多媒体技术应用基础第4章

4.1概述4.2多媒体数据库管理系统4.3超文本与超媒体第4章多媒体数据管理技术返回主目录第4章多媒体数据管理技术4.1概述

4.1.1数据管理技术的发展数据处理及数据管理是计算机的重要功能。直到今天，数据管理经历了由程序员管理数据到计算机管理数据的演变，这种演变是为了避免数据冗余，提高应用程序相对于数据的独立性及实现对数据完整性的集中检查。早期即第一阶段，程序员自行编制输入输出程序，直接将数据存储在外存储器上。第二阶段，输入输出及存储分配实现了标准化，由操作系统决定，从而使应用程序不需要考虑存储结构参数。这类程序存取方法有SAM(顺序存取方法)、ISAM（索引顺序存取方法）等。第三阶段，出现了公用数据库系统，如IMS系统。第四阶段的标志是关系型数据库的出现。关系型数据库具有良好的数学基础和简便的表达形式，因此直到目前为止，关系型数据库系统在市场上仍占据着绝对的统治地位。第五阶段，为了适应多媒体技术和信息高速公路的发展，出现了多媒体数据库。

4.1.2多媒体数据的特点从前面的讨论中，我们已经知道，多媒体数据具有如下一些特点：(1)数据量巨大。传统的数值、文本类数据一般都采用编码表示，数据量不大。但多媒体数据中的视频、音频等数据量却非常大，如动态视频传输速率达几十兆字节每秒。这给多媒体数据的存储检索等都带来了一定的困难。(2)数据类型繁多、差别大。有图形、图像、声音、动态视频、文本、音乐等多种形式，针对不同类型的数据，很难通过一种统一的方法来进行处理。此外，声音、动态视频等都属于时基类媒体，存在着同步问题。(3)有些多媒体信息对处理时间要求高。多媒体信息中的音频和动态视频信息对时间特别敏感。在使用这些信息时，必须保证其时间上的要求，即传输、处理过程所产生的时延必须小于规定的限制。否则会使这些信息失真甚至变得毫无意义。(4)多媒体信息往往需要多种信息集成、共同描述。例如，某种多媒体信息既包括图像，又有声音，还有文字说明，这就改变了传统数据库的操作形式，其是数据库的建立和查询操作。

4.1.3多媒体数据的管理环境由于多媒体数据类型多，数据量大，对其进行有效的管理必须以一定的软件及硬件设备为基础。这主要包括多媒体数据的存储介质、数据传输方式及多媒体数据库的类型和实施方法等3个方面。

1.多媒体数据的存储介质第一类是可更换的硬盘；第二类是光盘，目前常用的有CD-ROM只读光盘、WORM一次写入后可多次读出光盘和可读写光盘等。

2.多媒体数据的传输方式多媒体数据库及其应用项目的开发需要多台计算机共同协作完成，因此，不可避免地存在多媒体数据的传输问题，目前可供选择的数据传输方式有以下3种：第一种使用可更换的介质进行人工传输，这是最简单、最传统的方法。可更换介质可以是软盘、可更换硬盘或光盘等。第二种方法使用串行端口实行点对点的传输，这种方法成本低且容易实现，但只能完成两台计算机之间的数据传输。第三种方法使用网络系统实现计算机之间的数据传输。利用网络系统，可以实现网络上任意一台计算机与网络上另一台计算机之间的数据传输。特别是分布式计算技术的发展，使具有不同硬件结构、互不兼容操作系统的计算机之间的数据传输得以实现。在使用网络系统实现数据传输时，一方面应选择网络中适当的节点来存放相应的多媒体数据，以满足多媒体数据传输量大，速度高的要求；另一方面还应考虑数据安全保密，诸如备份、恢复、防窃、抗干扰和访问权限等问题。

