Luận văn Cơ sở dữ liệu đa phương tiện. Yêu cầu và các vấn đề

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Hoài Nam

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN

YÊU CẦU VÀ CÁC VẤN ĐỀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2004

2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Trần Hoài Nam

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN

YÊU CẦU VÀ CÁC VẤN ĐỀ

Chuyên ngành : Công nghệ thông tin

Mã số

: 1.01.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Vũ Đức Thi

Hà Nội – 2004

3

Mục lục

BẢNG THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................4

LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................5

MỞ ĐẦU..........................................................................................................................7

CHƯƠNG 1 ...................................................................................................................10

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN............................10

1.1 Các kiểu truyền thông và multimedia .............................................................11

1.1.1. Cơ sở dữ liệu và các DBMS ....................................................................12

1.1.2. Truy tìm thông tin tài liệu văn bản ..........................................................12

1.1.3. Truy xuất và chỉ số hoá multimedia.........................................................13

1.1.4. Trích rút đặc trưng, biểu diễn nội dung và chỉ số hoá .............................13

1.2 Sự cần thiết đối với MIRS...............................................................................13

1.2.1. Sự phát triển về dữ liệu multimedia và các đặc trưng của nó..................14

1.2.2. Các DBMS và vai trò của chúng trong việc xử lý dữ liệu multimedia....15

1.2.3. Hệ thống IR và vai trò của nó trong việc truy xuất multimedia ..............18

1.2.4. Cách tiếp cận tích hợp việc truy xuất và chỉ số hoá thông tin multimedia

19

1.3 Tổng quan về MIRS ........................................................................................19

1.4 Các ứng dụng nói chung và khả năng mong đợi của MIRS...........................20

CHƯƠNG 2 ...................................................................................................................24

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN (Multimedia Database)................................24

2.1 Kiến trúc cho việc tổ chức nội dung................................................................25

2.4.1

2.4.2

2.4.3

Nguyên lý tự trị........................................................................................25

Nguyên lý đồng nhất................................................................................26

Nguyên lý lai ghép...................................................................................27

2.2 Tổ chức dữ liệu multimedia dựa trên nguyên lý đồng nhất. ..........................30

2.3 Cấu trúc tóm tắt media ....................................................................................32

2.4.1

2.4.2

2.4.3

2.4.4

Dữ liệu ảnh như là một tóm tắt media. ....................................................33

Dữ liệu video như là một tóm tắt media. .................................................34

Định nghĩa về một CSDL Multimedia đơn giản......................................36

Định nghĩa về một CSDL Multimedia có cấu trúc ..................................37

2.4 Ngôn ngữ truy vấn khai thác dư liệu multimedia............................................39

2.4.1

2.4.2

2.4.3

Truy vấn SMDSs (mô tả đồng nhất)........................................................40

Truy vấn dữ liệu multimedia mô tả dưới kiến trúc lai tạo.......................43

Chỉ số hoá SMDS với chỉ số đảo.............................................................46

CHƯƠNG 3 ...................................................................................................................52

HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯONG TIỆN – YÊU CẦU VÀ CÁC VẤN

ĐỀ...................................................................................................................................52

3.1 Mục đích của MDBMS ...................................................................................52

4

3.2 Các yêu cầu của một MDBMS........................................................................55

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4

3.2.5

Khả năng quản trị lưu trữ lớn...................................................................57

Hỗ trợ truy vấn và khai thácdữ liệu. ........................................................58

Tích hợp các phương tiện, tổng hợp và thể hiện......................................59

Giao diện và tương tác.............................................................................59

Hiệu suất. .................................................................................................60

3.3 Các vấn đề của MDBMS.................................................................................60

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.3.4

3.3.5

3.3.6

3.3.7

Mô hình hoá dữ liệu MULTIMEDIA......................................................60

Lưu trữ đối tượng MULTIMEDIA..........................................................62

Tích hợp multimedia, thể hiện và chất lượng của dịch vụ (QoS)............63

Chỉ số hoá multimedia .............................................................................64

Hỗ trợ truy vấn multimedia, khai thác và duyệt qua................................65

Quản trị CSDL multimedia phân tán .......................................................66

Sự hỗ trợ của hệ thống .............................................................................67

CHƯƠNG 4 ...................................................................................................................69

