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 Nguyên lý tự trị 25
2.4.2 Nguyên lý đồng nhất 26
2.4.3 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 Dữ liệu ảnh như là một tóm tắt media. 33
2.4.2 Dữ liệu video như là một tóm tắt media. 34
2.4.3 Định nghĩa về một CSDL Multimedia đơn giản 36
2.4.4 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 Truy vấn SMDSs (mô tả đồng nhất) 40
2.4.2 Truy vấn dữ liệu multimedia mô tả dưới kiến trúc lai tạo. 43
2.4.3 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 Khả năng quản trị lưu trữ lớn 57
3.2.2 Hỗ trợ truy vấn và khai thácdữ liệu. 58
3.2.3 Tích hợp các phương tiện, tổng hợp và thể hiện 59
3.2.4 Giao diện và tương tác 59
3.2.5 Hiệu suất. 60

3.3 Các vấn đề của MDBMS 60
3.3.1 Mô hình hoá dữ liệu MULTIMEDIA 60
3.3.2 Lưu trữ đối tượng MULTIMEDIA 62
3.3.3 Tích hợp multimedia, thể hiện và chất lượng của dịch vụ (QoS) 63
3.3.4 Chỉ số hoá multimedia 64
3.3.5 Hỗ trợ truy vấn multimedia, khai thác và duyệt qua 65
3.3.6 Quản trị CSDL multimedia phân tán 66
3.3.7 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 Giải thích
1 Web browser Trình duyệt Web
2 CSDL Cơ sở dữ liệu
3 DBMS Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
4 MDBMS Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phương tiện
5 Video frame Khung hình video
6 RDBMS Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ
7 Multimedia Đa phương tiện
8 MIRS Hệ thống truy vấn thông tin đa phương tiện
9 Metadata Siêu dữ liệu
10 Media Phương tiện
11 SMDS Hệ thống cơ sở dữ liệu đa phương tiện có cấu trúc
12 Information Retrival(IR) Truy xuất thông tin
13 Multimedia Information
Retrieval System (MIRS)
Hệ thống truy xuất thông tin đa phương tiện

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 đ
ã
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

Trầ
n 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
đ
ã 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 c
ũng 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 m
ục 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
• Kh
ả 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 nề
n 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: Giớ
i 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 nghi
ệp 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
(hoặ
c 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 ch
ất 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 sư
u 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 đượ
c 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 tiế
p 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 truyề
n 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. Trích rút đặc trưng, biểu diễn nội dung và chỉ số hoá
Trong các MIRS, một trong những vấn đề quan trọng nhất là trích rút đặc trưng hoặc
biểu diễn nội dung (cái gì là những nét đặc trưng hoặc nội dung chính trong một khoản
mục multimedia). Trích rút đặc trưng có thể là quá trình tự độ
ng 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 qu
ả 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 l
ập 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 xu
ất 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 v

ề 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 l
ệ 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 h
ệ 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 để 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 s
ử 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 biế
n. 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 tr
ưng 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 h
ơn 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 h
ệ 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 tậ
p 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 ph
ải 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 vậ

n 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, m
ột 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 th
ị 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 đồ
ng” 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

21
theo yêu cầu trên video (VOD) có thể là “liệt kê tên các phim được sản xuất
vào năm 1997”. Loại này được vận dụng bằng DBMS
• Các câu hỏi dựa trên chú giải: Đây là câu hỏi chỉ ra các mô tả dạng văn bản
trong nội dung của cơ sở dữ liệu. Các câu hỏi đều ở trong từ khoá hoặc tronng
phần văn bản miễn phí và việc truy tìm dựa trên sự tưong đồng giữa câu hỏi và
phần chú giả
i. Ví dụ, câu hỏi có thể là “Chỉ ra phân đoạn quay video khi diễn
viên nam đang đạp xe đạp”. Loại câu hỏi giả định này được chú giải thích đáng
và xử lý bởi kỹ nghệ IR
• Câu hỏi dựa trên mẫu dữ liệu hoặc tính năng: Đây là câu hỏi chỉ ra thông tin
dạng thống kê, như: âm thanh, mầu, độ mịn. Một ví dụ: “Chỉ ra ảnh video với
sự phân bổ màu như THIS” Để trả l
ời dang câu hỏi nay, thông tin liệt kê về mục
cơ sở dữ liệu nên được sưu tập trước và lưu trữ
Câu hỏi ví dụ
Đây là câu hỏi trong các đối tượng đa truyền thông như hinh ảnh, phác thảo, đoạn âm
thanh. Ví dụ:” chỉ ra 1 bộ phim và các cảnh tương tự như Bức tranh này”. Loại câu
hỏi này có thể bị làm rối lên bởi mối liên hệ về không gian và thời gian giữa các đối
t
ượng
Các câu hỏi ứng dụng riêng
Các câu hỏi ứng dụng riêng có rất nhiều loại. Ví dụ, câu hỏi dựa trên thông tin chi tiêt
và cụ thể như kích cỡ 1 đối tượng và quá trình già hoá của 1 người.
Các MIRS được mong mỏi có thể đưa ra nhiều loại câu hỏi khác nhau, do đó có ứng

dụng rộng rãi, bao gồm:
• Thuốc. Một bác sĩ đưa ra ảnh chụp sóng siêu âm mới và muốn tìm lại ảnh với
mức độ có thể
so sánh được của sự phình tâm thất trái từ một ảnh chụp siêu âm
cơ sở

