Bài giảng Cơ sở dữ liệu đa phương tiện - Đỗ Trung Tuấn

tắc ñồng ñều Một cách tiếp cận ñề xuất kiến trúc hệ thống là ñảm bảo tính ñồng ñều1, cho phép chỉ số hoá tất cả các dữ liệu ña phương tiện. Việc “chỉ số hoá một cách thống nhất” ñồng nghĩa với việc người ta sử dụng một cấu trúc thống nhất cho mọi loại dữ liệu ña phương tiện. 1 uniformity 99 V¨n b¶n M¸y hái ®a ph−¬ng tiÖn c¸c c©u hái ng−êi dïng M¸y thÓ hiÖn ®a ph−¬ng tiÖn m¸y chØ sè ho¸ h×nh ¶nh ©m thanhvideo Hình. Kiến trúc ñảm bảo tính thống nhất 4.2.4. Nguyên tắc tổ chức hỗn hợp Tiếp cận theo nguyên tắc hỗ hợp kết hợp cả hai tiếp cận trên. Kiến trúc này có dữ liệu ña phương tiện có loại chỉ số riêng, và số khác tuân theo chỉ số chung. V¨n b¶n M¸y hái ®a ph−¬ng tiÖn c¸c c©u hái ng−êi dïng M¸y thÓ hiÖn ®a ph−¬ng tiÖn m¸y chØ sè ho¸ chung h×nh ¶nh ©m thanhvideo chØ sè cho ph−¬ng tiÖn 1 chØ sè cho ph−¬ng tiÖn 2 Hình. Kiến trúc chỉ số hoá hỗn hợp 4.2.5. Một số nhận xét Một số nhận xét về các kiến trúc chỉ số hoá: 1. Nếu sử dụng chỉ số theo tiếp cận tự trị, mỗi loại dữ liệu có cách chỉ số hoá riêng sẽ không thuận lợi cho công tác bảo trì các mối nối dữ liệu. ðối với chương trình xử lí nhiều loại dữ liệu, việc truy cập ñến nhiều loại chí số hoá sẽ khó khăn, vì phải có các thao tác riêng ñối với mỗi cách chỉ số. Vậy việc tạo cơ sở dữ liệu chung sẽ gặp không ít khó khăn; 2. Phương pháp thống nhất cách chỉ số hoá ñược thể hiện qua thiết bị về thông báo, dữ liệu meta, mà thông tin về thiết bị chung có trong ngôn ngữ xử lí dữ liệu. Tuy nhiên kiến trúc theo tiếp cận này cần xác ñịnh ñược hình thức trừu tượng áp dụng cho tất cả các loại dữ liệu ña phương tiện; 3. Theo tiếp cận hỗ hợp, người ta tránh ñược nhiều nhược ñiểm mà hai tiếp cận trên phải gặp. • Giả sử cần tạo cơ sở dữ liệu ña phương tiện với các phương tiện M1,... Mn; 100 • Cần tách các Mi ra (i) các phương tiện có xuất xứ hợp lệ, kèm với chỉ số và thuật toán xử lí chỉ số. Do vậy, cần dùng các ưu ñiểm của thuật toán và chỉ số; (ii) các phương tiện không có nguồn gốc hợp lệ, không có chỉ số. Khi ñó người ta khuyến cáo sử dụng tiếp cận kiến trúc thống nhất; • Cần tạo các mã cần thiết ñể liên kết chéo các nguồn dữ liệu theo các chỉ số. ðiều này cho phép làm tăng các ñiểm chung, và giảm các cái riêng. 4.2.6. Tổ chức cơ sở dữ liệu dựa trên nguyên tắc thống nhất Tư tưởng cơ bản của nguyên tắc thống nhất là “theo quan ñiểm về ngữ nghĩa, nội dung của dữ liệu ña phương tiện thường ñộc lập với nhau”. Khi có càng ít dữ liệu mete, người dùng càng cần tiến hành các tương tác theo các câu hỏi chi tiết. Tiếp cận thống nhất việc chỉ số hoá, có sử dụng dữ liệu meta ñể hướng dẫn thiết kế, nhưng không có ñối với tất cả các ñối tượng ña phương tiện trong cơ sở dữ liệu, cũng có những khó khăn cần ñược giải quyết. Nhìn chung tiếp cận thống nhất có nhiều ưu ñiềm. Có thể liệt kê: 1. Dữ liệu meta thường ñược lưu trữ trong các cấu trúc quan hệ hay hướng ñối tượng. Người ta có thể dùng ngôn ngữ SQL ñể hỏi dữ liệu ña phương tiện; 2. Viết chương trình xử lí các dữ liệu meta không khó; 3. Viết chương trình với một phần