L15-1)多媒体数据库技术

1、1第十五讲多媒体数据库技术陈科文 主讲中南大学 信息科学与工程学院多媒体通信技术课程2一、数据库概述 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文31.1 基本概念n数据（Data）n数据库（Data base）n数据库(DB) 的分类:nList-Structure DBnHierarchical DBnNetwork DBnRelational DBnObject-Oriented DB 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文41.2 DBMS 的基本要素和功能n数据库管理系统（DBMS, Data Base Management System）n

2、DBMS的四要素：nUsernDatanSoftwarenHardware 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文51.2 DBMS 的基本要素和功能nDBMS的基本功能：nData Dictionary / Directory nData DefinitionnData ManipulationnData Security & IntegritynConcurrent Data Access for Multiple UsersnUser-oriented Data Query & ReportingnApplication Development F

3、acilities 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文61.3 使用DB管理数据的好处：nSharing of datanMinimal data redundancynData consistencynImproved data standardnImproved data integritynBetter data securitynMore control over concurrencynBetter backup and recovery producersnData independence to applicationsnFaster developm

4、ent of new applications7二、多媒体数据库 MMDB 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文82.1 多媒体数据的特点n数据量大n数据类型多n连续媒体/离散媒体n结构化数据/非结构化数据n数据模型复杂n数据长度可变（非结构化）n音视频同步n数据定义及操作方式不同n数据分散存储和实时传送 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文92.2 多媒体数据库关键技术的研究n多媒体数据输入技术n多媒体数据压缩技术n多媒体数据存储技术n多媒体数据传送技术n多媒体数据模型构造理论与技术n多媒体数据检索技术 (基于内容检索)n多媒体数据库语言的

5、开发n其它（如：分布式处理技术） 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文102.3 多媒体数据存储技术n用“专用字段”字段来存储n如：Memo，Picture，General 等字段 n分段存放在不同字段中，播放时再重组n定长数据块n准变长数据块n文件系统与数据库相结合：n文件 存放多媒体数据n数据库 存放媒体描述信息n媒体数据文件的访问：直接/间接 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文112.4 多媒体数据模型n数据模型的三种基本要素：n数据对象类型的集合、n操作的集合、n通用完整性规则的集合n数据模型的五种类型：n层次/网状数据模型、n关系

6、数据模型、n面向对象的数据模型、n分布式数据模型、n多维数据模型 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文122.4.1 扩充关系模型（一）扩充关系模型（Extended Relational Model）n定义新的数据类型n通常增加一种新型字段 BLOB（Binary Large Object，二进制格式的大型对象）:n文本型 BLOB ，如：Memo字段n字节型 BLOB，如：Picture字段n典型的多媒体DBMS有：nOracle 7.0 以上nIngres 6.0 以上nInformix-online 、等等 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006.

7、 6陈科文132.4.2 面向对象模型（二）面向对象模型（Object-Oriented Model）:nDB+OOP (Object-oriented Programming )nOO基本概念n 类、对象、封装、继承、方法、消息nOO数据处理方法的特点:n支持抽象数据类型和用户自定义方法；n支持“聚合”和“概括”的概念；n能有效消除多媒体数据之间的类型差异，且容易实现并行处理，也便于系统模式的扩充和修改；n实体独立于值存在；n查询语言通常沿着系统提供的内部固有联系进行。 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文142.4.2 面向对象模型nOODB中媒体对象的存储方法：

8、n基于关系型数据库系统的方法nObject-IDn(Object-ID, Value1, Value2, , Valuen)nObjeect-ID, (Name, Value), , (Name, Value)n更符合多媒体对象特点的存储方法：nExodus 系统的“B+树”索引结构n适合多维空间对象的“R+树”索引结构n针对文本对象的索引结构、等等。 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文152.4.3 超文本模型/混合模型（三）超文本模型n由链(Link)和节点(Node)构成的非线性结构n超文本系统采用层次体系结构（四）混合模型n小结： 第15讲：多媒体数据库技术

