phần Mở đầu, phần Kết luận, phần Mục lục, phần Tài liệu tham khảo. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CƠ SỞ DỮ LIỆU ÂM THANH Trình bày một số khái niệm về CSDL đa phƣơng tiện nói chung và CSDL âm thanh nói riêng. Các vấn đề cơ bản đƣợc trình bày bao gồm Kiến trúc tổng quan của hệ thống CSDL đa phƣơng tiện, các loại dữ liệu đa phƣơng tiện và mô hình của chúng. Các nhiệm vụ phát triển hệ thống CSDL đa phƣơng tiện.
Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về vấn đề liên quan. CHƢƠNG 2: TRÍCH CHỌN CÁC ĐẶC TRƢNG ÂM THANH Trình bày tổng quan một số phƣơng pháp, trích chọn đặc trƣng âm thanh. Tiếp theo là nghiên cứu các thuộc tính và đặc trƣng chính của âm thanh, bao gồm các đặc trƣng trong miền thời gian biên độ, trong miền biến đổi và trong miền ảnh phổ. Các thuộc tính và đặc trƣng chính của CSDL đa phƣơng tiện, phân lớp âm thanh phục vụ tìm kiếm dữ liệu âm thanh trong CSDL âm thanh.
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TÌM KIẾM ÂM THANH Giới thiệu bài toán thử nghiệm, dữ liệu thử nghiệm, các công cụ phần mềm hỗ trợ phát triển CSDL âm thanh. Thiết kế hệ thống, viết chƣơng trình thử nghiệm. Dự định sử dụng MatLab để xây dựng chƣơng trình demo. 11 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA PHƢƠNG TIỆN 1.
CÁC DỮ LIỆU ĐA PHƢƠNG TIỆN Đa phƣơng tiện (multimedia) là một phƣơng pháp giới thiệu thông tin trên máy tính bằng cách sử dụng nhiều phƣơng tiện truyền thông tin nhƣ: Text (văn bản), graphic (biểu đồ, đồ thị), animation (hoạt hình), image (ảnh chụp), video (hình ảnh), audio (âm thanh), hoặc kết hợp các media với nhau (video + audio + văn bản diễn giải). [2] Ngƣời ta thƣờng phân media thành hai loại dựa trên quan hệ của chúng với thời gian. Đó là: Static media: Không có chiều thời gian. Thông tin không liên quan tới thời gian.
Ví dụ cho loại này là văn bản, hình họa, ảnh chụp. Dynamic media: Có chiều thời gian. Thông tin có quan hệ chặt chẽ với thời gian và thông tin phải đƣợc trình diễn với thời gian xác định. Ví dụ các loại audio, video, animation, game online.
So với dữ liệu truyền thông nhƣ văn bản và số, dữ liệu đa phƣơng tiện có một số đặc điểm rất khác biệt, đó là: Kích thước và số lượng dữ liệu đồ sộ - Kích thƣớc dữ liệu lớn: dữ liệu đa phƣơng tiện có kích thƣớc lớn hơn nhiều so với các kiểu dữ liệu số và văn bản thông thƣờng. Một văn bản thô có 200 từ (khoảng 1000 ký tự) chỉ có kích thƣớc là 1kByte, nhƣng nếu lƣu văn bản đó bằng định dạng ảnh GIF thì kích thƣớc gấp khoảng 10 lần. Một giọng nói đơn sắc đƣợc lƣu với định dạng .WAVE trong thời gian 1 phút có kích thƣớc khoảng 2640 kByte (đã nén) hoặc xấp xỉ 6-8 MB (chƣa nén). Một cảnh video rất ngắn chứa hàng trăm bức ảnh với kích thƣớc có thể lên đến hàng chục MB., xem bảng minh họa: 12 Kiểu Mô tả Kích thƣớc Plain text khoảng 200 từ (1000 ký tự) 1 kByte Tệp Winword khoảng 200 từ (1000 ký tự) 15 kByte Ảnh GIF khoảng 200 từ (1000 ký tự, 210 x 100mm) 10 kByte Âm thanh WAVE Giọng nói (1 phút, 22KHz, 16 bit, mono) 2640 kByte - Số lƣợng dữ liệu đồ sộ: ngƣời ta ƣớc tính, chỉ riêng trên WWW có số lƣợng lên đến hàng tỉ ảnh, hàng trăm triệu bài hát MP3 và vài chục triệu phim video.
