多媒体数据库系统的研究与设计

多媒体数据库系统的研究与设计摘要：在信息技术飞速发展的今天,多媒体数据库(MDB:MultimediaData—base)技术的研究成为热点。本文从多媒体数据库的基本技术,实现的方法,实例及应用4个方面作了介绍,对多媒体数据库的发展做了总结和展望。一、引言随着信息技术的发展,信息处理成为计算机应用的主要方向。数据量大,内容复杂,而且要解决数据共享、数据保密等问题,推动了数据库系统的产生。20世纪90年代以来,不同的应用领域对数据库的需求及传统数据库的局限性使数据库技术向非传统应用方面,即第三代数据库系统发展,产生了新的智能数据库、知识数据库、多媒体数据库、面向对象数据库和可扩充数据库等。其中多媒体数据库是90年代成为数据库领域的热点的。媒体是信息的载体,多媒体是指多种媒体,如数字、文本、图形、图像和声音的有机集成,而不是简单的组合。其中数字、字符等称为格式化数据;文本、图形、图像、声音、视频等称为非格式化数据,非格式化数据具有数据量大、处理复杂等特点。多媒体数据库实现对格式化和非格式化的多媒体数据的存储、管理和查询。新型数据模型的发展,特别是扩展的关系模型和面向对象模型,意味着非格式化数据的应用需要更丰富结构表示(如多媒体)的问题将能得到解释。而计算机多媒体技术、Internet技术、网络技术与传统数据库技术相结合,使得多媒体数据库(MDB)能够实现。二、多媒体数据库的基本技术1、数据模型。建立数据库模型是实现多媒体数据库的关键。目前实现多媒体数据库管理的途径主要有4种:基于关系的模型,基于面向对象的模型,基于超文本模型或超媒体方法,开发全新的数据模型。这些都需要使用与之对应的数据模。其中,基于超文本模型以此来现对多媒体的描述及操纵。在面向对象语言中嵌入数据库功能而形成多媒体数据库的关键是如何在面向对象语言中增加对持久性对象的存储管理。此种方法亦受面向对象方法的限制。开发全新的数据模型从底层实现多媒体数据库系统,该方法首先建立一个包含面向对象数据库核心概念的数据模型,设计相应的语言和相应的面向对象数据库管理系统的核心。这种方式系统结构清晰、效率高,但难度大。2、数据的压缩与还原。多媒体的数据要占据很大的空司,如一段2mm左右的音乐要占据数十KB至数百KB的存储空间,而一幅图像则根据分辨率和尺寸要占据数MB至数十MB的存储空间。所以,必须在存储时进行数据压缩,重放时进行数据还原。3、存储管理扣存取方法。动态声音和图像形成的大对象即使进行了压缩,存储量也十分惊人。大对象一般是进行分页面进行管理的。4、用户界面。由于在多媒体计算机中增加了声音和图像接口,所以多媒体数据库应提供更加友好的用户界面。多媒体宿主语言调用、SQL语言以及虚拟现实技术都将使用户方便地接受和反馈信息。5、分布式技术。传统的分布式系统在管理多媒体数据时已不能满足要求。我们不仅要解决数据模型和数据压缩等问题,还必须解决多媒体数据集成和异构全局多媒体数据语言查询等问题。同时,多媒体数据对宽带也有要求。三、多媒体数据库的几种实现方法1、完善面向对象数据库。完善面向对象数据库使之适应多媒体数据处理,以便逐步为用户接受。面向对象数据库模型中的对象、属性、方法、消息及对象类的层次结构和继承等特点使其能够较好地解决多媒体信息管理面临的问题,因此受到人们的重视;2、从关系数据库模型发展多媒体数据库。传统的关系数据库模型建立在严格的数学基础——关系代数上,它为数据库用户提供了一种高级的、集合式的非过程数据库语言,在常规数据的信息管理中发挥了巨大的作用。发展至今,关系数据库模型已具有了成熟的理论基础、完备的数据库管理技术和广泛的应用领域,但是当它面对应用领域所涉及到的图形、图像、文字、声音、动画时便显得无法适应。因此,传统的关系数据库模型为适应多媒体数据的处理要求,必须从概念和体系结构上作较大的扩展和修改;3、分布式超媒体数据库。分布式超媒体数据库系统是一种以超媒体信息管理技术为基础的分布式系统。由于多媒体数据具有形象直观、语义丰富和时空关联等特点,并且若是在分布式环境下,则还必须将多媒体信息通过网络予以分布,这将使得多媒体的空间同步或表现建模变得更为复杂,分布式超媒体数据库表现的功能特点能较好地解决这些问题。分布式超媒体数据库用超媒体结点和链分别描述实体和实体之间的联系。它是按主题、节点名和媒体对象做查询对象,基于内容的查询可向用户提供良好的人机交互方式,同时它采用超媒体浏览导航机制,除了具有一般的查询功能以外,还具有浏览过滤功能,能自动确定用户感兴趣的主题,采用宏文献结构来支持大型数据库分布到网上。四、多媒体数据库的实例1、图像数据库。图像数据库中的图像和图形具有一些不同于常规数据类型的特征,即数据是静态的,尺寸是可变的,数据量有大有小。所有的图像与常规的字符数据平等处理,但图像对象和特征的辨认是不精确的,对图像内容的不精确的描述自然意味着查询的不精确匹配。2、视频数据库。一般认为,用面向对象方法适合于视频数据库的数据建模框架,为了从视频数据库中调出派生的场景,需要对每一场景进行语义描述,所以模型中必须有减少场景描述程度的机制。不同的建模框架对查询语言影响较大,有关查询语言的功能问题不能与数据模型剥离开来,对取出的场景在规定时间内重放是必要的,利用图像处理技术进行视频索引将丰富视频数据库的检索功能。我们需要开发一种新的存储系统体系结构以保证最低的数据传输速度,不管被访问的视频图像有多大,也不管用户的数量有多大,视频图像的发送系统要求存储数据量大且有足够的带宽传输,必须保证最低的传输速度,以保证图像的质量要有不同于传统的事务管理方法,主要保证数据的添加。3、音频数据库。在音频数据库中,对音频数据如何存放才能方便分析、而且对音频数据的检索是音频数据库成功实现的关键,传统的数据存放和处理方式是无法满足这些要求的。由于多媒体数据库对数字、字符、文字、图形、图像、语音处理和影视处理与数据库的独立性、安全性等优点的结合,使得多媒体数据库的应用前景十分广泛。