dữ liệu, hay phần dữ liệu trích ra, là công việc mà người lập trình quen thuộc. Do vậy có thể sử dụng kiến trúc thống nhất cách chỉ số và sử dụng dữ liệu meta ñể hướng dẫn việc thống nhất hoá. 4.3. Các kF thu-t mô hình hóa d liu ðề cập vai trò của mô hình quan hệ và mô hình hướng ñối tượng ñối với tổ chức dữ liệu ña phương tiện, người ta thấy việc sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ chủ yếu là do thói quan của người dùng và bản thân ưu ñiểm của mô hình quan hệ. Theo các chuyên gia về ña phương tiện, mô hình hướng ñối tượng tỏ ra tốt hơn mô hình quan hệ trong việc mô tả các ñối tượng của thế giới thực. Trong bài báo của Newman, những so sánh giữa hai mô hình ñối với vấn ñề ña phương tiện ñã thiên về sử dụng mô hình hướng ñối tượng. 4.3.1. Mô hình quan hệ Mô hình quan hệ là mô hình dữ liệu quen thuộc. Tuy nhiên trong tài liệu này cần ñiểm lại một số nét chính của nó, nhằm mô tả các chức năng xử lí dữ liệu trong hệ thống ña phương tiện. Yêu cầu người dùng xác ñịnh ñược • Các công nghệ ñi với mô hình quan hệ; • Hai môi trường có công nghệ cơ sở dữ liệu cần ñược nghiên cứu là UNIX và WINDOWS; • Về hệ thống cơ sở dữ liệu, cần quan tâm ñến (i) hệ thống quản lí các bảng dữ liệu; (ii) lược ñồ quan hệ (A1, A2,... An), trong ñó Ai là tập dữ liệu, là cột thứ i trong bảng dữ liệu; (iii) thí dụ về cơ sở dữ liệu quan hệ. 4.3.1.1. ðại số quan hệ ðại số quan hệ là một trong ba ngôn ngữ hỏi dữ liệu trong mô hình quan hệ. Về ñại 101 số quan hệ, lưu ý có năm phép ñại số quan hệ là các phép nhân, chiếu, hạn chế, hợp và trừ; các phép bổ sung là phép nối, chia và giao; tổng cộng có tám phép ñại số quan hệ. • Phép chiếu quan hệ R (A1,...An) trên danh sách các thuộc tính Ai,... Aj ñược quan hệ S (Ai,... Aj) và chứa các bộ là các bộ của quan hệ R, chỉ sử dụng các thuộc tính chiếu và bỏ ñi các bộ trùng. • Phép hạn chế quan hệ R (A1,...An) với ñiều kiện Q có dạng Ai θ ci, trong ñó Ai là thuộc tính, ci là hằng số, ñược quan hệ có cùng lược ñồ S (A1,...An), chứa các bộ thỏa mãn ñiều kiện Q. • Hợp của hai quan hệ có cùng lược ñồ là quan hệ có cùng lược ñồ và chứa các bộ của hai quan hệ ñầu. • Phép nhân hai quan hệ R (A1,...An) và S (B1,... Bm) là quan hệ có lược ñồ (A1,... An, B1,... Bm) và có các bộ là ghép các bộ của quan hệ R với các bộ của quan hệ S. • Trừ hai quan hệ có cùng lược ñồ R và S ñược quan hệ có cùng lược ñồ, có các bộ thuộc quan hệ R mà không thuộc quan hệ S. • Nối hai quan hệ R (A1,...An) và S (B1,... Bm) với ñiều kiện ña thuộc tính Ai θ Bj là quan hệ có lược ñồ (A1,... An, B1,... Bm) và có các bộ là các bộ của tích R và S, thoả mãn ñiều kiện. • Giao của hai quan hệ có cùng lược ñồ là quan hệ có cùng lược ñồ và chứa các bộ thuộc cả hai quan hệ. • Thương của quan hệ R (A1,... Am, Am+1,... An) cho quan hệ S (A1,... Am) là quan hệ có lược ñồ (Am+1,... An), chứa các bộ sao cho ghép bộ này với các bộ thuộc S ñều ñược bộ thuộc R. 4.3.1.2. Tính toán quan hệ Tính toán quan hệ, hay phép toán quan hệ ñược xác ñịnh trên phép toán vị từ bậc một. Người ta tách phép toán quan hệ trên miền và phép