Một số dữ liệu đa phương tiện phụ thuộc thời gian Audio và video có thêm chiều thời gian. Khi trình diễn audio và video thì chất lƣợng của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào tốc độ trình diễn. Ví dụ, video phải đƣợc trình diễn với tốc độ 25 đến 30 hình/giây để có thể cảm nhận đƣợc hình ảnh chuyển động trơn tru. Tìm kiếm dựa trên cơ sở tương tự Trong cơ sở dữ liệu quan hệ, phƣơng pháp tìm kiếm truyền thông đối với dữ liệu dạng văn bản và số là tìm kiếm chính xác, hay còn gọi là "exact search".
Đối với dữ liệu đa phƣơng tiện, ngƣời dùng thƣờng đặt ra yêu cầu tìm kiếm một đối tƣợng tƣơng tự theo nội dung mà họ đƣa ra. Ví dụ, một nghiên cứu khoa học cho biết con ngƣời có khả năng nhận biết một bài hát thông qua giai điệu (humming) tốt hơn thông qua tên bài hát. Mặt khác, có rất nhiều bài hát có cùng tên và chỉ khác nhau về giai điệu. Vì vậy, việc tìm kiếm một bài hát dựa trên giai điệu sẽ đáp ứng tốt hơn nhu cầu đầy tiềm năng của ngành công nghiệp giải trí.
Tuy nhiên, việc tìm kiếm tƣơng tự có thể phải dựa trên các đặc trƣng phức tạp (ví dụ, video có thể chứa văn bản, âm thanh, hình ảnh. Đồng bộ Một số ứng dụng đa phƣơng tiện sử dụng hệ thống thời gian thực. Hệ thống thời gian thực là hệ thống mà trong đó sự đúng đắn của việc thực hiện 13 thao tác không chỉ phụ thuộc vào việc thu đƣợc kết quả đúng mà còn phải đƣa ra kết quả đúng thời điểm. Ví dụ, các tệp phim, bài giảng, truyền hình trực tiếp, hội nghị, hội thảo qua mạng (video conference), xem video theo yêu cầu (video on demand).
thì yêu cầu hình ảnh phải đƣợc đồng bộ với âm thanh. Chất lượng dịch vụ (Quality of Service- QoS) QoS là một tập các yêu cầu về chất lƣợng đối với các hoạt động tổng thể chung của một hoặc nhiều đối tƣợng. Các tham số QoS mô tả tốc độ và độ tin cậy của việc truyền dữ liệu nhƣ thông lƣợng, trễ, tỷ lệ lỗi. Các ứng dụng đa phƣơng tiện khi truyền qua mạng thƣờng đòi hỏi yêu cầu cao về QoS, nhất là các dịch vụ đa phƣơng tiện tƣơng tác thời gian thực nhƣ điện thoại internet, hội thảo qua mạng.
Các dịch vụ này thƣờng đòi hỏi khắt khe về độ trễ (tối đa là vài trăm ms). Để xác định QoS, ngƣời ta dựa vào các tham số sau đây: - Độ trễ: là khoảng thời gian cực đại để truyền dữ liệu. - Jitter: là độ biến đổi độ trễ. - Thông lƣợng: là tổng số dữ liệu cực đại đƣợc truyền đi trên một đơn vị thời gian.
- Tỷ số mất tin: là số dữ liệu cực đại bị mất trên một đơn vị thời gian. TỔNG QUAN CỦA CSDL ĐA PHƢƠNG TIỆN 1. Khái niệm Hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện là hệ thống tổ chức và lƣu giữ, bao gồm các dữ liệu truyền thông và các loại dữ liệu trừu tƣợng. Một định nghĩa khác, theo Libor Janek và Goutham Alluri, hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện là một cơ cấu tổ chức quản lý các kiểu dữ liệu khác nhau, có khả năng thể hiện trong các định dạng trên một phạm vi các nguồn phƣơng tiện đa dạng.