XÂY DỰNG HỆ THỐNG MUA BÁN HÀNG QUA MẠNG......................................69

4.2.1. Giới thiệu.....................................................................................................69

4.2.2. Ứng dụng CSDL đa phương tiện vào hệ thống bán hàng qua mạng...........70

4.2.1. Xây dựng kho dữ liệu hình ảnh 2D và 3D...............................................71

4.2.2. Xây dựng cơ chế truy vấn đối với kho dữ liệu hình ảnh .........................71

4.2.3. Hệ thống bán hàng qua mạng ......................................................................73

4.3.1. Mô hình hệ thống.....................................................................................73

4.3.2. Các chức năng cơ bản của hệ thống.........................................................75

4.3.3. Các công cụ phát triển hệ thống...............................................................76

4.3.4. Quy trình thực hiện giao dịch của hệ thống.............................................77

4.3.5. Cài đặt hệ thống .......................................................................................78

4.4. Giải pháp tích hợp các hệ thống khác .............................................................80

4.4.1. Hệ thống quản lý và cấp phát chứng chỉ số (CA)....................................80

4.4.2. Hệ thống thanh toán trực tuyến (VASC Payment) ..................................81

4.5. Một số giao diện chính của hệ thống...............................................................83

KẾT LUẬN....................................................................................................................86

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................87

BẢNG THUẬT NGỮ VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

5

STT

Ký hiệu viết tắt

Web browser

CSDL

Giải thích

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Trình duyệt Web

Cơ sở dữ liệu

DBMS

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phương tiện

Khung hình video

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ

Đa phương tiện

MDBMS

Video frame

RDBMS

Multimedia

MIRS

Hệ thống truy vấn thông tin đa phương tiện

Siêu dữ liệu

Metadata

10 Media

Phương tiện

11 SMDS

12 Information Retrival(IR)

Hệ thống cơ sở dữ liệu đa phương tiện có cấu trúc

Truy xuất thông tin

13 Multimedia

Information Hệ thống truy xuất thông tin đa phương tiện

Retrieval System (MIRS)

LỜI CẢM ƠN

6

Tôi xin bầy tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Đức Thi, người thầy,

người đồng nghiệp đã trực tiếp hướng dẫn, cho tôi những định hướng và những ý kiến

rất quý báu về cơ sở dữ liệu đa phương tiện. Tôi cũng xin chân thành cám ơn các đồng

nghiệp của tôi tại phòng Các hệ thống quản trị dữ liệu – Viện Công nghệ thông tin đã

giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình công tác để tôi có thể hoàn thành bản luận văn này

một cách tốt đẹp

Xin chân thành cám ơn các bạn bè của tôi, trong nước cũng như ngoài nước đã giúp đỡ

tôi rất nhiều trong quá trình tìm tòi và sưu tầm tài liệu.

Cuối cùng xin châm thành cám ơn các thành viên trong gia đình đã động viên và tạo

mọi điều kiện thuận lợi để tôi có được kết quả như ngày hôm nay.

Hà nội ngày 20/06/2004

Học viên

Trần Hoài Nam

7

MỞ ĐẦU

Công nghệ multimedia liên quan tới việc mô tả sự kết hợp các dạng thức thông tin

khác nhau (văn bản, dữ liệu, hình ảnh, âm thanh, video) dưới dạng tín hiệu số. Có thể

nêu ra đây một số ứng dụng multimedia như :

• E-learning.

• Hội thảo Video (Video Conferencing).

• Thư viện điện tử (Elibrary).

• Hiện tại ảo (Vitual Reality).

Các công nghệ truyền dùng để thao tác, truyền phát, điều khiển các dữ liệu multimedia

đã và đang được nghiên cứu một cách rất sôi động.

Các hệ thống multimedia cần có một hệ thống phân phối nhằm mục đích thu thập các

đối tượng multimedia và đưa chúng đến người dùng, một trong số các phương tiện đầu

tiên được dùng dến là đĩa từ và đĩa quang. Ngày nay, Internet cũng như các giao thức

khác như TCP/IP, NetBIOS, các mạng Lan đang trở thành các phương tiện để truyền

bá dữ liệu multimedia . Khả năng mô tả phong phú cũng như khả năng đồ họa của các

web browser cùng với các tính năng đang được tiếp tục tăng cường như hoạt họa, âm

thanh và Video khiến các web browser đang trở thành một phương tiện mới để mang

lại các dữ liệu multimedia cho người dùng[5]

Các công nghệ chủ yêu liên quan đến multimedia bao gồm:

• Kỹ thuật nén.

