多媒体数据库中使用关系模型，必须对现有　的关系模型进行扩充．使它不但能支持格式化数据，也能处理非　格式化数据。其主要方法是以存放非格式化数据的文件名代替：　将关系元组中格式化数据和非格式化数据装在一起形成一个完　整的元组。存放在数据页面或数据页面组中，统一管理ｆ大系统　采用１；将元组中非格式化数据分成两部分。一部分是格式化数　据本身，另一部分是对非格式化数据的引用ｆ小系统采用１。目前　Ｏｒａｃｌｅ以及ＩＢＭ的ＤＢ２和Ｉｎｆｏｒｍｌｘ都可以实现对象一关系型　数据库。一些知名的多媒体数据库管理系统就是应用对象一关　系型数据库　四、多媒体数据库的数据管理　和传统数据库管理系统（ＤＢＭＳ）功能相似。多媒体数据库中　各种类型的媒体信息是由多媒体管理系统（ＭＤＢＭＳ）统一管理　控制的　多媒体数据库研究的一个重要目的是要保证ＭＤＢＭＳ　能够对多媒体数据进行快速、准确的检索。对媒体数据的检索也　是基于媒体内容的。在传统关系数据库中的查询是精确匹配，返　回确定的数据　而在多媒体数据库中。查询往往是以相似匹配的　方式进行的．返回的是一个范围。这时就要用相关反馈技术来进　行交互．以获得需要的数据。　ＭＤＢＭＳ能够满足物理数据性和逻辑数据性．能够　操作和处理数据．具有网络通信和事务相关功。ＭＤＢＭＳ最大的　功能是满足不同媒体数据性。反映和处理各种多媒体数据，　保证各种媒体数据之间的空问或时间的关联．这是传统数据库　管理系统所不具备的。ＭＤＢＭＳ）的特点有：　（１）组织与存储能力进一步提高：多媒体数据量大且媒体之　间差异也极大．从而影响数据库中的数据的组织与存储；　（２）处理数据能力强：多媒体信息种类的增多增加了数据处　理的难度：　（３）操作方式更加丰富：多媒体不仅改变了数据库的接口，　使其声音、图、文并茂。而且也改变了数据库的操作形式，其中最　重要的是查询机制和查询方法。　（４）传统的事务一般都短小精悍．在多媒体数据库管理系统　中也应尽可能采用短事务　（５）多媒体数据库管理系统还有考虑版本控制问题。　五、多媒体数据库系统的层次结构　多媒体数据库系统的层次结构与传统的关系数据库　（ＲＤＢＭＳ）基本一致．同样具有物理层、概念层和表现层。　（１１物理层　物理层是多媒体数据库的物理存储描述，即多媒体数据在　计算机的物理存储设备上是如何存放的。对多媒体数据库而言。　实际的数据允许分散在不同的数据库中　例如在多媒体的学生　档案管理中．某学生的基本记录信息（学号、姓名、性别等）和照　片可能保存关系数据库和图像数据库中　（２）概念层　概念层表示的是现实世界的抽象结构．是对现实世界事物　对象的描述．由一组概念对象构成。概念对象涉及的对象可能来　自几个数据库．多媒体应用开发人员通过该层提供的数据库语　言可以对存储在多媒体数据库中的各种多媒体数据进行统一的　管理。例如。学生是学生基本记录信息、照片等描述，它们可以分　别来自一般的关系数据库和图像数据库。在概念层上．模式必须　按照几个数据库的概念模式来定义　ｆ３１表现层　表现层可以分为视图层和用户层。其中．用户层是多媒体数　据库的最外部表现形式．即用户可见到的表格、图形、画面和播　放的声音等。用户层可由专门的多媒体布局规格说明语言来描　述．并向用户提供使用接１７１。由于各种非格式数据的表现形式各　不相同．同时它们之间存在一定的关联性．所以和传统的数据库　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第８期　相比，表现层在多媒体数据库系统显得格外重要。　六、多媒体数据库的实现方式　１、扩充关系型数据库技术　福建　电脑　５５　从多媒体数据综合性、超介质性等基本特征出发，结合超媒　体技术。利用面向对象方法和机制，开发新一代面向对象的多媒　体数据库系统　面向对象的方法和技术最适合描述复杂对象，它通过引人　关系型数据库中平坦化的数据类型不适于表达复杂的多媒　方法、消息、封装和继承等概念，可以有效地描述各　体信息。无法处理文本、声音、图形、图像、音频和视频这些非格　对象的类型、用对象来描　式化的数据：简单化的关系也会破坏媒体实体内部的复杂联系，　种对象及其内部结构和联系。在面向对象的系统中。对象按其性质可划分为不同的类；某一特定　无法表示多媒体信息丰富的语义性。但是出于保护已有投资和　述数据和程序实体：兼容性的考虑．将原有的关系型数据库加以扩充。增加若干种数　类的操作与规则称为方法：对象间的通讯采用消息；每一对象的　据类型来管理多媒体数据．使之在一定程度上支持多媒体的应　数据和操作该类对象的方法被封装在一起：通过继承可以在一　个类的基础上建立子类。这样，多媒体文献资料可以抽象为被类　用。　用关系型数据库存储多媒体信息的方法一般是：使用专用　型链联接在一起的结点网络。利用上述特点就可以方便地描述　字段存放全部多媒体文件资料．或者将多媒体资料分段存放在　多媒体信息．但目前面向对象数据库系统还不足以支持大规模　不同字段中，播放时再重新构建。文件系统与数据库相结合，多　数据的复杂查询。　３、ＸＭＬ数据库　媒体资料以文件系统存放．用关系型数据库存放媒体类型、属　ＸＭＬ是一种元语言．能让使用者建造自己的标记语言的定　性、关键词等。在关系数据库基础上扩展了ＸＭＬ支持模块，从而　实现ＸＭＬ数据和数据库之问的格式转换和传输．支持对ＸＭＬ　义工具，目前各种数据．特别是文档数据的首选格式。由于它具　数据的相关操作。　有标记不同字段的能力．使得对内容的检索变得简单和动态化，　为深度挖掘多媒体文献资料创造了技术条件。因此，将结构化数　即ＸＭＬ文档），以实现数据的统一，就成为　Ｆ０ｘＰｒｏ常用文件类型有ｔａｂｌｅ文件是ＦｏｘＰｒｏ数据库的基本　据转换成ＸＭＬ格式（信息文件．其中的通用、备注数据类型就可以设置为图形、音频、　管理多媒体文献资料的必然选择。与传统关系数据库相比，ＸＭＬ　数据库数据模型可以是树、图等层次数据模型，能够对非结构化　文字的多媒体数据　具体步骤如下：　数据进行有效的存取和管理：提供了对标签名称的操作。包括对　１）加图像数据字段　以下以ＶＦ数据库管理系统为例介绍：　路径的操作；查询语言丰富，显示方式多样的特点。随着用ＸＭＬ　在表的浏览状态下中双击通用字段：　管理和　弹出通用类型窗口如图１．在图中可以看出ＶＦ数据库支持　标记的数据日益增长．建立对ＸＭＬ文档进行有效存储、基本多媒体数据的插人：　检索的ＸＭＬ数据库．就成为数字图书馆数据库建设中的一个热　选择画笔图片．并将准备好的图像作为对象插人其中：　这时原字段类型ｇｅｎ变成Ｇｅｎ。　点。　七、小结：　数据库技术一直随着计算的发展而不断进步。当图像、声　音、动态视频等多媒体信息引人计算机以后，可以表达的信息范　围大大扩展．我们有理由相信。不久的将来多媒体数据库技术的　应用技术将更加广泛　参考文献：　１．蔡安妮等。多媒体通讯技术基础。电子工业出版社，２０００　１　２．何忠龙陈萱华曹迎槐。多媒体通信技术。北京希望电子出版社．２００６．１　３．王珊敷据组织与管理．经济科学出版社２００４年８月出版。３０－６８　４．段英风杨春华。多媒数据库及应用。青海气象。２０ｏ５年第２期　５．张正兰等。多媒体数据库查询技术研究。微机发展。２００４年３月　６．ｈｔｔｐ：／／ｔｅｃｈ．ｃｃｉｄｎｅｔ。ｃｏｍ／ａｒｔ／ｌ１０６／２００７０９２０／１２１９５１９ｌ＿１．ｈｔｍｌ　图１　２）加人声音数据字段　步骤同加图像数据字段，只是在图１中选择视频剪辑。　２、面向对象数据库技术　．－￣－－－＋－－—卜－—●一・—●一－—＋一－—　－＋－—＋一－—＋一－＋－—．．－—．．－—．．　（上接第２９页）　从繁重的手工计算中解脱出来．将更多的时间用于对基本概念　和基本方法的思考：另一方面可以利用计算机辅助教学将课程　中抽象、难懂的概念．用可视化的二维乃至三维的直观图形表现　出来，激发了学生学习的兴趣，有利于教学质量的提高。所以　ＭＡＴＬＡＢ无论在教学．还是在计算机辅助分析、设计、仿真中都　“０ｄｕｌａｔｏｔ　Ｓ帖ｂ．　图２双边带频带抑制载波幅度调制的系统仿真框图　有着广泛的应用前景　通过在通信工程专业本科生课程中引入　ＭＡＴＬＡＢ仿真实验教学．作者认为ＭＡＴＬＡＢ基础知识应作为应　用环节与基础课程教学相应展开．定在学生学习了数学方面的　基础知识之后的学期（各专业应根据自己的培养方案来定）。　图３输入信号和调制信号的时域图　一　参考文献：　２ｏｏ３．　２ｏｏ５．　１．邓华．ＭＡＴＬＡＢ通信仿真及应用实例详解ｆＭ１．北京：人民邮电出版社　２．陈怀琛，吴大正．高西仝．ＭＡＴＬＡＢ及在电ｆｆ＇Ｃｔ息课程中的应【Ｍ】．北京　电子工业出版社．２００２．　３．孙祥．徐流蔓．吴清．ＭＡＴＩ．．ＡＢ７．０基础教程【Ｍ】．北京：清华大学出版社　４．娥值．马松墀．基于ＭＡＴＬＡＢ６．Ｘ的ＳＩＭＵＬＩＮＫ建模与仿真ｆＭ】．西安　西安电子科技大学出版社．２００２．　图４调制信号的频域图　５．结束语　将ＭＡＴＬＡＢ引人到学习和教学过程中．一方面可以把学生