多媒體數(shù)據(jù)庫標準(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-19 02:30:01 | 來源：信息時代

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    多媒體數(shù)據(jù)庫標準 : 規(guī)范多媒體數(shù)據(jù)管理與應用的技術標準。
在信息處理領域,通常把傳播信息的載體稱為媒體(media),如數(shù)字、文本、空間、圖像、音頻和視頻等都是媒體。20世紀90年代,ISO/IEC制訂SQL99標準,提出對象關系模型,將關系數(shù)據(jù)庫處理的傳統(tǒng)數(shù)字、字符串的簡單數(shù)據(jù)類型稱為常規(guī)數(shù)據(jù),并定義“多媒體是除了常規(guī)數(shù)據(jù)之外任意的數(shù)據(jù)類型,例如圖像、音頻和視覺數(shù)據(jù)”。從此,多媒體一詞就成了除簡單常規(guī)數(shù)據(jù)類型之外其他種種數(shù)據(jù)媒體的通稱。接著,ISO/IEC JTC1/SC32/WG4對幾種多媒體數(shù)據(jù),如全文本、空間、圖像等分別制訂了與SQL進行數(shù)據(jù)交換與應用的程序包系列標準,其目的是要讓多媒體數(shù)據(jù)能在SQL數(shù)據(jù)庫中存儲和操縱。該項系列標準的編號為ISO/IEC 13249。
多媒體既是各種數(shù)據(jù)媒體的通稱,自然就包括著反映各種不同媒體的數(shù)據(jù)類,這是一些具有復雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對象,屬于非結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。一般常規(guī)數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)簡單,是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),它實際可看作是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的特例。
多媒體數(shù)據(jù)除了結(jié)構(gòu)的復雜性之外,還普遍存在著數(shù)據(jù)量大,且一般具有時空特性,處理要求復雜等特點。就以多媒體中最簡單的文本數(shù)據(jù)為例,通常的一篇文章、一份公文、一件檔案或一本圖書,它們一般可能還包含著章、節(jié)、段,甚至有圖、表,有的還帶附件。不僅結(jié)構(gòu)復雜,而且數(shù)據(jù)量大,要作為一個記錄存儲,顯然不可能直接用簡單的關系二維表。特別是,這些數(shù)據(jù)一般要求存儲時間很長,有的需要長期提供網(wǎng)上使用,并要求建立多種提供檢索查詢的索引路徑。至于其他多媒體數(shù)據(jù),如空間、圖像、音頻和視覺等數(shù)據(jù),它們有更復雜的結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)實體之間的聯(lián)系不僅有嚴格的時間序列,而且也有準確的空間布局,對這類多媒體數(shù)據(jù)的表示必須要反映出它們之間的時空關系,數(shù)據(jù)處理過程要保證實現(xiàn)各種信息單元之間時間上同步和空間上搭接,形成時空同步。處理的復雜性和難度,顯然對數(shù)據(jù)庫技術提出了許多新要求,傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫用存儲和處理常規(guī)數(shù)據(jù)的一些成熟技術就很難適應存儲和處理這些多媒體的數(shù)據(jù)對象。
由于多媒體數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、存儲、管理和應用方面的特點,需要用處理復雜對象的數(shù)據(jù)模型。所以,20世紀80年代開始研究對象數(shù)據(jù)模型,學術界認為這是實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)庫的最佳技術途徑。然而,由于在關系數(shù)據(jù)庫軟件產(chǎn)品處于市場強勢地位的情況下,也由于對象數(shù)據(jù)庫建模的復雜性,一個完全形式化得到公認的對象數(shù)據(jù)庫模型很難在市場出現(xiàn)流通。到1999年,當關系數(shù)據(jù)庫SQL標準提出對象關系的模型之后,由國際標準化組織ISO/IEC JTC1/SC32 WG4負責制定了多媒體的ISO/IEC13249系列標準,即基于SQL的多媒體與應用包(SQL Multimedia and Application Packages,通稱為SQL/MM)。其中有: 框架(framework)、全文本(full-text)、空間(spatial)和靜態(tài)圖像(still image)。