• Video Servers.

• Các kỹ thuật về mạng (internet, tokenring, ethernet, ATM …vv).

• Các công nghệ truyền dữ liệu.

• Các công nghệ về cáp truyền dẫn.

• Công nghệ xác thực.

• Các công nghệ về CSDL.

8

Một CSDL là tập hợp của các dữ liệu có liên quan đến nhau. Một hệ quản trị CSDL

(DBMS) là hệ thống phần mềm trợ giúp cho các quá trình khai báo, xây dựng và thao

tác với CSDL phục vụ cho các ứng dụng khác nhau. CSDL multimedia bao gồm thêm

các kiểu dữ liệu khác như:

• Văn bản.

• Hình ảnh.

• Âm thanh.

• Video.

• Hoạt hình.

Các kiểu dữ liệu khác này đòi hỏi phải có các phương thức đặc biệt nhằm mục đích tối

ưu hóa cho việc lưu trữ, truy cập, chỉ số hoá và khai thác. Một MDBMS phải cung cấp

một môi trường thích hợp để quản lý và sử dụng CSDL multimedia.

Một MDBMS cần phải đảm bảo các tính năng cơ bản của một DBMS, ngoài ra nó còn

phải có các tính năng khác như:

• Tích hợp các phương tiện khác (Media Intergration).

• Khả năng sắp xếp và mô tả thông tin.

• Khả năng khai thác dữ liệu..

• Khả năng lưu trữ lớn.

• Giao diện multimedia.

• Hỗ trợ truy vấn tương tác multimedia.

Thông thường các đối tượng riêng lẻ của một hình ảnh hoặc một video frame sẽ có một

vài mối liên hệ bộ phận với các đối tượng khác. Các mối liên hệ này đưa đến một số

các ràng buộc trong quá trình tìm kiếm các đối tượng trong CSDL multimedia. Căn cứ

trên cơ sở này việc triển khai các ứng dụng multimedia trên nền các hệ quản trị CSDL

hướng đối tượng sẽ thuận lợi hơn so với các RDMBS hiện thời[1].

9

Mục tiêu chính của bản luận văn này nhằm nghiên cứu và tìm hiểu một số vấn đền cơ

bản của một MDBMS:

• Tổng quan về cơ sử dữ liệu đa phương tiện

• Các yêu cầu của một MDBMS cũng như kiến trúc, thiết kế và truy vấn đối với

một MDBMS.

Luận văn này được bố cục thành 5 phần chính:

• Chương I: Giới thiệu chung về CSDL multimedia.

• Chương II: Cơ sở dữ liệu multimedia.

• Chương III: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu multimedia – Yêu cầu và các vấn đề

• Chương IV: Xây dựng hệ thống bán hàng qua mạng.

• Kết luận

10

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN

Dữ liệu multimedia được chia thành hai lớp là các dữ liệu liên tục và các dữ liệu không

liên tục. Các dữ liệu liên tục bao gồm các dữ liệu âm thanh, video thay đổi theo thời

gian. Các dữ liệu không liên tục là các dữ liệu không phục thuộc vào thời gian, các loại

dữ liệu đặc trưng cho dạng này là các dữ liệu văn bản (có hoặc không có định dạng),

hình ảnh tĩnh và các đối tượng đồ họa. Các kiểu dữ liệu thông thường của một CSDL

multimedia bao gồm:

• Dữ liệu văn bản (có hoặc không có định dạng).

• Đồ họa: là các bản vẽ, minh họa được mã hóa như các tệp postscript.

• Hình ảnh: là các hình ảnh được mã hóa sử dụng các dạng thức chuẩn như là

JPEG hoặc MPEG.

• Các hoạt hình.

• Âm thanh.

• Video.

Các đặc tính chung của dữ liệu multimedia bao gồm:

• Thiếu cấu trúc: Các dữ liệu multimedia có khuynh hướng phi cấu trúc vì vậy

các tác nghiệp quản trị dữ liệu chuẩn như chỉ số hoá, tìm kiếm nội dung, truy

vấn dữ liệu thường là không áp dụng được.

