多媒体数据库管理系统分析

多媒体数据库管理系统分析

摘 要：本文通过介绍多媒体数据、多媒体数据库的概念，分析了多媒体数据库的三大数据模型的特点、区别和应用范围；在此基础上，引出多媒体数据库管理系统（MMDBMS）的定义、多种查询方式和体系结构设计。

关键词：多媒体数据库 MMDBMS 查询方式 体系结构

1 多媒体数据库

1.1多媒体数据

多媒体数据是指多种媒体，如数字、正文、图形、图像和声音的有机集成。其中数字、字符等是格式化数据，文本、图形、图像、声音、视频等是非格式化数据。多媒体数据的数据量十分庞大，各种数据之间的语义联系非常复杂，表达形式多样。

1.2多媒体数据库及其数据模型

随着多媒体技术及其支撑技术的飞速发展，多媒体应用领域越来越广，所以，对多媒体信息进行快速高效的处理显得非常迫切。由于多媒体数据种类繁多，传统的数据库难以对这些媒体信息进行处理和管理，因而，产生了一种全新的数据库——多媒体数据库。多媒体数据库（MMDB，Multimedia Database）是一个由若干多媒体对象所构成的集合，这些数据对象按一定的方式被组织在一起，可为其他应用所共享。数据模型是数据库系统的核心，从总体发展上看，多媒体数据库的数据模型可分为如下3类：①关系数据模型；②面向对象数据模型；③扩充的关系数据模型。

关系数据模型以关系代数作为其理论基础，发展至今已能够非常完善的处理传统的结构化数据。但是多媒体数据库里包含了大量的图形、图像、声音和视频等非结构化数据，这些数据结构异常复杂，且大部分不能用关系模型表示。因此关系数据模型在处理这些数据时就难以适用了。

面向对象数据模型对非结构化数据进行表示和操作非常方便，但是其技术没有关系数据模型那样成熟，理论研究和应用开发中还有很多问题需要解决。对于一般多媒体数据库系统开发项目来说，应用面向对象数据库模型来进行开发，从技术和经济条件上来讲都是不适用的。

使用扩充的关系数据模型来进行多媒体数据库系统的开发是当前最常用也是最成熟的方法。在传统的关系数据模型中引入了面向对象的思想、超文本（hypertex1）模型或超媒体方法，就解决了图形、图像、声音和视频等非结构化数据不能用关系模型表示的问题。

2 多媒体数据库管理系统（MMDBMS）

多媒体数据库管理系统MMDBMS（MultiMedia DataBaseManagement System）是一个以多媒体数据库为基础的多媒体应用。该应用能够完成对多媒体数据库的各种操作及管理功能，如对MMDB的定义、创建、查询、访问、删除等。

2.1 MMDBMS的查询方式

针对多媒体应用的灵话性，人们希望MMBBMS能提供多种方式的“模糊”查询手段，具体描述如下：

2.1.1基于元数据的查询

元数据在这里是指数据库条目的外在属性，比如作者姓名、创建时间以及标题等。在VOD（点播视频）应用中，这种方式的查询可以是：“请列出由×××在2007年出席的重要会议”这种类型的查询可以用传统的DBMS技术来实现。

2.1.2基于注释的查询

注释是指对数据库条目内容的文字描述。这种类型的查询要求事先对所有数据库条目都恰当地进行注释，然后用传统的IR技术进行处理。视频数据、脚本和字幕均可作为注释。

2.1.3基于特征的查询

特征是指多媒体数据的统计信息，如音量、颜色分布及纹理等。这种方式的查询实例可以是这样：“请放映一个音量分贝在××至××的视频帧。”其中××可以是某个给定的声音分贝分布的直方图。处理这类查询，传统的DBMS已无能为力了，数据库条目的有关统计信息必须事先收集、整理并存储。

2.1.4用实例查询

用多媒体数据对象来进行查询，这个对象可以是一个静止图像、一张草图或一个声音片段。这种类型的查询中如果包含有数据对象的空间和时间关系，处理时可能会非常复杂，要支持这么多种复杂的查询方式，多媒体数据库引擎需要有全新的体系结构。

2.2 MMDBMS的体系结构

根据上一节描述的MMDBMS所支持的查询方式，MMDBMS主要的组成都分有：

2.2.1用户图形接口

MMDBMS的用户接口可以通过Internet或图形界面访问。网页登陆界面可以用Java applets来构造。这个用户接口支持用户用图形方式进行基于内容的查询，同时也支持传统的文本方式的查询。

2.2.2索引子系统

索引子系统以多媒体数据及相关文本注释作为输入，通过数据分析子系统，提取低层多媒体特征信息（如颜色、纹理、形状等），加上一些重要的文本描述信息（如作者姓名、类属、主题等），并将这些内容存储在特征数据库中。

2.2.3数据分析子系统

数据分析子系统的功能是提取重要的低层多媒体数据特征，如音量、颜色、纹理、形状等。

2.2.4特征数据库

特征数据库中的条目内容包括低层特征数据及高层的文字描述数据。

2.2.5查询处理器

查询处理器从图形用户界面接受查询语言，通过特征数据库进行计算评估，然后向用户返回匹配最好的多媒体数据。这里所指的查询语言必须能利用低层特征数据及文字描述来表达复杂的查询方式，传统的SQL肯定不能胜任。

2.2.6存储子系统

存储子系统完成对文本、视频、音频、图像等数据库数据的定义、创建、查询、访问、删除等管理功能与操作。

参考文献：

1.马新娜、樊金生.嵌入式实时数据库系统的研究与设计［J］.微计算机信息，2006（8）：3～4

2.冯玉才.多媒体数据库研究动态［J］.计算机世界报，1997（3）：12～13

3.钟玉、蔡莲红.多媒体计算机基础及应用［M］.北京：高等教育出版社，1999