3.多媒体数据的管理方法在对多媒体应用项目进行开发之前，首先要建立多媒体数据库资源。确定一种能对多媒体数据库进行有效管理的方法，可避免对数据资源的浪费，提高应用开发速度，降低成本。目前较为有效的数据库资源管理方法大致有5种：1）文件管理系统这种方法利用操作系统提供的文件管理系统对多媒体数据资源按不同媒体、不同使用方法或不同类别建立不同属性的数据文件，并对这些文件进行维护和管理，供各种多媒体应用开发程序使用。图4-1是用文件管理系统管理多媒体数据资源的示意图。2)建立特定的逻辑目录结构这种方法实际上也是利用了操作系统提供的文件管理系统，所不同的是将各类源文件和数据库文件放在不同的目录下进行管理。在一些软件中的演示程序中常采用这种目录结构形式，上级目录中存放着某应用项目创建和运行所必需的目录和文件，其下级目录中存放着与该特定目录有关的目录和文件，再下一级目录中分别包含多种多媒体数据的文件。图4–1用文件系统管理多媒体数据3）传统的字符、数值数据管理系统这种方法是目前开发多媒体应用系统常用的方法。它实际上是把文件管理系统和传统的字符、数值数据库管理系统两者结合起来，如图4-2所示。对多媒体数据资源中的常规数据（字符、整型数、浮点数等）由传统数据库管理系统来管理，而对非常规的数据（音频、视频、图形、图像、动画等），则按操作系统提供的文件管理系统要求来建立和管理，并把数据库文件的完全文件名作为一个字符串数据纳入传统的数据库系统进行管理。4）多媒体数据管理系统（MultimediaDatabaseManagementSystem，简称MDBMS）我们知道，多媒体数据主要有正文（text）、图形（graph）、图像（image）和声音（sound）等多种数据类型。图4–2用传统的数据库管理系统管理多媒体数据它们与传统的字符、数值数据有着很大的不同，因而其存储结构、存取方法、数据模型和数据结构也不同。如果有一种数据管理系统能够对多媒体数据和传统的字符数值数据采用统一的方法进行管理，将是最理想也最有效的数据管理方法，这种数据管理系统就是多媒体数据库管理系统。该系统在实现对多媒体共享数据有效的组织、管理和存取的同时，还可以实现以下功能：①多媒体数据库对象的定义；②多媒体数据库运行的控制；③多媒体数据库的建立和维护；④多媒体数据库在网络上的通信功能。虽然目前还没有真正能够像传统数据库管理系统管理字符、数值数据库那样来管理多媒体数据的多媒体数据库管理系统，但不少商品化数据库管理系统（如ORACLE、SYBASE、INFORMIX、INGRES等），使用一种新的数据类型——大二进制对象BLOB（BinaryLargeObject）来定义记录中的非格式化数据类型的字段。BLOB有两种类型：一是文本BLOB，由有效的文本字符组成；二是字节BLOB，是二进制数据流，可以含有任意数字化数据，包括图像、视频、音频等多媒体数据。5）超文本和超媒体（HypertextandHypermedia）