• Tính tạm thời: Một vài kiểu dữ liệu multimedia như là Video, âm thanh và hoạt

hình đều phụ thuộc vào yếu tố thời gian liên quan mật thiết đến việc lưu trữ,

thao tác và mô tả chúng.

• Có dung lượng lớn: các dữ liệu video và âm thanh thường đòi hỏi các thiết bị

lưu trữ lớn.

11

• Các ứng dụng hỗ trợ: các dữ liệu phi chuần có thể đòi hỏi các quy trình xử lý

phức tạp như việc sử dụng các thuật toán nén dữ liệu đối với các ứng dụng

CSDL multimedia.

1.1 Các kiểu truyền thông và multimedia

Truyền thông đề cập đến các kiểu thông tin hoặc các kiểu biểu diễn thông tin, ví dụ

như dữ liệu vần chữ cái, hình ảnh, âm thanh, truyền hình. Có nhiều cách phân lớp

truyền thông. Những cách phân loại chung được dựa trên những dạng vật lý và những

mối quan hệ truyền thông với thời gian. Ta phân lớp truyền thông dựa trên việc có hay

không có chiều thời gian. Ngầm định này hướng tới hai lớp truyền thông tĩnh và động

(hoặc tính liên tục về thời gian).

Truyền thông tĩnh không bao hàm yếu tố thời gian, các nội dung và nghĩa của chúng

không phụ thuộc vào thời gian được biểu diễn. Truyền thông tĩnh bao gồm các dữ liệu

vần chữ cái, các đồ thị và các ảnh tĩnh.

Truyền thông động bao hàm yếu tố thời gian, các nghĩa và tính chính xác của chúng

phụ thuộc vào loại được biểu diễn. Truyền thông động gồm các hoạt hình, âm thanh và

video. Các truyền thông này có bản chất khoảng thống nhất hoặc tốc độ riêng của

chúng. Chẳng hạn, để truyền cảm giác chuyển động nhịp nhàng video phải thực hiện

25 hình mỗi giây (hoặc 30 hình phụ thuộc vào hệ thống video đang sử dụng). Tương

tự, khi chúng ta phát lại một lời nhắn hoặc đoạn nhạc đã được ghi âm, chỉ có một loại

thể hiện là thích hợp. Việc phát lại ở chế độ nhanh hơn hoặc chậm hơn sẽ làm méo

nghĩa hoặc chất lượng âm thanh. Vì những truyền thông này phải được phát liên tục ở

tốc độ cố định mà chúng thường được gọi là truyền thông liên tục. Chúng cũng còn

được gọi truyền thông đẳng thời vì mối quan hệ cố định giữa mỗi đơn vị truyền thông

và thời gian.

Truyền thông đề cập đến một bộ sưu tập các kiểu truyền thông đã sử dụng cùng nhau.

Điều đó có nghĩa là ít nhất có kiểu truyền thông dữ liệu là không theo ký tự chữ (nghĩa

12

là ít nhất có một kiểu truyền thông là ảnh, âm thanh hoặc truyền hình). Ở đây,

“multimedia” được sử dụng như một tính từ vì vậy chúng ta sẽ nói một cách đặc trưng

là thông tin multimedia, dữ liệu multimedia, hệ thống multimedia, liên lạc multimedia,

ứng dụng multimedia,... Dữ liệu multimedia chính là sự biểu diễn về các loại truyền

thông multimedia mà máy tính có thể đọc được. Thông tin multimedia là thông tin đã

truyền bằng các kiểu truyền thông multimedia. Đôi khi, thông tin multimedia và dữ

liệu multimedia được sử dụng có thể thay cho nhau.

Đôi khi chúng ta sử dụng thuật ngữ multimedia hay truyền thông và đối tượng nhằm

chỉ một thực thể tự trị nào đó trong một MIRS mà có thể được truy vấn, truy xuất và

được trình diễn. Thuật ngữ “đối tượng” có thể là chưa xác định thích hợp theo nghĩa

hướng đối tượng (0bject Oriented). Ngữ cảnh sẽ làm nó rõ ràng hơn dù cho nó được sử

dụng trong một ý nghĩa chung hoặc trong cách tiếp cận hướng đối tượng[10].

1.1.1.