toán quan hệ trên bộ. ðại diện của ñại số quan hệ là ngôn ngữ SQL, còn ñại diện của phép toán quan hệ là QUEL, loại phép toán quan hệ trên bộ, và QBE, loại phép toán quan hệ trên miền. 4.3.2. Cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng Cần thiết hiểu biết sâu về cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng và cơ sở dữ liệu quan hệ hướng ñối tượng. Việc sử dụng mô hình quan hệ hướng ñối tượng là cách phù hợp ñể sử dụng ñược các kinh nghiệm về cơ sở dữ liệu quan hệ và nhìn nhận thế giới thông qua các ñối tượng. Các khía cạnh liên quan ñến mô hình hướng ñối tượng ñược quan tâm là (i) thông báo; (ii) phương pháp; (iii) thừa kế. Các kiểu dữ liệu hướng ñối tượng hiện ñang thông dụng và các kiểu dữ liệu trong thời kì ñầu của mô hình dữ liệu hướng ñối tượng sẽ có ích trong việc mô tả dữ liệu ña phương tiện. Ngoài ra, các kĩ thuật cài ñặt mô hình hướng ñối tượng cho phép thể hiện các khái niệm mới. Lưu ý một số vấn ñề nảy sinh khi phát triển cơ sở dữ liệu quan hệ: (i) dữ liệu ở 102 dạng phẳng, ngay cả khi cần thiết mô tả dữ liệu phức tạp; (ii) lược ñồ quan hệ là tĩnh một cách tương ñối; người ta không thể dễ dàng thay ñổi tạm thời các cột, các dòng; không có các phương tiện trợ giúp hữu hiệu; (iii) khi cần mô tả mối quan hệ, trong một hay nhiều bảng, người ta dùng ñến cả ñiều kiện toàn vẹn, và người dùng không ñược hỗ trợ tốt về khả năng này. Do nhu cầu phát triển của công nghệ thông tin và ñảm bảo tính kế thừa, việc chương trình hoá hướng ñối tượng ñược ñưa ra. Tư tưởng chính của việc này nằm ở (i) các ñối tượng; (ii) các lớp; (iii) tính phân cấp. Việc phân cấp sẽ cho phép các cấu trúc ñồ thị không chu trình trên tập các lớp ñối tượng. Khi phát triển các lớp, người ta ñề cập vấn ñề thực thể ñộc lập, như tập các chương trình, tương tác với nhau qua việc truyền các thông báo. 4.3.2.1. Các ñối tượng và giá trị Thí dụ về các ñối tượng và giá trị là HTML. Thí dụ khác về kịch bản: giả sử d1, d2,... ñiều kiện là tập các tư liệu mà người ta cần truy cập. Mỗi tư liệu rơi vào một lớp; có tư liệu trên máy tính chủng loại này, cái trên máy tính chủng loại khác, như máy trạm, PC hay MAC. H×nh ¶nh HTML V¨n b¶n PC T− liÖu MAC Hình. Phân loại dữ liệu ña phương tiện Thí dụ về bảo tàng: • Mỗi bảo tàng ñược xem như một ñối tượng; • Bảo tàng có thể ñược nhóm lại theo (i) bảo tàng khoa học; (ii) bảo tàng lịch sử... • Mỗi ñối tượng mô tả theo thuộc tính, như tên tác giả,... nghÖ thuËt héi ho¹ b¶o tµng ®iªu kh¾c c¸ch m¹nglÞch sö khoa häc Hình. Phân loại ñối tượng ña phương tiện ðịnh nghĩa: ðối tượng văn bản1 bao gồm: 1. Một tập các phần tử Oid (object id); 2. Tập các phần tử, Cid (class id); 1 object alphabet 103 3. Tập các thuộc tính. Liên quan ñến các thuộc tính a thuộc tập thuộc tính Att là miền xác ñịnh, kí hiệu dom (a). ðịnh nghĩa: giả sử Σ = (tập Oid, Cid, Att) là bộ ñối tượng và Att-core ⊆ Att là một số thuộc tính. Tập các giá trị ñược Σ tạo và att-core gọi là Value (Σ, Att-core), tức không gian giá trị do Σ tạo ra, ñược xác ñịnh: 1. Mỗi phần tử thuộc Oid ∪ (∪a∈A dom (a)) là một giá trị; 2. NIL