超文本与超媒体是多媒体信息管理的一种自然实用的新型技术。4.2多媒体数据库管理系统

4.2.1多媒体数据库管理系统的基本功能前面我们已经讨论了多媒体数据的特点，多媒体数据可分为格式化数据和非格式化数据两大类，其中非格式化数据不仅种类繁多、数据量巨大，还具有复合性、分散性和时序性等特点。所谓复合性，不仅指数据的形式多种多样，而且对各种数据构成的信息单元集成后可以得到复合对象。分散性则指有关的数据可以分散储存在不同的机器和设备上，可以用不同数据库管理系统来存储与管理。时序性指多媒体信息实体之间的联系包括有时序关系，因此在重新组合播放时必须考虑不同媒体信息的同步问题。为了适应多媒体数据的这些特点，多媒体数据库管理系统与传统的数据库管理系统相比，应具有以下的基本功能：(1)多媒体数据库管理系统必须能表示和处理各种媒体数据，重点是音频、视频、动画等非格式化数据的表示和处理。(2)多媒体数据库管理系统必须能反映和管理各种多媒体数据的特性，或各种媒体数据之间的空间和时间的关联。(3)多媒体数据管理系统必须满足物理数据独立性和逻辑数据独立性，同时还应满足媒体数据独立性。所谓物理数据独立性，是指当物理数据组织（存储模式）改变时，不会影响概念数据组织（逻辑模式）。逻辑数据独立性，是指概念数据组织改变时，不会影响用户程序使用的视图（外模式）。这两点是普通数据库管理系统也应具备的。而媒体数据独立性，则是多媒体数据库管理系统所特有的，指在多媒体数据库管理系统的设计和实现时，要求系统能保持各种媒体的独立性和透明性。换句话说，用户的操作可最大限度地忽视各种媒体的差别，实现复杂数据的统一管理。多媒数据管理系统除应提供与传统数据库相同的操作外，还应提供以下新的数据操作功能：（1）提供适合非格式化数据查询搜索（Search）的功能。其中包括：基于多媒体数据存在性（即通过名字、标识字符等）来检索；通过编排结构与特征来检索和通过内容来检索等。（2）提供浏览功能。其中包括：浏览数据库查找某一特定信息；浏览数据库的目录结构和浏览某一具体题目及相关信息。（3）提供构造解（ConstructSolutions）功能。其中包括：演绎和推理功能；按照特定的关系，通过对多媒体数据的访问和处理，以获得所需解的功能。（4）对非格式数据提供相应的媒体处理功能，如声音合成、声音信号的调度等功能。（5）多媒体数据管理系统的网络功能。这是因为多媒体数据通常分布于网络的不同结点上，因此需解决媒体数据的定义、存储、操作等问题，并对数据的一致性、安全性、并发性等进行管理。（6）多媒体数据库管理系统应具有开放功能，提供多媒体数据库的应用程序接口API。（7）多媒体数据管理系统还应提供事务（Transaction）和版本管理（Version）功能。

4.2.2多媒体数据库管理系统的体系结构

1.多媒体数据库管理系统的层次结构多媒体数据管理系统的层次结构可以分为3层：用户交互层、数据编组层和多媒体数据库管理层，如图4-3所示。用户交互层是指用户接口既能为最终用户服务，又能为应用程序员服务。MDBS的基本操作功能包括：模式管理、查询处理、通过超文本链的浏览、数据库维护工具，以及各种编辑模块，提供各种媒体类型的操作，包括文本、图形、图像、声音和视频。数据编组层实现由多媒体数据库模式定义的时间同步和空间集成的需求，对数据进行组合与调度。图4–3多媒体数据库管理系统功能层次结构多媒体数据管理层是对格式化或非格式化数据进行管理，这些数据既可以集中存储在同一场地上，也可以分散存储在不同的场地上。主要完成多媒体数据库的存储管理和事务管理，事务管理包括局部事务管理和分布事务管理。

2.多媒体数据库管理系统的组织结构多媒体数据库管理系统的组织结构可分为如下3种类型：(1)集中型：一个多媒体数据库MDBMS具有管理各种媒体的功能，如图4-4所示。(2)主从型：各个媒体数据库有自己的DBMS对其进行管理，而这些DBMS由一个主（Master）DBMS统一管理，如图4-5所示。MDBMS的全局用户只能在主DBMS上进行各种操作，似乎只有一个统一的多媒体数据库MDB。图4–4集中型MDBMS的组织结构图4–5主从型MDBMS的组织结构(3)协作型：由若干功能相同的集中式多媒体数据库MDBMS松散集成，每个场地都可为全局用户提供等同的服务，如图4-6所示。即全局用户可以从任意一个场地登陆，对协作式多媒体数据库MDB进行操作。图4–6协作型MDBMS的组织结构

4.2.3多媒体数据库技术多媒体数据库技术主要有扩展关系数据库方法（NF2)、面向对象数据库方法（0-0）和超媒体系统方法（HMS），以及其它有关技术。

1.扩展关系数据库方法NF2

扩展关系数据库的方法是实现多媒体数据库的一种实用方法。目前，一些著名的商品化关系数据库管理系统，如：RACHE、INGRES、INFORMIX等，都是对原有的关系数据库进行了扩充，以支持多媒体数据的存取。比如，以毕业纪念册的制作为例。最早的通信录和毕业纪念册都是手抄的。随着计算机的日益普及，可将其做成数据库，用表格形式输出，然后打印保留。通常毕业纪念册大多包括以下几项内容：姓名、期班、学号、工作单位、电话、通讯地址（Email）、爱好、临别赠言等。其中王芯同学的有关数据及其对阮枫同学的临别赠言都列在表４-1中。采用传统的数据库制作这样一个毕业纪念册，各字段的数据类型为“字符”、“数值”，且“临别赠言”字段的字节数不能超过256。如果想进一步加入该同学的像片，或用一段录像表现王芯的“爱好”就无能为力了。要解决这个问题，就需采用多媒体数据库。现有的成熟的商品数据库（如Oracle，Informix等），对原有的关系数据库进行扩充以支持多媒体数据。