Cơ sở dữ liệu và các DBMS

Trong thư viện, CSDL và các DBMS đôi khi được sử dụng thay thế nhau. ở đây CSDL

hiểu như một bộ sưu tập hoặc một kho dữ liệu hoặc nhiều mục truyền thông. Chúng ta

sử dụng các DBMS như một hệ thống thực thể để quản lý CSDL.

1.1.2.

Truy tìm thông tin tài liệu văn bản

Hệ thống truy tìm thông tin tự động hoá (IR) được phát triển để giúp quản lý một khối

lượng với các tài liệu khoa học đã được tạo lập từ những năm 1940. Chức năng chính

của một hệ thống IR là lưu trữ và quản lý một số rất lớn các tài liệu văn bản theo cách

sao cho các tài liệu thích hợp với việc sử dụng các truy vấn để truy tìm nhanh. Chú ý

rằng việc truy tìm thông tin tự động của các từ cấu tạo bằng chữ đầu của những từ khác

là nhằm vào việc truy tìm các tài liệu văn bản, mặc dù thuật ngữ đầy đủ là truy tìm

thông tin có thể hiểu là truy tìm một loại thông tin nào đó.

13

1.1.3.

Truy xuất và chỉ số hoá multimedia

Các DBMS truy xuất các khoản mục dựa trên số liệu có cấu trúc khi sử dụng kết nối

chính xác. IR cũng được gọi là truy xuất dựa trên văn bản. Việc truy xuất dựa vào nội

dung đề cập đến việc truy xuất dựa trên những nét đặc trưng truyền thống hiện nay như

là màu sắc, hình thù thay cho lời giải thích văn bản về khoản mục truyền thông đó.

Việc truy xuất dựa trên nội dung là chuẩn dựa trên sự đồng dạng thay vì một kết nối

chính xác giữa một truy vấn và một tập các khoản mục dữ liệu.

MIRS đề cập đến một hệ thống cơ sở cung cấp việc truy xuất thông tin multimedia khi

sử dụng một tổ hợp DBMS, IR và các kỹ thuật truy xuất dựa trên nội dung. Trong một

MIRS, một vài vấn đề như phiên bản và điều khiển an toàn có thể không thực hiện

được đầy đủ. Một MIRS đủ bản lĩnh ra đời được gọi là MDBMS.

1.1.4.

Trong các MIRS, một trong những vấn đề quan trọng nhất là trích rút đặc trưng hoặc

biểu diễn nôi dung (cái gì là những nét đặc trưng hoặc nội dung chính trong một khoản

Trích rút đặc trưng, biểu diễn nội dung và chỉ số hoá

̣

mục multimedia). Trích rút đặc trưng có thể là quá trình tự động hay bán tự động.

Trong một vài tài liệu truy xuất dựa vào nội dung, trích rút đặc trưng cũng được gọi là

chỉ số hoá. Sau đây, chúng ta theo quy ước chung. Khi mà thuật ngữ “chỉ số” được sử

dụng như một danh từ, điều đó có nghĩa là đề cập tới cấu trúc dữ liệu hoặc việc tổ chức

những đặc trưng đã được trích rút để nghiên cứu có hiệu quả và truy xuất.

1.2 Sự cần thiết đối với MIRS

Sự cần thiết đối với MIRS có thể được giải thích bằng ba yếu tố sau:

Trước hết, dữ liệu multimedia đang được dùng ngày càng nhiều và đang được chú ý.

Để sử dụng thông tin đó (chứa trong dữ liệu đó), đòi hỏi có một hệ thống truy xuất và

chỉ số hoá hiệu quả và có hiệu lực. Thứ hai, dữ liệu multimedia có những đặc tính và

những yêu cầu đặc biệt mà lại khác nhau đáng kể từ số liệu bảng chữ cái. Bởi vậy,

14

DBMS truyền thống không thích hợp cho việc xử lý dữ liệu multimedia. Thứ ba, mặc

dù các kỹ thuật IR có thể giúp chúng ta trong việc truy xuất multimedia nhưng chỉ một

mình chúng thì chưa đủ để xử lý dữ liệu multimedia một cách có hiệu quả[10].

1.2.1.

