多媒体数据库系统

1、多媒体数据库系统胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的漫话云计算系列文稿之一。以此作为 云计算学习笔录，供云计算业外读者进一步学习和研究参考。希望能够得到大 家的指教和喜欢！下面是正文一、概述多媒体数据库(Multimedia Database)，是数据库技术与多媒体技术结合的 产物。多媒体数据库不是对现有的数据进行界面上的包装，而是从多媒体数据 与信息本身的特性出发，考虑将其引入到数据库中之后而带来的有关问题。多媒体数据库从本质上说，要解决三个难题：第一是信息媒体的多样化。不仅仅是数值数据和字符数据，要扩大到多媒 体数据的存储、组织、使用和管理。第二要解决多媒体数据集成或表现集成，

2、实现多媒体数据之间的交叉调用 和融合；集成粒度越细，多媒体一体化表现才越强，应用的价值也才越大。第三是多媒体数据与人之间的交互性。在传统的数据库中引入多媒体数据和操作，不只是把多媒体数据加入到数 据库中就可以完成的问题。传统的字符数值型数据虽然可以对很多的信息进行 管理，但其应用范围十分有限。为了构造出符合应用需要的多媒体数据库，必 须解决从体系结构到用户接口等一系列问题。没有交互性就没有多媒体。要改 变传统数据库查询的被动性，能以多媒体方式主动表现。二、面临的问题1媒体数据的组织和存储媒体数据的数据量大，而且媒体数据之间的差异也极大，从而影响多媒体 数据库中媒体数据的组织和存储方法。例如，动

3、态视频压缩后，每秒仍达几十 万字节甚至几兆字节的数据量；而字符数值等数据可能仅有几个字节。只有组 织好多媒体数据库中的媒体数据，选择设计好适合的物理结构和逻辑结构，才 能保证磁盘的充分利用和应用的快速存取。数据量的巨大还反映在支持信息系统的范围的扩大。显然我们不能指望在 一个站点上就存储上万兆的数据，而必须通过网络加以分布。这对数据库在这种环境下进行存取也是一种挑战。2、媒体种类的增加每一种多媒体数据类型，除了都要有自己的一组最基本的操作和功能、适 当的数据结构以及存取方式等以外，还要有一些标准的操作，包括各种多媒体 数据通用的操作及多种新类型的集成。虽然主要的多媒体类型只有那么几种， 但是事

4、实上，在具体实现时往往根据系统定义、标准转换等演变出很多不同的 媒体格式。不同媒体类型对应不同数据处理方法。这就要求多媒体数据库管理 系统能够不断扩充新的媒体类型及其相应的操作方法。新增加的媒体类型对用 户应该是透明的。3、数据库的查询问题传统的数据库查询只处理精确的概念和查询。但是，在多媒体数据库中， 非精确匹配和相似性查询将占相当大的比重。因为，即使是同一个对象，若用 不同的媒体进行表示，对计算机来说肯定也是不同的；若用同一种媒体表示， 如果有误差，在计算机看来也是不同的。与之相类似的还有：诸如颜色和形状 等本身就是不容易精确描述的概念。如果在对图像、视频进行查询时用到它 们，很显然是一种

5、模糊的非精确的匹配方式。对其他媒体来说也是一样。媒体 的复合、分散，及其形象化的特点，注定要使多媒体数据库不再是只通过字符 进行查询，而应该是通过媒体的语义进行查询。然而，我们却很难了解并且正 确处理多媒体的语义信息。这些基于内容的语义，在有些媒体中是已经确定的 （如字符、数值等），但是对另一些媒体却不容易确定，甚至会因为应用的不同 和观察者的不同而产生不同。4、用户接口的支持多媒体数据库的用户接口，肯定不能用一个表格来描述。对于媒体的公共 性质和每一种媒体的特殊性质，都要在用户接口上、在查询的过程中加以体 现。例如，对媒体内容的描述、对空间的描述以及对时间的描述。多媒体要求 开发浏览、查找和

6、变现多媒体数据库内容的新方法，是使用户很方便地描述他 的查询需求，并得到相应的数据。在很多情况下，面对多媒体数据，用户有时 甚至不知道自己要查找什么，不知道如何描述自己的查询。所以，多媒体数据 库对用户的接口要求，不仅仅是接受用户的描述，而是要协助用户描述出他的 想法，找到他所要的内容，并在接口上表现出来。多媒体数据库的查询结果， 将不仅仅是传统的表格，而将是丰富的多媒体信息的表现，甚至是由计算机组 合出来的结果。5、信息的分布对多媒体数据库体系的影响这里所说的信息的分布，主要是指以全球网络为基础的分布。因特网的迅 速发展，使得网上的资源日益丰富，传统的那种固定模式的数据库形式已经显 得力不从

7、心。多媒体数据库系统，要考虑如何从万维网的信息空间中寻找信 息，查询所要的数据。6、处理长事务增多传统的事务一般是短小精悍的。在多媒体数据库管理体系中，也应该尽可 能采取短事务。但是，有些场合，短事务不能满足需要，如从动态视频库中提 取并播放一段数字化影片，往往需要长达几个小时的时间。作为良好的数据库 管理系统，应该保证播放过程中不会发生中断，因此不得不增加处理长事务的 能力。7、多媒体数据库对服务质量的要求许多应用对多媒体数据库的传输、表现和存储方式的质量要求是不一样 的。系统能提供的资源也要根据系统运行的情况进行控制。我们对每一类多媒 体数据都必须考虑这些问题：如何按所要求的形式及时地、逼真地表现数据？ 当系统不能满足全部的服务要求时，如何合理地降低服务质量？能否插入和预 测一些数据？能否拒绝新的服务请求或撤销旧的请求？等等。8多媒体数据管理还要考虑版本控制问题在具体应用中，往往涉及对某个处理对象的不同版本的记录和处理。版本 包括以下两种概念：一是历史版本。同一个处理对象在不同的时间有不同的内容，如CAD设计图纸，有草图和正视图之分。二是选择版本。同一处理对象有不同的表述或处理，一份合同文献就可以 包含英文和中文两种版本。我们需要解决