表现王芯的“爱好”就无能为力了。要解决这个问题，就需采用多媒体数据库。现有的成熟的商品数据库（如Oracle，Informix等），对原有的关系数据库进行扩充以支持多媒体数据。上述扩充关系数据库的多媒体数据库，能够像存储数据库记录中的其它常规字段一样，存储大的非格式化数据对象，包括图形、图像、动画、视频、声音等。这种多媒体数据库使用一种新的数据类型——大二进制对象BLOB(BinaryLargeObject)来定义记录中的非格式化数据型字段。Windows系统所提供的OLE（对象链接与嵌入）类型及超级链接类型是BLOB的一种特殊格式，扩充了数据库系统处理其它媒体类型的能力。利用这类扩充关系的数据库（如MicrosoftAccess）实现上述毕业纪念册时，可增加一个字段“相片”，数据类型为“OLE对象”，该字段采用OLE方式与Wangxin.bmp相连接，即可加入王芯的相片。如果将“爱好”字段的数据类型改为“超级链接”，就可以用一段录像表现王芯的爱好，如打篮球、唱歌等。而将“临别赠言”字段的数据类型改为“超级链接”,则文本字数不再受256个字节的长度限制，而且不光局限于文本，还可以是王芯同学唱的一首歌，朗诵的一首诗，甚至可以是表演的一个舞蹈录像。多媒体版本的毕业纪念册如表4-2所示。这些信息可做成文件存放在计算机的硬盘上，也可以存储在一个特定的光盘内，甚至在网络的另一台服务器上。尽管扩充关系数据库对一些图像和声音应用比较合适，但扩充关系数据库对关系模型没有扩充，所以对复杂对象实体处理十分困难，而且不合理。因为实体内部结构非常复杂，在查询或修改数据库时，要对数据库进行频繁的链接、投影乃至分解操作，效率低。NF2（NorFirstNormalForm）非规范式模型则是针对关系数据模型的几乎苛刻的规范化要求提出的一种解决方案。关系数据模型强调的是关系的规范型(NF)，把关系规定成二维表格形式。而现实世界中，实体及其关系很难直接用二维表格的形式来表达。而非规范型则比较恰当。例如，上述毕业纪念册中通信地址采用嵌套关系表达式如图4-7所示。在NF2数据模型中，在一个表格中可以嵌套表格，而嵌套在里面的表格里又可以嵌套表格。对嵌套层数无限制。用NF2开发多媒体数据库，在定义抽象数据类型和反映多媒体数据各成分的空间关系、时间关系以及媒体对象的处理方法等方面中有困难。为此，可采用面向对象数据库方法。