Sự phát triển về dữ liệu multimedia và các đặc trưng của nó

Hiện nay chúng ta đang tập trung khai phá thông tin multimedia. Ví dụ, một số lượng

lớn hình ảnh và video đang được tạo lập và lưu trữ trên internet. Nhiều hoạ sỹ và bức

tranh trong nhiều kiểu in ra là đang được chuyển sang dạng kỹ thuật số cho dễ xử lý,

phân phối và bảo tồn. Các bức tranh từ các bản tin trên vô tuyến và trên báo cũng được

chuyển sang dạng kỹ thuật số để dễ bảo trì và bảo tồn. Một số lớn các hình ảnh y tế

đang được tập trung hàng ngày và các vệ tinh đang được sản xuất nhiều hơn. Khuynh

hướng này có ý định tiếp tục nâng cấp việc lưu trữ và các công nghệ kỹ thuật số. Việc

lập ra một chỗ chứa đối với lượng lớn thông tin multimedia ngày càng tăng như vậy

còn được ít sử dụng. Điều này sẽ không thể sử dụng đầy đủ thông tin multimedia này

trừ khi nó được tổ chức để truy xuất nhanh theo yêu cầu.

Không chỉ là đang tăng về số lượng dữ liệu đang được lưu trữ, mà còn cả các kiểu dữ

liệu và các đặc trưng của chúng là khác nhau từ dữ liệu ký tự chữ.

Có những đặc trưng chính của dữ liệu multimedia như sau:

• Dữ liệu multimedia, nhất là âm thanh và video, là dữ liệu có số lượng lớn. Ví

dụ, một video 10’ trung bình chiếm 1,5 GB chưa nén.

• Âm thanh và video có chiều thời gian và chúng khi biểu diễn sẽ chiếm tỷ lệ cố

định để hoạt động có hiệu quả như đã yêu cầu

• Âm thanh số, ảnh và video được trình diễn theo một loạt giá trị đơn cá thể và

thiếu cấu trúc ngữ nghĩa rõ ràng cho máy tính để tự động hoá nhận biết nội dung

• Nhiều ứng dụng multimedia đòi hỏi việc biểu diễn đồng thời các kiểu truyền

thông đa năng theo cách kết hợp không gian và thời gian

15

• Ý nghĩa của dữ liệu multimedia đôi khi rất mờ và có tính chủ quan. Ví dụ, mỗi

người có cách giải thích cùng 1 bức tranh theo cách khác nhau hoàn toàn riêng

• Dữ liệu multimedia là giàu về thông tin, nhiều tham số được đòi hỏi mới trình

diễn đủ nội dung của nó.

1.2.2.

Các DBMS và vai trò của chúng trong việc xử lý dữ liệu

multimedia

Các DBMS ngày nay được xây dựng khá tốt và được sử dụng rộng rãi đối với dữ liệu

có cấu trúc. Các DBMS trội nhất là các hệ quản trị dữ liệu quan hệ (RDBMS). Trong

RDBMS, thông tin dược tổ chức thành bảng hoặc các quan hệ. Các dòng của bảng

tương ứng với các khoản mục thông tin hoặc các record, trong khi đó các cột tương

ứng với các thuộc tính. Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) được sử dụng đê

̉ tạo ra

các bảng như thế và để chèn và truy xuất thông tin từ các bảng đó[11].

Chúng ta dùng một ví dụ đơn giản dể minh hoạ cách sử dụng SQL để tạo lập một bảng

và chèn, truy xuất thông tin từ đó. Giả sử chúng ta muốn lập một bảng chứa các bản

ghi về sinh viên bao gồm số hiệu sinh viên, tên và địa chỉ. Ta có lệnh sau:

Create table STUDENT(

stu# integer,

name char(20),

address char(100));

Khi chúng ta muốn chèn các bản ghi về sinh viên vào bảng, chúng ta sử dụng lệnh chèn

SQL như sau:

Insert

into STUDENT values(10,"Lew, Tom","2 Main St.,

Churchill, australia");

Lệnh trên sẽ chèn một dòng vào bảng STuDeNT

16

Thông tin trong bảng được truy xuất khi sử dụng câu lệnh SELECT của SQL. Ví dụ,

nếu muốn truy xuất tên của sinh viên với sinh viên số 32, ta sử dụng lệnh truy vấn sau:

Select Name

From STUDENT

Where Stu#=32

Các thuộc tính trong RDBMS đã cố định kiểu và độ rộng. Trong ví dụ trên, thuộc tính

Stu# là kiểu integer với độ dài cố định là 32 bit. Như vậy, RDBMS là thích hợp để xử

lý dữ liệu số và dòng ký tự ngắn.