là giá trị ñặc biệt; 3. Nếu A1, A2,... An ∈ Att-core, ci ∈ dom (Ai) ∀ i = 1..n thì [a1 = c1,... an = cn] là một giá trị; 4. Nếu v1,... vm là giá trị thì là một giá trị, gọi là giá trị bộ 1; 5. Nếu v1,... vm là giá trị thì {v1,... vm} là một giá trị, gọi là giá trị tập 2. Trong ñịnh nghĩa trên, Att-core ñược gọi là thuộc tính nhân. Thí dụ trong kịch bản ña phương tiện Oid = {b1,... b6}; cid = {#html, #ảnh, #văn bản gốc, #văn bản MAC, #văn bản PC}; Att-core ñược xác ñịnh: • Att-core: {real, bool, int, string}; • Att-Ncore: {tác giả, ngày tạo, ngày thay ñổi, tư liệu liên quan}; Không gian các giá trị value (Σ) liên quan là • [tác giả = tutu]; • [tác giả = titi; ngày tạo = (20/03/05)]; • [tác giả = toto, tư liệu liên quan = {b2, b6}] ðịnh nghĩa: cho bộ Σ và nhân Att-core. Một ñối tượng O là cặp (id0, val0), trong ñó id0 ∈ Oid, là tên; val0 là giá trị của O. Trong cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng, người ta có thể xác ñịnh các ñối tượng theo cú pháp Declare tên Values giá trị Declare b2 Values [tác giả = toto; url = http: //www.vnn.vn; ngày tạo = (20/ 03/ 05);... 4.3.2.2. Kiểu dữ liệu và lớp Kiểu dữ liệu3 xác ñịnh các kiểu, trạng thái dữ liệu, như kiểu logic, nguyên, kí tự... Người ta sử dụng các từ khoá tiếng Anh quen dùng như bool, int, char... • Mỗi Att-core là một kiểu dữ liệu; • Mỗi Cid cũng là kiểu dữ liệu; • Kiểu bản ghi có các trường. Mỗi trường có các kiểu dữ liệu tương xứng. Do vậy người ta sử dụng kí hiệu trường là f1, f2,... fn, và kiểu dữ 1 tuple value 2 set value 3 type 104 liệu trường là J1, J2,... Jn, hay [f1:J1,... fn:Jn]; • Kiểu tập ñược viết là [J], kí hiệu tập các mục tin dữ liệu; • Danh sách có dạng , kí hiệu danh sách các mục tin dữ liệu. Thí dụ người ta dùng [tác giả: string url: kiểu url...] ðịnh nghĩa: Một phân cấp lớp1 là bộ ba (G, ≤, kiểu dữ liệu), trong ñó G là tập các ñối tượng và lớp; ≤ là thứ tự bộ phận trên G; kiểu dữ liệu là ánh xạ một kiểu dữ liệu sang g ∈ G. ∀ g1, g2 ∈ g1 ≤ g2 → kiểu (g1) kiểu con (g2), trong ñó quan hệ kiểu con ñược xác ñịnh: 1. [f1:J1,... fn+k:Jn+k] là kiểu con của [f1:J1,... fn:Jn]; 2. Nếu J1 là kiểu con của J2, thì {J1} là kiểu con của {J2}; 3. Nếu J1 là kiểu con của J2, thì là kiểu con của ; Lưu ý rằng • trong (1), tuy n+k có nhiều thuộc tính hơn nhưng mang thông tin về gốc là 1..n; • g1 ≤ g2 ≡ liên kết g1, g2 ≡ g2 ở trên 2 g1; ðịnh nghĩa: giả sử (G, ≤, kiểu) là phân cấp lớp và g ∈ G. Thành viên của lớp G gồm các phần tử trong tập {g’ ∈ G | g’< G} 4.3.2.3. Phương pháp Phương pháp nhằm các thủ tục, thao tác thực hienẹ trên các ñối tượng. Có thể xem phương pháp là khía cạnh ñộng, liên quan ñến hành vi của ñối tượng. Vậy phương pháp là nét quan trọng trong tiếp cận hướng ñối tượng. Khi cho phân cấp lớp (G, ≤, kiểu dữ liệu), mỗi lớp g ∈ G có kiểu dữ liệu riêng. • Các kiểu dữ liệu này là kiểu con của g’ (g’ là cha, ông của g); • Có thể có trường mới mà cha ông nó không có; • Phương pháp là chương trình gắn với lớp/ ñối tượng g ∈ G thực hiện các cấu trúc của mô tả trong ñịnh nghĩa của g’. Tức là trong cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng, mỗi lớp g ñược gắn với tập các chương trình phương pháp (g) dùng cho lớp này. Do vậy khái niệm “nắm ñược, ñóng gói3” ñược sử dụng; • Các ñối tượng trong lớp ñược phương pháp xử lí; tức phương pháp thuộc lớp ñó, chứ không nhằm vào các phương pháp khác. ph−¬ng ph¸p 1 §èi t−îng Líp ph−¬ng ph¸p 2 c¸c ph−¬ng ph¸p ®i kÌm Hình. Các ñối tượng trong tiếp cận hướng ñối tượng 1 class hierarchy 2 above 3 encapsulation 105 4.3.2.3.1. Các kiểu vào / ra ðịnh nghĩa: Nếu m là phương pháp gắn với lớp g, thì m có kiểu vào/ ra, ñược gọi là chữ kí1, cho phép xác ñịnh cấu trúc kiểu dữ liệu nhập vào mà g mong muốn, và có cả dữ liệu ra. Trong trường hợp tổng quát, người ta thấy:  Kiểu vào của m có dạng J1 x... x Jk, trong ñó Ji, i = 1..n, là một kiểu;  Kiểu ra là J0 với kiểu J0 nào ñó; Tức là phương pháp m hi vọng k ñầu vào J1,... Jk và một ñầu ra J0. 4.3.2.3.2. Lưu ý. Một số lưu ý  Cùng một phương pháp có thể ñược xác ñịnh trong các lớp khác nhau;  Nếu lớp g, mà m xác ñịnh, ñược xác ñịnh không rõ ràng theo ngữ cảnh, chẳng hạn như m ñược xác ñịnh trong nhiều lớp, thì người ta sẽ dùng kí pháp mg ñể chỉ phương pháp m cho lớp g. 4.3.2.3.3. Thừa kế Tính thừa kế nhằm chuyển giao các thuộc tính của lớp trên cho lớp sau. Khi m xác ñịnh cho lớp g thì m xác ñịnh cho cả lớp con của g. ðó là kế thừa m. Có hai vấn ñề cần ñề cập (i) tương tự về cấu trúc2; (ii) giải pháp xung ñột3. Vấn ñề 1. Tương tự về cấu trúc Giả sử có hai lớp g1 và g2. g1 ≤ g2. Phương pháp m ñược xác ñịnh cho cả hai: • M = FindDoc; • g1 = văn bản; • g2 = tư liệu. Người ta muốn m thể hiện sự tương tự về cấu trúc qua hai lớp, tức là nếu kiểu dữ liệu nhập của m trong lớp con g1 là J1 x... x Jn và nếu kiểu dữ liệu nhập của m trong lớp cha g2 là J’1 x... x J’n thì ∀ i = 1..n, Ji là kiểu con của J’i. Thí dụ về thừa kế của phương pháp ph−¬ng ph¸p m1. m2 g3 g1 g5g4 m1 m2 m2 m3 m3 g2 g7g6 ph−¬ng ph¸p m2, m3 Hình. Thừa kế trong tiếp cận hướng ñối tượng Nhìn chung, khi g là lớp thì ↑g là tập, {g’ ∈ G | g ≤ g’}, người ta nói lớp g thừa kế tiềm năng phương pháp m từ lớp g* nếu (i) g* ∈ ↑ g và m xác ñịnh cho g*; và (ii) không có lớp g0 mà g ≤ g0 < g* và phương pháp m xác ñịnh cho g0. Vấn ñề 2. Giải pháp xung ñột trong việc thừa kế phương pháp 1 signature 2Structure similarity 3 Conflit resolution 106 Có thể xảy ra trường hợp g thừa kế phương pháp từ hai lớp cha, mà hai lớp cha không tương hợp, tức không sắp thứ tự ñối với g1, g2 ñược: g1 ~≤ g2 / g2 ~≤ g1, thì xảy ra xung ñột về việc thừa kế phương pháp. Trường hợp ñiển hình: tập các lớp mà g thừa kế có nhiều phần tử. Chính sách giải quyết xung ñột là dùng ánh xạ crp1: Crp ({g1, g2}) = g1. Người ta có thể thực hiện ñiều này theo nhiều cách:  Dùng trật tự từ vựng, crp (X) là phần tử ñầu tiên trong thứ tự tổng cộng;  Gần nhất2, crp (X) = g’, trong ñó g’ vừa mối ñược phát triển. Lúc này cần có ñánh dấu thời gian;  Liên kết với con số, như mức ñộ ưu tiên, dùng pr (g) ñối với g. Có thể ñộ ưu tiên cao ứng với giá trị số lớn. Nhìn chung người phát triển có thể sử dụng chiến lược giải quyết riêng. 