9、 多媒体通信技术2006. 6陈科文162.5 多媒体数据的检索技术n索引结构或机制n基于内容检索技术（Content-based Retrieval）n基于图像内容的检索n基于声音内容的检索n基于视频内容的检索 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文172.6 多媒体数据库语言n面向对象模型的语言：nSQL3规范n数据类型扩展n查询语言扩展n程序设计方面扩展n层次-关系模型语言n在SQL上扩充上/下层关系；n触发器的概念也得到扩展。18三、多媒体数据库系统的体系结构 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文193.1 MMDB 的组织结构n多媒体

10、数据库的组织结构n集中统一型结构n主从结构 (组合型结构)n联邦型结构n客户服务器型结构n超媒体型结构 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文203.1.1 集中型结构n Centralized Mode (集中统一型结构)MM-DBMSMultimediaDataUser 文本数据 音频数据 图形数据 图像数据 视频数据 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文213.1.2 组合型结构n Master - Slave Mode (主从结构组合型结构)DBMSDBMSTextDBMSImageDBMSAudioDBMSVideoUserMaste

11、rSlaveMM-DBMS 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文223.1.3 联邦型结构n Federated Mode (联邦型结构)MM-DBMSMultimediaDataUserMM-DBMSMultimediaDataUserMM-DBMSMultimediaDataUser 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文23n Client / Server Mode（客户服务器型结构）3.1.4 客户服务器型结构格式化数据管理 非格式化数据管理模式管理查询 浏览DB维护文本编辑图片编辑音视频编辑用 户 接 口数据时空编组/同步离散媒体数

12、字、字符类型数据连续媒体声音、视频媒体数据网络传输系统ClientServer 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文243.1.4 客户服务器型结构n客户服务器型结构用户应用程序用户接口程序多媒体数据库服务器文本数据库文本服务器音频数据库音频服务器图形数据库图形服务器图像数据库图像服务器视频数据库视频服务器中间件 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文253.1.5 超媒体型结构n 超媒体型结构网络服务器网络服务器网络服务器网络服务器网络服务器媒体数据库媒体数据库媒体数据库媒体数据库媒体数据库 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006

13、. 6陈科文263.2 MMDB的层次结构n已经有许多人提出过多媒体数据库层次划分，已经有许多人提出过多媒体数据库层次划分，包括：包括：对传统数据库的扩展、对面向对象数据对传统数据库的扩展、对面向对象数据库的扩展、超媒体层次扩展等库的扩展、超媒体层次扩展等。n虽然各有所不同，但大都是虽然各有所不同，但大都是:n从最低层增加对多媒体数据的控制与支持，从最低层增加对多媒体数据的控制与支持，n在最高层支持多媒体的综合表现和用户的查在最高层支持多媒体的综合表现和用户的查询描述，询描述，n在中间层增加对多媒体数据的关联和超链的在中间层增加对多媒体数据的关联和超链的处理。处理。 第15讲：多媒体数据库技术

14、 多媒体通信技术2006. 6陈科文273.2 MMDB的层次结构n多媒体数据库层次结构的一种划分方式多媒体操作系统媒体支持层存取与存储数据模型层概念数据模型层多媒体用户接口层28n多媒体用户接口层n完成用户对多媒体信息的查询描述和得到多媒体信息的查询结果。n概念数据模型层n对现实世界用多媒体数据信息进行的描述，也是多媒体数据库中在全局概念下的一个整体视图。为上下层建立起一个在逻辑上统一的通道。n存取与存储数据模型层n多媒体数据的逻辑存储与存取，各种媒体数据的逻辑位置安排、相互的内容关联、特征与数据的关系以及超链的建立等的描述。n媒体支持层n建立在MMOS之上，针对各种媒体的特殊性质，对媒体进

15、行相应的分割、识别、变换等操作，并确定物理存储的位置和方法，以实现对各种媒体的最基本数据的管理和操纵。 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文293.2 多媒体数据库的发展（1）Parallel Database SystemsnPDB的物理组织：数据的划分与分布n并行数据操作算法的设计与实现nPDB的查询优化、等等（2）Distributed Database Systemsn单个节点上的集中式数据库nDBM （Database Management）nDC（Data Communication）nDD（Data Dictionary）n 网络分布式数据处理nDDBM（Distributed Database Management ）nNDD（Network Data Dictionary） 第15讲：多媒体数据库技术 多媒体通信技术2006. 6陈科文