Để hỗ trợ cho các trường có giá trị lớn trong RDBMS, một khái niệm được gọi là đối

tượng rộng hoặc nhị phân (BLOB) sẽ được giới thiệu. Một BLOB là một xâu bit lớn

các độ dài biến. Ví dụ, nếu ta muốn lưu bức tranh của sinh viên trong bản ghi ở bảng

STUDENT trên, chúng ta có thể tạo ra một bảng khi sử dụng lệnh sau:

Create table STUDENT(

Stu# integer,

Name char(20),

address char(100),

Picture BLOB);

Các BLOB bình thường chỉ là xâu bit và hoạt động bằng việc so sánh chứ không mang

chúng ra ngoài. Đó là vì RDBMS không biết nội dung hoặc ngữ nghĩa của một BLOB.

Tất cả BLOB hiểu như một khối dữ liệu.

Một dạng khác của các DBMS là hệ thống quản trị CSDL hướng đối tượng

(OODBMS). Các OODBMS kết nối các khả năng của cơ sơ dữ liệu (như lưu trữ và

tìm kiếm) và các đặc trưng hướng đối tượng (tóm lược, sự thừa kế, tính đồng nhất đối

tượng). Một phương pháp tiếp cận chung là kết nối các đặc điểm hướng đối tượng với

cơ sở dữ liệu quan hệ. Hệ thống đã được kết nối thì được gọi là một hệ thống cơ sở dữ

17

liệu đối tượng quan hệ. Trong một hệ thống như vậy, các đối tượng được xác định một

cách thích hợp trong hướng đối tượng. Trong đó mỗi đối tượng chứa các đặc tính hoặc

thuộc tính và các phương pháp hoặc các hàm được sử dụng để chế tác ra các đặc tính

khác. Ví dụ, chúng ta có thể định nghĩa một loại ảnh sau:

Create type IMAGE(

Private

Size integer,

Resolution integer,

Content float[ ],

publlic

...

);

Sau đó khai báo các tranh bởi kiểu IMAGE có thể được sử dụng trong một bảng

như sau:

Create table STUDENT(

Stu# integer,

Name char(20),

Address char(100)

Picture IMAGE);

Điểm khác biệt chính giữa BLOB và các đối tượng là đối tượng thì được định rõ một

cách thích đáng, bao gồm các đặc tính và cho phép chúng có tác dụng, trong khi đó thì

BLOB thì không.

Các khái niệm về các BLOB và các đối tượng là một bước gần với xử lý dữ liệu

multimedia . Nhưng các BLOB được sử dụng chỉ để lưu dữ liệu có khối lượng lớn.

Trong khi các đối tượng chứa vài thuộc tính đơn giản, nhiều chức năng hơn nên được

18

phát triển để xử lý việc truy xuất multimedia dựa vào nội dung. Một vài các khả năng

được yêu cầu như sau:

• Các công cụ, tự động hoá hoặc bán tự động trích rút các nội dung và các đặc

trưng trong dữ liệu multimedia ;

• Các cấu trúc chỉ số hoá đa chiều, để điều khiển các vector multimedia

• Các độ đo tương đồng, nhằm truy xuất multimedia thay vì kết nối một cách

chính xác

• Lưu trữ các hệ thống phụ, thiết kế lại nhằm đáp ứng các yêu cầu của băng tần

cao với cỡ lớn, thoả mãn những đòi hỏi theo kiểu thời gian thực

• Giao diện sử dụng, được thiết kế cho phép các câu hỏi đa dạng trong nhiều kiểu

truyền thông đa dạng và cung cấp các trình diễn multimedia

1.2.3.

Hệ thống IR và vai trò của nó trong việc truy xuất multimedia

Ngoài các DBMS, có loại hệ thống quản lý thông tin khác tập trung vào việc truy xuất

tài liệu văn bản. Loại hệ thống này được gọi là hệ thống truy xuất thông tin (IR).