2.面向对象数据库方法1）面向对象的基本概念面向对象的基本概念如下所列：(1)对象：问题领域中事物的表示和描述，世界上任何事物都是对象。一般来说，对象具有一个名字标识，并具有自身的状态和功能，例如程序中的一个按钮。(2)属性：组成对象的数据称为对象的属性。对象的属性可以是系统或用户定义的数据类型，也可以是一个抽象数据类型。对象的状态由对象的属性描述，如上述按钮在屏幕中的位置、形状、名字等。(3)方法：定义在对象属性上的一组操作。如上述按钮被“单击”、“双击”，鼠标被“按下”、“弹起”、“移动”等。(4)消息：在面向对象系统中，对象间的通信和请求对象完成某种处理工作是通过消息传递实现的，消息传递则相当于一个间接的过程调用。如按钮被单击后，产生一个消息给操作系统，而操作系统则查找与该消息相应的操作并执行该操作，如播放一段音乐或显示一幅图形等等。(5)对象类：对象类是具有相似性质（属性）的一组对象。这组对象具有一般行为（操作）、一般关系（对象之间的）及一般语言。如：所有的按钮就构成一个按钮类。(6)基类和派生类：如“按钮”类有很多的属性，包括名字、在屏幕上的位置、显示的名称等。在这个类下增加更多的属性，就可以创建新类，如“平面按钮”类具有二维图形的属性，而“立体按钮”类则具有三维图形的属性。在这个例子中，“按钮”类就是基类，而“平面按钮”和“立体按钮”则为两个派生类。需要说明的是基类也可以由其它类派生，此时，该基类又是其它类的派生类。(7)继承性：就是建造新的派生类，派生类从一个或多个以前定义的基类继承属性和方法，同时增加或重新定义新的属性和方法。(8)封装性：对于类而言，其属性和方法是类的一部分。对于类的一个实例对象而言，从对象外部不能直接存取对象属性，而对象的方法只向对象发送消息才能引用。如此一来，对象的实现细节对外部来说是不可见的，也是不可存取的，这就是封装性。(9)多态性：一个对象可以同时向多个对象发送消息，也可以接受多个对象发送的消息。因为消息内容由接受消息的对象解释，所以同样的消息会引起不同对象的不同操作。2)面向对象数据库方法以面向对象思想为指导而建立面向对象数据库模型比传统的数据库模型更适合支持多媒体应用，这是因为：(1)面向对象的数据库模型以客观自然的方法来描述现实世界中的各种实体及实体间的联系。(2)面向对象的数据模型比传统的数据模型更具有表示能力。该模型支持抽象数据类型和用户定义的方法，便于数据库系统支持定义新的数据库类型和操作。(3)面向对象技术的封装性使得多媒体对象的界面独立于对象的内容表示，即实现了多媒体数据类型及属性的封装，屏蔽了各种媒体之间巨大的差异，使之易于并行处理，也便于系统模式的扩充和修改。(4)面向对象技术的基类、派生类及其继承性，既可减少冗余又可避免由此引起的一系列问题，还利于版本控制。(5)面向对象系统的查询语言通常是沿着系统提供的内部固有联系进行的，避免了大量的查询优化工作。正因为面向对象系统的上述特点，面向对象数据库系统的研究越来越受到重视。许多机构和公司都相继研制出各自的面向对象数据库系统，如MCC公司的ORION系统，HP公司开发的Iris系统，美国GMD-IPSI学会(IntegratedPublicationandInformationSystemInstitute)开发的VODAK系统及Oomoto等人提出的面向对象视频信息库(OVID)系统。国内的联想冠群软件有限公司也推出了“问鼎”面向对象数据库系统。不仅如此，许多成熟的扩展关系数据库商品，如VisualFoxpro，MicrosoftSQLServer，Oracle8i，InformixCentaur等也引入了面向对象技术，如MicrosoftAccess将全部功能都用对象来实现，存储数据有储存数据的对象，打印报表有打印报表对象，不同的对象组合便可建立一套新的数据库应用系统。

3.时空编组由于多媒体数据库所支持的数据类型不仅仅是格式化数据，还包括各种非格式化数据。故多媒体对象的表达必须把各种媒体的信息单元集成在一个表达空间内，而且空间布局要合理。同时，多媒体信息单元之间还存在着时序关系，其对象的表达必须保证时间上的同步。因此，在多媒体数据库中，除了要对多媒体数据的内容与结构建模之外，还要对它的表达建模。多媒体对象是由各种类型(如文本、图形、图像、声音、视像)的数据元素组成的聚合单元。在模拟多媒体对象的表达时，必须考虑各种媒体单元的时态关系和空间结构，进行多媒体元素的编组(Composition)，即统一表达来自多个数据流的数据。

4.基于内容的检索在多媒体数据库中，图像、声音、视频等数据都是以经过数字化得到的位串的形式存储的(即大二进制对象)。对这些媒体数据内容进行检索是查询处理的难点。比如，要从一个照片库中找出所有单眼皮的人的照片，或者找出长的像某某人的照片等操作,要比找出姓名为某某或年龄为20岁的人的操作要困难得多。对这些媒体数据的内容进行检索的方法有模式识别法、特征描述法(自然语言描述法、图像解释法)和特征矢量法。美国RameshJain领导开发的视觉信息管理系统(VIMS)提供了一个能开发基于图像应用的通用平台，允许用户进行基于内容的查询。为了说明VIMS的思想，同时开发了一个检索面部图像的交互式系统Xenomania，它允许用户在数据库中检索到某个人图像及其相关信息。4.3超文本与超媒体