4.3.2.4. Xác ñịnh ñối tượng và ngôn ngữ hỏi dữ liệu Người ta có thể thực hiện nhiều cách trên các dạng cú pháp. Do vậy cần (i) phân tán các ngôn ngữ quản trị dữ liệu ñối tượng; (ii) chuẩn hoá các khuynh hướng sử dụng cú pháp. Thị trường có ODMG3 với nhiều cố gắng về chuẩn hoá và xử lí dữ liệu ñối tượng. Hệ quản trị này gắn với hai khái niệm quan trọng:  Ngôn ngữ xác ñịnh ñối tượng (ODL) cho phép xác ñịnh các ñối tượng;  Ngôn ngữ hỏi ñối tượng (OQL) cho phép hỏi về ñịnh nghĩa ñối tượng. 4.3.2.4.1. Ngôn ngữ xác ñịnh ñối tượng Mục tiêu ñối với ngôn ngữ xác ñịnh các ñối tượng là ñảm bảo ngôn ngữ ñơn giản mà xác ñịnh ñược cả ñối tượng lẫn giao diện ñối tượng. Một số nguyên tắc:  Mỗi ñối tượng gắn với lớp các phương pháp. Do vậy chương trình ngoài muốn truy cập hay xử lí ñối tượng cần có cách gọi các phương pháp. Vậy cần truy cập các kiểu vào/ ra, tức ñánh dấu4;  ODL cung cấp cú pháp hình thức;  ODL không xác ñịnh cách thức phương pháp ñược cài ñặt, mà chỉ kiểu vào/ ra của phương pháp này. Thí dụ Interface html: tư liệu (external html_tư liệu keys url: persistent { } ); 4.3.2.4.2. Ngôn ngữ hỏi ñối tượng Ngôn ngữ OQL là dạng mở rộng của ngôn ngữ SQL dùng cho hỏi ñối tượng. SQL 1 Conflit resolution policy 2 Recent 3 object database management group 4 signature 107 chỉ thao tác trên các bảng quan hệ, ñược coi là phẳng. Các dữ liệu mà OQL xử lí có cấu trúc lồng, có các kiểu (i) Kiểu tập hợp1; (ii) Tập; (iii) Danh sách; (iv) Túi2. Ngôn ngữ OQL cho phép truy cập các kiểu dữ liệu trên. Thí dụ: select struct (trường 1: X.url, trường 2: X.liên kết) From văn bản X Where X. tác giả = “toto” 4.3.2.5. Các hệ thống quan hệ ñối tượng Bản thân mô hình dữ liệu hướng ñối tượng chưa khác biệt mô hình dữ liệu quan hệ, chưa cho phép người ta có cách nhận thức mới về dữ liệu thế giới thực. Mặt khác, mô hình dữ liệu quan hệ ñang ñược sử dụng, tuy có một số hạn chế, giải quyết ña số các vấn ñề và làm nền cho các mô hình dữ liệu tiên tiến. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu theo mô hình hướng ñối tượng có thể sử dụng nhiều khía cạnh của hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ. Mô hình dữ liệu quan hệ xử lí các bảng phẳng có ưu ñiểm tiện theo dõi. ðể mở rộng hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ cho mục ñích hướng ñối tượng, người ta có thể làm phức tạp dữ liệu quan hệ, tiến ñến loại dữ liệu quan hệ-ñối tượng. Chẳng hạn thực thể người (tên, tuổi, ñịa chỉ, photo), trong ñó thuộc tính photo gắn với ñối tượng không theo các kiểu dữ liệu quan hệ thường dùng. Về ngôn ngữ hỏi ñối tượng: người ta không sử dụng trực tiếp ngôn ngữ SQl cho các ñối tượng. Thao tác ñơn giản như so sánh khớp mà cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng cần là thao tác không ñặc thù trong cơ sở dữ liệu quan hệ. Giả sử có tập các ñối tượng), gắn với các thuộc tính và phương pháp. Lược ñồ quan hệ ñối tượng có dạng (A1:T1,... An: Tn), trong ñó Ai: tên thuộc tính, Ti: tên ñối tượng. Lưu ý rằng các xâu và số nguyên, số thực cũng ñược xem như các lớp ñối tượng, với thao tác cộng, trừ, so