Kỹ nghệ IR khá quan trọng trong hệ thống quản lý thông tin multimedia vì hai lý do

chính. Một là chúng tồn tại một lượng lớn các văn bản trong nhiều dạng tổ chức, ví dụ

như các thư viện. Văn bản là một nguồn thông tin quan trọng trong bất kỳ một tổ chức

nào. Để sử dụng các thông tin đã được lưu trữ trong các tài liệu này, cần có một hệ

thống IR hiệu quả. Hai là, văn bản có thể được sử dụng để chú giải các truyền thông

khác như âm thanh, hình ảnh, video. Thông thường thì các kỹ nghệ IR có thể dược sử

dụng cho việc phục hồi thông tin đa truyền thông. Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ để xử lý

dữ liệu truyền thông phải tuân theo các giới hạn sau:

• Việc chú giải nhìn chung phải làm bằng tay và tiêu tốn thời gian

• Văn bản chú giải chưa đầy đủ và còn mang tính chủ quan

• Các kỹ nghệ IR không thể điều khiển các câu hỏi từ văn bản khác (như âm

thanh và ảnh).

19

• Một vài đặc tính của multimedia như bố cục hình ảnh và các dạng đối tượng là

khác nhau, nếu không thì cũng chỉ là cùng mô tả một văn bản.

1.2.4.

Cách tiếp cận tích hợp việc truy xuất và chỉ số hoá thông tin

multimedia

Từ thảo luận trên chúng ta có thể thấy rằng các DBMS và IR không thể đáp ứng đầy đủ

các yêu cầu về chỉ số hoá và truy xuất multimedia, vì vậy cần có các công nghệ mới

để vận dụng những đặc trưng riêng của multimedia... Tuy vậy, vẫn nhận thấy rằng các

DBMS và IR vẫn đóng vai trò quan trọng trong các MDBMS. Các phần của dữ liệu

multimedia như ngày và tác giả tạo lập của tài liệu multimedia là có cấu trúc. Dữ liệu

có kết cấu này có thể được điều khiển bằng các kỹ nghệ DBMS. Văn bản chú giải vẫn

là phương pháp hiệu lực trong việc ghi lại nội dung.

Tóm lại, một cách tiếp cận tích hợp tổ hợp các DBMS với IR, và các kỹ thuật đặc tả để

xử lý dữ liệu multimedia được đòi hỏi để phát triển MIRS hiệu quả và có hiệu lực.

1.3 Tổng quan về MIRS

Các mục thông tin trong cơ sơ dữ liệu đã được xử lý trước để rút ra các đặc trưng và

nội dung ngữ nghĩa, được chỉ rõ dựa trên các đặc trưng và ngữ nghĩa này. Trong suốt

quá trình phục hồi thông tin, một câu hỏi của người sử dụng được xử lý và đặc điểm

chính được rút ra. Các đặc trưng này sau đó được chuẩn bị cùng với các đặc trưng hoặc

chủ thị của mỗi mục thông tin trong cơ sở dữ liệu. Các đặc trưng của mục thông tin là

hầu hết đều tương đồng để các câu hỏi được gọi ra trước người sử dụng

20

Hình 1.1 : Một mẫu truy xuất thông tin tổng quát

Có rất nhiều ấn bản đuợc viết theo mẫu trên trên. Ví dụ, Các mục thông tin có thể

được kết nối bất kỳ với các loại truyền thông. Làm thế nào để rút ra được những đặc

trưng từ các tin tức truyền thông này? Phải lưu và xây dựng được các đặc trưng này

như thế nào để việc truy tìm có hiệu quả? Phải đo độ “ tương đồng” như thế nào giữa

hai tin tức truyền thông? Cần phải làm gì để giao diện sử dụng có thể đảm nhận được

những câu hỏi phức tạp, rối rắm, linh hoạt? Phải so sánh như như thế nào về việc biểu

diễn các quá trình truy tìm giữa các MIRS khác nhau? Làm thế nào để đáp ứng các

yêu cầu tạm thời trong suốt quá trình truyền và biểu diễn dữ liệu multimedia?

1.4 Các ứng dụng nói chung và khả năng mong đợi của MIRS

MIRS được cho rằng hiệu quả và linh hoạt. Khả năng của nó được mimh hoạ trên các

dạng câu hỏi mà chúng có thể hỗ trợ. Các kiểu câu hỏi mong đợi có dạng sau:

• Câu hỏi dựa trên metadata: Đây là câu hỏi chỉ ra những thuộc tính thông thường

của các mục cơ sở dữ liệu như tên tác giả và ngày tạo lập. Một Ví dụ là câu hỏi

Luận văn Cơ sở dữ liệu đa phương tiện. Yêu cầu và các vấn đề - Trần Hoài Nam