4.3.1概述人的思维是以联想方式进行的，记忆则成一种网状结构。例如看到本书的名字“多媒体技术应用”，一个人可能会产生如下联想：“PC机－Windows98－游戏－纸牌－同学聚会－歌曲‘同桌的你'……”，而另一个人则可能产生如下联想：“Internet－Email－贺卡－新年－旅游……”。由此可见，不同的人看见同一事物，会沿着不同的路径产生不同的联想、思考，最终得出不同的结果。而以往的信息展示方式则大多是沿某一特定路径进行的，如大家日常阅读的书籍、杂志。这些印刷品限制读者的阅读和思考必须是逐页进行的，也就是说这些文本是一种顺序的线性的结构。有些书本中有索引和注释，读者既可以一页一页的阅读，又可以随时通过阅读注释和索引改变阅读顺序，选择权在读者。虽然这类结构的文本要比顺序的线性结构的文本更便于读者阅读浏览，但其文本组织方式与人的思维记忆方式仍相距甚远。有没有一种更接近或与人思维、记忆方式一致的文本结构呢？答案是肯定的。凡是用过Windows系统的人，都会对其帮助系统留下深刻的印象，只要简单地单击一个单词，用户就可以得到有关专题的其它信息或系统所提供的其它扩展功能。该系统之所以让用户感觉非常便利，深受用户欢迎，是因为它采用了一种符合人类自然的、多维的思维方式的非线性网状的文本结构——超文本。超文本一词，源于1740年提出的“hyperbolickspace”一词及由19世纪的数学家F.Klein采用的超空间（hyperspace)概念。Klein用超空间来描述多维几何。1954年，VarmeverBush(1890-1974)预言了一种文本的非线性结构，这种结构与人的联想式思维相对应，并在Memex系统中首先描述了这一概念。1965年，美国人工智能专家TedNelson创造了“超文本(hypertext)”一词，并将这种非线性网络文本命名为“超文本”，而且开始在计算机上实现这个想法。在他的Xanadu计划中，试图使用超文本方法把世界上文献资源联机。20世纪70年代超文本系统的研究有所进展，80年代开始用于实际，1985年后以相当快的速度发展起来。1987年11月，在美国北卡罗来纳州大学召开了ACM超文本会议；1986年６月，第一次公开的超文本会议在英国的约克郡举行，1989年专门讨论超文本的科学杂志“Hypermedia”出版，形成了超文本发展的又一个高峰。目前几个著名的超文本和超媒体系统已成为商品销售，如苹果公司的Hypercard系统，Xerox公司的Notecards系统，OWL公司的Guide系统。国内的研究也有很大的成果。1991年，国防科技大学研制成功一个基于ＰＣ平台的全中文多媒体超文本系统HWS（HyperWorks），而参考文献［21］中则介绍了华东师范大学多媒体技术教研室（MIMIT）开发研制的一个超媒体系统。

4.３.2超文本和超媒体超文本是由信息结点和表示信息结点间相关性的链构成的一个具有一定逻辑结构和语义的网络。结点是文本按其内部固有的独立性和相关性划分出来的基本信息块，可以是卷、文件、帧，或字符文本集合，甚至可以是屏幕上的某一个小区域。结点之间按照它们的自然关联，用链连接成网，链的起始结点称为锚结点（anchornode），终止结点称为目的结点。图4-8为一个简单的超文本结构。一个结点可以通过不同的链对应几个不同的目的结点，而一个目的结点也可以通过不同的链与几个不同的锚结点相连。超媒体是超文本的扩充，允许音频、图形、图像、动画、视频可以和文本一样构成结点，通过链构成网状结构。图4-8一个简单的超文本结构