ISO/IEC 13249標準支持多媒體數(shù)據(jù)管理與應用的重要設施是由SQL標準提供的“用戶定義類型”,它是由〈用戶定義類型名〉標識的一個模式對象的設施,是定義多媒體數(shù)據(jù)對象類的一種特定的數(shù)據(jù)類型。SQL標準也提供了定義與用戶定義類型聯(lián)系的例程——函數(shù)、方法和過程,構(gòu)成其支持應用的程序包。同時,SQL標準也提供兩個支持大數(shù)據(jù)對象串的數(shù)據(jù)類型——字符串(character large object,CLO)類型和二進制串(binary large object,BLO)類型。這兩個數(shù)據(jù)類型統(tǒng)稱為大對象串類型,大對象串類型的值稱為大對象串。它們是在SQL數(shù)據(jù)庫中支持多媒體數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲與操縱的數(shù)據(jù)類型。
全文本數(shù)據(jù)是多媒體中結(jié)構(gòu)比較簡單的類。它在SQL/MM所采用的用戶定義類型命名為Full-Text類型。該類型在SQL/MM支持環(huán)境的文本處理是通用的,它提供對文本和對文本搜索的搜索模式的構(gòu)建,并提供測試文本是否有所指定模式的內(nèi)容,并轉(zhuǎn)變文本成字符串。Full-Text類型還提供系列的結(jié)構(gòu)化搜索模式類型,該類型提供結(jié)構(gòu)化搜索模式的構(gòu)建,并有一系列的子類型,以及與其聯(lián)系的例程——函數(shù)和方法。它們共同支持文本數(shù)據(jù)在SQL環(huán)境的管理與應用。
空間數(shù)據(jù)依托幾何模型,在SQL/MM采用的用戶定義類型命名為ST-Geometry類型。ST-Geometry類型是表示層次的幾何空間類型的最高父類型。其子類有點、曲線、表面、幾何集合的空間類型,當然還有子類型的子類型。另外,還有表示位置、拓撲關系的其他設施,如空間參照系統(tǒng)類型、拓撲幾何、拓撲網(wǎng)絡等等。空間數(shù)據(jù)均按照它們所定義的用戶定義類型都分別定義屬于它的例程,提供相關的函數(shù)、方法和過程,實現(xiàn)其在SQL環(huán)境的操縱管理與應用。
隨著對空間數(shù)據(jù)應用需求的增長,除了SQL/MM的空間數(shù)據(jù)標準之外,ISO/TC 211地理信息技術委員會也在制訂許多有關空間數(shù)據(jù)管理與應用的標準。這也將會促進空間數(shù)據(jù)管理與應用技術在今后能更快的發(fā)展。
靜態(tài)圖像是由取樣的二維數(shù)組組成的有效圖像,在SQL/MM靜態(tài)圖像采用的用戶定義類型命名為SI-Sillimage類型。靜態(tài)圖像有黑白和彩色之分,都由一個個像素組成。黑白圖像用一個數(shù)值即可表示其一個像素,而彩色圖像需要用紅、綠、藍三個分量數(shù)值來表示其一個像素。圖像數(shù)據(jù)即是以某種編碼方式表示各像素的數(shù)值的數(shù)據(jù)集合,能從中獲取每個圖像的信息,如格式、維數(shù)(按照像素計算的高度和寬度)、顏色空間等。順序地抽取每一個像素的數(shù)據(jù)信息,就可以用一個離散的陣列來代表一幅連續(xù)的圖像。圖像格式的詳細說明就是在原圖像自身取樣與成分的內(nèi)部表示。
圖像數(shù)據(jù)的管理與應用涉及面非常廣泛,包括醫(yī)學、建筑、天文、地理等許多領域。就連日常生活最常見的攝影,也離不開圖像數(shù)據(jù)的處理和應用。圖像數(shù)據(jù)在生活、經(jīng)濟、軍事等各個領域的廣泛應用,使圖像數(shù)據(jù)管理的標準化也受到各方面的關注。目前,除了SQL/MM的圖像數(shù)據(jù)管理標準之外,ISO/IEC JTC1 SC29 WG11也在研究制訂定的多媒體內(nèi)容描述接口標準(簡稱MPEG-7標準,標準號為ISO/IEC 15938),它為圖像等多媒體數(shù)據(jù)的搜索定義數(shù)據(jù)描述方法和元數(shù)據(jù)。
音視頻數(shù)據(jù)管理是當今人們對音頻與視頻數(shù)據(jù)組合媒體的慣稱。音視頻數(shù)據(jù)是除了文本、圖像、空間等多媒體數(shù)據(jù)之外,數(shù)據(jù)量大、處理復雜、空間特性很強的多媒體數(shù)據(jù),其時序性,特別是音視頻之間存在的同步關系,具有非常強的時序特性。音視頻數(shù)據(jù)即是以某種編碼方式表示音視頻這種時序、空間特性的數(shù)據(jù)集合。
音視頻數(shù)據(jù)管理標準是多媒體音頻和視頻的數(shù)據(jù)庫標準。由于音視頻數(shù)據(jù)屬性的復雜性,這也使得它成為多媒體數(shù)據(jù)管理中最為復雜的一類。因此,截至目前為止還沒有真正的音視頻數(shù)據(jù)管理方面的標準。但是,關于音視頻數(shù)據(jù)的標準化工作仍是進展迅速。ISO/IEC JTC1 SC29 WG11制定的基于對象的音視頻編碼標準(MPEG-4)和基于內(nèi)容檢索的音視頻多媒體內(nèi)容描述接口標準(MPEG-7)都是和音視頻數(shù)據(jù)管理與應用相關的最為重要的國際標準。MPEG-4標準的應用已逐漸成熟,MPEG-7的應用已在起步,這為未來多媒體音視頻數(shù)據(jù)管理與應用標準的制訂提供了可靠的技術基礎。
目前,隨著網(wǎng)絡信息技術的廣泛應用,多媒體數(shù)據(jù)迅猛增長,據(jù)估計多媒體數(shù)據(jù)將會占到全社會數(shù)據(jù)管理空間總量的80%以上。目前多媒體數(shù)據(jù)管理與應用的標準從數(shù)量到質(zhì)量,還都遠遠不能滿足應用發(fā)展的要求。所以,研究和制定多媒體數(shù)據(jù)管理與應用標準已受到各方面的關注,多個渠道的標準化工作也都在積極地進行。