22
• Bảo mật. Một cảnh sát đưa ra hệ thống với một bức tranh vẽ mặt người và muốn
phục hồi lại những hình ảnh khác vào hồ sơ hiện thời của những người giống
với bức tranh này từ cơ sở thông tin bảo mật
• Giáo dục. Một sinh viên quét chụp một tranh động vật và muốn truy tìm tất cả
các thông tin (bao gồm âm thanh, hình ảnh, văn b
ản mô tả). Tiếp theo, một sinh
viên khác thêm âm thanh cho con vật và muốn khôi phục lại bức tranh và thông
tin mô tả loại động vật này
• Báo chí. Một báo cáo viên viết một bài báo về một người và muốn truy tìm bức
tranh của người đó và các thông tin tổng hợp đã xuất hiện trên các báo và tivi
20 năm trước
• Giải trí. Một quan sát viên muốn truy tìm một đoạn băng tương tự với những gì
mà anh ta đã xem trên một cơ sơ d
ữ liệu video lớn hơn
• Đăng ký nhãn hiệu. Một cán bộ gia công một nhãn hiệu đăng ký nào đó muốn
quyết đinh xem đã có một cái nhãn hiệu nào trước đó giống như vậy đã được
đăng ký chưa. Để làm điều này, anh ta cần một cơ sở dữ liệu về nhãn hiệu để so
sánh các nhãn hiệu giống nhau nhất hiện có để làm ra một nhãn hiệu hoàn toàn
mới
Cu
ối cùng, các MIRS sẽ tập trung vào chính thông tin thay thế các loại truyền thông
và việc miêu tả chúng có thể được sắp xếp hoặc dịch ra từ loại truyền thông này đến
loại truyền thông khác. Ví dụ, một video tài liệu cần phải được sử dụng video, hình

ảnh, văn từ, âm thanh, lời nói và những thứ tương tự như vậy. Vì vậy phương tiện dò
tìm phải kết nối các câu hỏi (dữ liệu) với các mục cơ sở dữ liệu.
Các loại truyền thông khác nhau cần các kỹ nghệ phục hồi và cách biểu thị khác nhau.
Các kỹ nghệ khác nhau được sử dụng cho từng loại truyền thông khác nhau. Người sử
dụng có thể thấy thích những thông tin xác đáng mà bất chấp sự khác nhau về các
loại truyền thông. Vấn đề là làm thế nào để tích hợp được các loại kỹ nghệ khác nhau
để tuy tìm thông tin cần tìm trong việc trả lời các câu h
ỏi của người sử dụng. Có rất

23
nhiều các ấn phẩm được viết để giải quyết vấn đề này, như ghi rõ câu hỏi và xử lý,
khoản phụ cấp thêm tương xứng, ghép các miêu tả đối tượng.
Để việc truy tìm có hiệu quả, cần có một cấu trúc các khoản mục hợp lý. Bởi vì các
vector đặc tính đều đa dạng về kích cỡ và việc truy tìm các khoản mục trong các
MIRS dựa trên sự tương động thay cho việc kết nối chính xác, cấ
u trúc mục lục được
sử dung trong các DBMS không thích hợp với các MIRS.
Khuynh hướng của các yêu cầu bao gồm hệ số trễ và độ giật, gọi là chất lượng dịch
vụ (QoS), cần có trong việc truyền và mô tả dữ liệu truyền thông.
Trong các DBMS, tiến hành chính liên quan đến hiệu quả (thời gian trả lời câu hỏi).
Nó rất quan trọng bởi kích cỡ lớn của multimedia. Ngoài ra, hiệu quả truy tìm cũng rất
quan trọng (khả nă
ng truy tìm các mục thích hợp và khả năng loại bỏ các mục không
cần đến). Bởi các MIRS truy tìm các mục chọn dựa trên cơ sở đo sự tương đồng, sử
dụng luật tương ứng thay thế cho kết nối chính xác. Trừ khi nó trở nên quá khó đối với
việc thiết kế các độ đo tương đồng thì cần xác định một cách chính xác bằng óc phán
đoán của con người, giống như một vài khoản mục được hệ thống xác định là thích hợp
nhưng người dùng lại cho là không thich hợp và một số mục thích hợp lại không được
truy xuất.

24
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN (Multimedia Database)
Khi thiết kế một hệ thống CSDL multimedia mô tả các loại dữ liệu multimedia khác
nhau, chúng ta bắt buộc phải đối diện với một số câu hỏi quan trọng được đặt ra về
cách thức tổ chức hệ trống như:
• Việc tổ chức về mặt nội dung đối với dữ liệu của các loại dữ liệu
multimedia.
• Việc lưu trữ vật lý củ
a các dữ liệu này trên các thiết bị lưu trữ như thế
nào.
Để trả lời cho các câu hỏi này, trước tiên chúng ta xem xét tới khía cạnh tổ chức nội
dung

25
2.1 Kiến trúc cho việc tổ chức nội dung
Ở đây chúng ta xem xét tới 3 kiến trúc áp dụng cho việc tổ chức nội dung của một hệ
thống CSDL multimedia
2.4.1 Nguyên lý tự trị
Nguyên lý này đề cập tới việc chúng ta nhóm tất cả các dữ liệu ảnh, dữ liệu video và tất
cả các dữ liệu văn bản và chỉ số hóa chúng theo nguyên tắc tối đa hóa hiệu suất của tất
cả các loại truy nhập đối với các loại dữ li
ệu mà chúng ta dự định. Nguyên lý này đảm
bảo rằng với mỗi loại dữ liệu (ảnh, video, văn bản) chúng đều được tổ chức với một
cách thức đặc trưng phù hợp với mỗi loại dữ liệu này[18].


Hình 2.1: Mô tả nguyên lý tự trị