4.3.3超文本与超媒体系统的特征基于超文本与超媒体信息管理技术的系统称为超文本或超媒体系统。一个理想的超文本系统应具有以下几个特征：(1)系统结点多媒体化，具有支持文本、图形、图像、声音等多种媒体的能力，用户界面以多窗口方式表现相关媒体。(2)系统复杂信息链结构网状化。为使用户每一时刻均可得到当前结点的邻接环境，应提供用户显示结点和链的结构动态总貌图。(3)系统一般使用双向链，以支持局域网（LAN）和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的计算机网络，使用户通过网络共享数据库，同时使用库内信息。(4)用户可根据自己的联想和需要动态地改变（修改、增加、删除）网络中的结点和链。同时，通过窗口化管理，实现对网络中的信息进行快速、直观、灵活的访问（浏览、查询、标注等）。(5)强调用户界面的“视觉和感觉”，提供丰富的交互式操作和应用程序接口。超文本和超媒体的这些特征是区别于其它信息管理技术的主要标志。庞大的数据库是超文本及系统的基础。如何管理这个数据库并提供用户使用界面则是超文本系统的技术核心。超文本数据库与其它多媒体数据库的根本区别在于其信息块之间存在有关联。4.3.4超文本系统的系统结构及组成要素掌握超文本与超媒体的系统结构、基本原理和方法对于设计应用超媒体系统是非常必要的。

１.超文本与超媒体系统层次模型1988年，Compbell和Goodman提出了超文本体系结构的三层模型理论：该理论认为超文本体系由用户接口层(UserInterfaceLevel)、超文本抽象机层(HypertextAbstractMachineLevel)和数据库层(DatabaseLevel)构成，其关系如图4-9所示。1)最高层UIL

用户接口层（UIL）表示信息，也称为表现层或用户界面。图4-9超文本与超媒体层次模型它是超文本和超媒体系统人机交互的窗口。UIL处理HAML中信息的表现。如用户可使用的命令、结点和链如何显示，是否要包括总体概貌图来表示信息的组织，以便及时告知用户当前所处的位置等等。超文本的用户界面大都支持标准的窗口操作。流行的窗口风格主要有以下几种：菜单选择方式、命令交互方式、直观方式、混合方式和图示引导方式。其中图示引导方式又称导航图或浏览。它是超文本系统的一种特色，可分层将HAML中的结点和链构成的网络结构用图显示。它是用户浏览查询结点、防止用户迷路的交互工具，提供了最好的界面，真正做到了“所见即所得”。2)中间层HAML

超文本抽象机层(HAML)位于用户界面层和数据层之间，是超文本系统设计的关键。超文本抽象机层决定了系统结点和链的基本特点，记录了结点之间链的关系，保存了有关结点和链的结构信息。通过该层可了解到每个相关联的属性，如用户修改权限，版本号或关键词等。另外，超文本系统目前还没有统一的标准，但不同的超文本系统之间需要进行相互传送和接收信息，超文本抽象机层是实现不同系统间信息转换的最理想层次。3)最底层DBL

庞大的数据库是超文本系统的基础。数据库层不仅要处理所有信息存储中的传统问题，包括存储、共享数据和网络访问功能等，还要处理传统的数据库管理问题，如多用户访问、信息的安全性和信息备份等。

２.超文本与超媒体的组成要素超文本与超媒体的组成要素有：结点、链、宏结点。1)结点结点是超文本与超媒体系统表达信息的基本单位。在创建超文本与超媒体系统时首先要根据信息间的自然关联，按需要把大块信息分成小的、可管理的单元作为结点。在超文本系统中结点一般可分为两种类型：(1)结点的基本类型，又称为表现型和对象类型。它是为读、看、听而设计的，只表示信息而不表示知识。其中包括文本结点、图形结点、图像结点、声音结点、视频结点、混合媒体结点按钮结点等。(2)结点组织和推理类型。这类结点用于组织并记录结点间的联接关系，实际上起索引目录的作用，是联接超文本网络结构的纽带，即组织结点的结点。有的结点用来判定规则和解释，主要有索引文本结点、索引结点、对象结点和规则结点。2)链链定义了超媒体的结构，引导用户在节点间移动（航行或称为导航)，提供浏览和探索（Exploring）结点的能力。链可分为：导航检索链和组织与推理