工学多媒体数据库.docx

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工学多媒体数据库

第九章　多媒体数据库

9、1：

1、一般数据库用于多媒体存在问题：

a、组织方式松散，关联关系不明确，管理维护困难

b、多媒体模式繁多，处理方法各异，难以共享

c、控制方法难以统一，可靠性、安全性、XX性难保证。

2、多媒体数据库MMDB与多媒体数据库管理系统MMDBMS

MMDB数据的多样性，复杂性

数据的关联性--互相约束

图9－1说明多媒体数据所牵涉到的技术P301

9、2多媒体数据库系统

1、多媒体数据库系统的任务。

由MMDB与MMDBMS构成，能对多媒体进行综合处理。

a、根据数据特点进行表示、存储、访问索引及提取。

b、在高层上准确表述多媒体对象间的约束关系

图9－2简要说明一下。

MMDBS：

a、支持多种媒体数据类型或多个媒体对象的合成；

b、大量数据的存贮管理；

c、支持传统DBMS；

d、支持多媒体信息提取；

e、提供交互手段。

2、特点：

a、多媒体数据繁多，复杂程度不一；

　　　　b、有一定的时域关系定时特征；

　　　　　　c、数据量大且变化大；

　　　　　　d、信息量大，文字难以准确描述；

　　　　　　e、复杂的约束关系。

3、多媒体应用时对MMDBS的影响图9－3，P303时间特征在数据处理中的关系。

简要说明之。

a、对数据读写影响

（1）无时间要求的类型：

（email、等）

仅考虑数据量大问题，其它问题与一般的DBMS一样

（2）读有时间要求的类型工：

（VOD）

可能多次读，但写入无时间要求，可根据统计码率等来优化读写操作。

（3）写有时间要求的类型：

（信息分析系统、视频采集等）

有一定的时间约束关系，注意同步问题，选择简捷的时间参数模型。

（4）读写均有要求的类型（桌面视频会议，CSCW编辑系统等）

入库有时间限制，同时又多次读出，时间特征应快速更新和扩展。

（2）、（3）和（4）数据量大，复杂。

b、对操作系统所支持服务的影响

（1）连续数据快速存储

（2）进程调度考虑时间上的约束

（3）传输的QoS保证流的稳定性

（4）系统资源的分配与调度，不降低现有用户服务质量基础上，根据资源决定是否为新用户服务。

c、对数据更新的影响

（1）有时间约束关系，造成修改一个内容，影响到另一内容的参数。

因此有一致性要求。

（2）有多种关联（空间、语义、内容）关系，同样也要有一致性的处理，保证数据之间的关联。

d、对信息提取的影响

多媒体信息量大，无法简单用文字描述，因此查询、索引的方法复杂得多。

有时要多次交互才能获得所需的数据。

4、MMDBS的框架结构

a、基本框架如图9－6P308

分层次进行，将复杂问题简化

交互层（表现层）　　合成层（抽象层）　　DBMS

表现层：

表示或显示I/O接口等。

合成层（抽象层）：

约束关系和关联关系进行抽象，构成映射关系，图9－7、9－8、9－9。

P309

DBMS：

数据记录、查询、读取等具体实现

b、一般DDMS如图9－10P310

外部视图--概念模式　　内部模式　　DB

表现层--简单抽象层

c、MMDBS数据库管理层

底层数据库管理，在一般数据库基础上，针对数据量大的特点进行优化（降低数据复杂度　速度提高），采用索引结构加速查询过程。

d、合成层（抽象层）

空域时域上的约束关系维持，协调各媒体数据库的工作，使多媒体内部外部的同步。

e、交互层

将MMDB中的数据与用户交互，人机接口。

有时称为代理。

5、多媒体数据形态

图9－11P314

应用/查询

查询、处理软件

数据库访问软件

注册数据（索引）　　原始数据（MMDB）

索引包含原始数据的特征、内容说明、约束关系，以及各种抽象信息，

找到索引后才从原始数据库的定位中找出类的数据。

6、MMDBMS的功能

a、持续性：

保证数据有效，也就是所有关联信息的有效性。

即暂时性保持，还是一直保持？

--持续性

b、完整性控制：

数据是否完整的，约束关系是否正确和合理。

c、交易：

即交互过程，MMDBMS控制的一般是长交易过程。

　可能有冲突问题（编辑状态下），正在编辑中的访问与写入等。

d、并发控制：

同时出现的交互会互相干扰，并发控制实际上是串行化过程，将冲突化解。

e、版本控制：

通过版本控制管理数据对象的变化过程。

f、数据恢复：

对差错的恢复和处理。

g、查询：

通过高度可视化、良好交互性的工具实现。

h、安全性：

授权与非授权访问问题。

i、性能：

MMDBMS的升级问题。

9、3数据模型

1、概念性数据模型—较能直接反映用户对具体事物的认识。

表示性数据模型--既能为用户所理解，又能反映数据的计算机组织形式。

物理性数据模型--存储结构和存贮方法

客观事物　　模型的转化过程：

现实世界　　概念世界　　数据世界

更高的要求：

能抽象表示多媒体的动静态特征：

（1）静态特征:

对象、属性、内容、约束关系

（2）动态特征：

操作、交互、消息传递

2、层次模型：

图9－17P319

以层次结构组织（树状）单父节点

3、网状模型：

图9－18

网状节点，可以有多个父节点

4、关系模型：

二维表格，以实体间关系为基础，SQL语言为基本工具。

5、关系模型的特点：

（1）过于简单，复杂问题无法表述

（2）不同结构层性实体难以管理

（3）抽象能力较差

6、语义模型：

概念性的模型

具有较强的抽象归纳能力，用于数据库设计与集成，图9－25（设计过程）p326

7、复杂对象模型：

对关系模型的扩展

多个复杂关系的对象之间的关系模型

8、面向对象的数据模型：

使用面向对象的技术，有助于以简单到复杂的抽象推演。

具有很强的抽象能力，图9－27简单说明。

P328

对象、类、属性、方法等基本概念，互相之间的继承、相互关系等。

9、数据模型的发展及与多媒体信息的关系图9－31简单说明。

P331

9、4多媒体数据库

构建方法（二类）：

面向对象数据库为基础

　　　关系数据库为基础

1、关系数据库与多媒体数据库

p334图9－35：

a、多媒体对象

　　　　　　　b、TIB树

　　　　　　　c、TIB树在数据库中的存贮位置

2、面向对象数据库与多媒体数据库

有较强的抽象能力，因此有发展前景

a、先进类型系统，图9－36　　创建概念模型　　图9－37逻辑模型　　建立数据图9－38P338

b、确定对象间的约束关系，对象关联与时域场景，以及相互包含等关系。

提取时以面向对象方法提取

约束关系表述，图9－39P339

（1）时域场景中图、声、文关系

表示时域在起点、终点、同步点等参数

（2）用SGML表述

逻辑关系结构的表述方法

资料有限，更详细的内容不作要求。

9、5多媒体数据物理存贮和提取机制----图9－43

1、连续媒体播放服务器

工作方式：

a、连续播放方式　　p341

b、循环方式

　　　c、独立方式

2、磁盘调度算法（加快速度为目的）

a、FCFS按读写请求顺序提供服务，公平性好

b、SSTF距磁头最近的一个请求先被服务，寻找时间短

c、SCAN磁头扫描　　　　　扫描方向

---------处理队列

当都不能满足时扫描方向反过来　　　　　扫描方向

-----------处理队列

可减少平均寻找时间。

d、C－SCAN、SCAN的改进

　　　　　　扫描方向到边沿后从头再开始

　　　　　公平性比SCAN好

另有许多改进的方法（自看）。

3、接纳控制：

QoS管理

a、确定性保障　　由系统最坏情况资源情况确定服务质量

b、统计性保障　　由统计规律的某种平均值来确定QoS

c、尽力而为保障　由参数调整来尽力满足QoS。

4、多媒体数据排放方式：

（硬盘中）

顺　序

非顺序

合理的排放方式可大大提高速率，如能利用硬盘的硬交错与数据交错相结合，速度将加快。

此外利用CACHE技术缓存来加速处理过程。

5、连续媒体对象的层次化存贮

结构图9－56，p351速度越快距离越近，存贮的越小。

根据需要选择不同层次进行存贮（依速度与容量决定）

9、6多媒体查询

1、检索方式：

式查询图9-58，p352有时可用交互性查询，如google。

2、多媒体查询

由图9－61与图9－62比较说明：

P354

a、简单属性查询：

由目标属性来查询相关内容

b、基于内容的查询：

由目标的内容来查询，找到目标

c、关系属性查询：

由相互关系来查询相关联的目标

3、内容属性和提取

a、文本：

提取容易，关键词、词性等作为特征

b、图形：

几何之间结构拓扑、几何特征作为目标属性来查询

b、图象：

考虑颜色、纹理、对象特征、边缘特征、灰度特征等。

d、视频：

镜头场景及其相互间关系等

e、音频：

不同声音的频率、强度、声音结构等。

e

d