sánh logic. Thí dụ: (tên: str,... photo: image) Việc khớp các ảnh cần thiết so sánh kích thước, các ñiểm ảnh... 4.3.3. Cơ sở dữ liệu ña phương tiện Mô hình dữ liệu ña phương tiện không ñược xếp vào các cơ sở dữ liệu truyền thống. Các cơ sở dữ liệu thuộc hệ quản trị cơ sở dữ liệu thế hệ thứ nhất, thế hệ hai và các cơ sở dữ liệu theo mô hình tiến tiến, là mô hình dữ liệu phân cấp, mô hình dữ liệu suy diễn và mô hình dữ liệu hướng ñối tượng, hay ñược kể ñến. Tuy nhiên theo khía cạnh ứng dụng, không thể không kể ñến cơ sở dữ liệu ña phương tiện. Cần ñưa ra các khái niệm toán học hình thức, thường ñược gọi là các phương tiện trừu tượng ñể mô tả các kiểu dữ liệu ña phương tiện và các thủ tục xử lí dữ liệu ña phương tiện. Người ta cần xét các khía cạnh ñặc biệt hơn so với các mô hình dữ liệu truyền thống, như vấn ñề chỉ số hoá, vấn ñề nén dữ liệu ña phương tiện. Trong phần mở ñầu, các loại dữ liệu ña phương tiện ñược nêu là (i) văn bản; (ii) 1 collection type 2 Set, list, bag 108 hình ảnh; (iii) hình ñộng; và (iv) âm thanh. Tiếp theo người ta cần quan tâm ñến cả các phương tiện cho phép lưu trữ các loại dữ liệu ña phương tiện này. Nhìn chung về mặt vật lí, cơ sở dữ liệu ña phương tiện là tập các dữ liệu ña phương tiện hay các dữ liệu truyền thống. 4.4 Các kĩ thu-t chI s hoá và trJu tư!ng hoá 4.4.1. Giới thiệu Việc tìm kiếm các ñối tượng ña phương tiện trong cơ sở dữ liệu ña phương tiện, hay trong hệ thống thông tin, có thể cấu trúc hay không cấu trúc, có thể dùng (i) ngôn ngữ hỏi; (ii) bộ lọc; (iii) các liên kết kiểu siêu văn bản. Người ta có thể vạch ra sự tương tự giữa (i) các hệ thống cơ sở dữ liệu ña phương tiện, với (ii) các hệ thống tìm thông tin. ðiểm chung là các yêu cầu ñối với các ñối tượng cơ sở dữ liệu lớn dựa trên nội dung ñối tượng: • Cách người ta hỏi dữ liệu tương tự nhau; • Với ña phương tiện, người ta duyệt dữ liệu thông qua câu hỏi cấu trúc hơn về nội dung; • Trong thư viện video, như kho tư liệu băng của IBM, người ta duyệt qua, duyệt lại... ðể tìm các ñối tượng như file âm thanh, ñoạn video, ảnh ñồ hoạ, các hệ thống thường trả lời theo mô tả văn bản của hình ảnh. Do vậy phải có thuyết minh thông tin bằng văn bản. Với ảnh 2D cũng vậy. Do ñó: i. các chỉ số bình thường ñược sử dụng, theo mô tả văn bản ñó; ii. các hệ thống phân loại chỉ số theo văn bản, theo cách thông thường, sẽ dựa trên số hạn chế các từ khoá (như tạp chí ACM ñã dùng); iii. ứng dụng chỉ số theo nội dung là mở rộng việc tìm văn bản, như là tìm theo từ khoá mà người ta quen thấy trong soạn văn bản; iv. tiếp cận truyền thống trong hệ thống tìm thông tin áp dụng cho việc chỉ số theo nội dung của các tư liệu có số lượng các từ khoá nhỏ; việc tìm ñược chuyển sang tìm tư liệu liên kết với khoá cụ thể. (a) Việc chỉ số hoá thủ công yêu cầu bảng chỉ số ñọc mọi văn bản ñể tìm ra chỉ số; (b) chỉ số hoá tự ñộng tự sinh ra các chỉ số, ñáp ứng ñược văn bản ñang dùng và có thể sẽ dùng; v. ñối với hệ thống ña phương tiện, việc chỉ số hoá chưa rõ ràng, cũng như cách thức chỉ số hoá các ñối tượng ña phương tiện chưa rõ. Vậy các (i) từ khoá văn bản và (ii) các trừu tượng liên kết với ñối tượng video nhằm lập chỉ số và tìm kiếm; còn việc chỉ số ñối với các ñối tượng hình hiển thị ñang ñược phát triển. Các hệ thống trừu tượng hoá và chỉ số hoá dựa vào việc nhận biết các mức video khác nhau của các trừu tượng. Mức thấp nhất của video gồm các khung, tức là cái ứng với một ảnh tĩnh. Các khung ñược nhóm lại thành một lia, ñược ghi liên tục bằng cùng một máy quay. Biên xác ñịnh khởi ñầu và kết thúc một lia căn cứ vào (i) phân bố màu sắc của các khung liên tiếp; (ii) hiệu ứng xử lí (hay soạn thảo) như chuyển cảnh theo cách trộn lẫn, 109 ñổi chỗ, cắt...(iii) xuất hiện hay biến ñi của ñối tượng. Người ta ñã: i. ðưa ra nhiều phương pháp ñáp ứng yêu cầu này; ii. Có một số kĩ thuật phát triển tốt cho phép ñịnh biên, như báo cáo 1995 của Flickner: khi thử các video có 2.000 ñến 5.000 khung không cắt, có hiện tượng mất và ít khi phát hiện ñược biên sai về các lia cảnh. Dãy các lia cảnh có liên quan nhau tạo nên cảnh. Việc nhóm các lia ñể tạo nên cảnh dựa vào chủ ñề. Các nhân tố ñược tính ñến khi xác ñịnh biên giữa các cảnh: 1. Nội dung về màu của các khung liên tiếp, giống như sự tương tự (i) của các khung trong cảnh; (ii) lia trong cảnh cùng chia sẻ nền chung, cùng ñộ sáng (ngày/ ñêm...); 2. Hội thoại giữa hai nhân vật sẽ tạo nên các phần của cùng một cảnh, cho dù nội dung về màu và khung có thể khác nhau. Chẳng hạn như hai người ñang gọi ñiện thoại. Yeung, Yeo và Liu, 1996 ñã phát triển thuật toán tính khoảng cách giữa hai lia tương tự nhau; 3. Nội dung về âm thường thay ñổi nhiều mỗi khi thay cảnh so với thay ñổi trong một cảnh. Khi hội thoại, hai nhân vật thường không ñồng bộ hoá một cách chính xác với nút chuyển của máy quay gắn với hai người; vậy nên nếu cắt video không gắn với cắt âm thì không thể hiện ñược cắt cảnh. 4.4.2. Chỉ số hoá cơ sở dữ liệu ña phương tiện Chỉ số ñảm bảo cơ chế ñể ñịnh chỗ các ñối tượng dữ liệu riêng lẻ, hơn là tìm kiếm tuần tự trong cơ sở dữ liệu hay trên băng video cá nhân. Chỉ số là cấu trúc phân cấp, mỗi nút có khoá, mà mục tin ñược xác ñịnh, và trỏ ñến chỉ số mức tiếp theo hay ñến ñối tượng dữ liệu. Các kĩ thuật chỉ số ñối với cơ sở dữ liệu ña phương tiện cần có khả năng ñịnh chỗ nhiều phương tiện theo các từ khoá hay hình ảnh liên kết tự ñộng hay thủ công. Nhiều nhà nghiên cứu ñã kiểm tra phương pháp ñể ghi nhận tự ñộng các hình hiển thị, có âm. 1. Về chỉ số văn bản: Các tư liệu văn bản có thể ñược chỉ số hoá tự ñộng, căn cứ vào tần suất sử dụng từ. Các từ xuất hiện với tần suất cao sẽ ñược chọn làm từ khoá cho việc chỉ số hoá; 2. Về chỉ số hoá tiếng nói: Chang và ñồng nghiệp ñã quan sát, nhận thấy phân tích tiếng nói có ý nghĩa ñể xác ñịnh nội dung hơn là ñể nhận ra hình trong video. Họ ñã phát triển cơ sở dữ liệu video demo ñể ghi nhận các sự kiện thể thao từ băng bình luận. Người ta thấy: kĩ thuật chỉ số hoá văn bản cũng trợ giúp cho việc chuyển ñổi tiếng nói, như là cho tư liệu văn bản. 4.4.3. Các chỉ số hiển hiện Zhang, Wu và Smolier năm 1995 sử dụng tổ hợp các tiếp cận ñể chỉ số video. Họ cho