[2] Lƣợng dữ liệu đa phƣơng tiện phát sinh theo nhu cầu hiện nay đƣợc lƣu 14 trữ là một con số khổng lồ. Chỉ riêng với dữ liệu video, ngƣời ta ƣớc tính có khoảng 21264 trạm truyền hình phát 16 giờ hàng ngày, sinh ra khoảng 31 tỉ giờ. Tuy nhiên, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu đã đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ cơ sở dữ liệu quan hệ, chủ yếu tập trung vào quản lý các tài liệu văn bản thì không đáp ứng đầy đủ đối với việc quản lý các dữ liệu đa phƣơng tiện, bởi các tính chất cũng nhƣ các yêu cầu đặc biệt của chúng nhƣ đã nêu ở trên. Do đó, hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện là sự cần thiết để quản lý dữ liệu đa phƣơng tiện một cách có hiệu quả.
Kiến trúc cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện (MMDBMS) Phát triển một MMDBMS bao gồm các bƣớc sau: Bƣớc 1. Thu thập media Các dữ liệu media đƣợc thu thập từ các nguồn khác nhau nhƣ ti vi, CD, www. Xử lý media Mô tả các đoạn trích media và các đặc trƣng của chúng, bao gồm cả lọc nhiễu và tách thô. Lƣu trữ media Dựa vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng để lƣu dữ liệu và các đặc trƣng của chúng vào hệ thống.
Tổ chức media Tổ chức các đặc trƣng để phục vụ việc truy tìm. Ví dụ, chỉ mục các đặc trƣng với các cấu trúc giúp khai thác hiệu quả. Xử lý truy vấn media Là quá trình làm cho thích nghi với cấu trúc chỉ mục. Thiết kế các giải thuật tìm kiếm hiệu quả.
Kiến trúc chung cho một MMDBMS đƣợc minh họa nhƣ sau: 15 Xây dựng truy vấn đặc Trích trƣng Truy vấn chọn đặc Chỉ trƣng mục Các đối tƣợng media Search Kết quả MM engine Ngƣời dùng DB Nén MS Phản hồi Xây dựng truy vấn phản hồi Hình 1.1: Kiến trúc chung của một MMDBMS Hệ thống cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện có nhiều môđun chức năng khác nhau nhằm hỗ trợ các thao tác trên dữ liệu đa phƣơng tiện. Bao gồm các môđun chính sau đây: - Giao diện ngƣời dùng. - Bộ trích chọn đặc trƣng. - Chỉ số hóa và môtơ tìm kiếm.
- Quản lý truyền thông. Trong đó, có hai thao tác cơ bản là: Bổ sung dữ liệu đa phương tiện mới Thao tác bổ sung đƣợc thực hiện theo trình tự các bƣớc nhƣ sau: - Bƣớc 1. Dữ liệu đa phƣơng tiện mới đƣợc bổ sung thông qua nhiều cách khác nhau nhƣ nhập trực tiếp từ bàn phím, từ microphone hay từ 16 bất kỳ thiết bị nhập kỹ thuật số khác. Dữ liệu đa phƣơng tiện cũng có thể đƣợc lấy từ các tệp đã lƣu sẵn.
Sau khi dữ liệu đa phƣơng tiện đƣợc bổ sung, nội dung của chúng đƣợc trích chọn bằng công cụ trích chọn đặc trƣng. Các dữ liệu đa phƣơng tiện đƣợc bổ sung cùng với các đặc trƣng của nó, thông qua bộ quản lý truyền tin đƣợc gửi về máy chủ. Tại máy chủ, các đặc trƣng đƣợc bố trí về các vị trí phù hợp dựa vào lƣợc đồ chỉ số hóa. Các dữ liệu đa phƣơng tiện bổ sung cùng với các đặc trƣng và chỉ số hóa phát sinh đƣợc lƣu vào bộ quản lý lƣu trữ.
Truy vấn Thao tác truy vấn đƣợc thực hiện theo trình tự các bƣớc nhƣ sau: - Bƣớc 1. Tại giao diện ngƣời dùng, ngƣời sử dụng truy vấn thông tin thông qua một thiết bị nhập nào đó, thông qua tệp đã đƣợc lƣu trƣớc đó hoặc có thể lấy trực tiếp từ cơ sở dữ liệu MMDBMS. Nếu truy vấn của ngƣời sử dụng không đƣợc lấy trực tiếp từ cơ sở dữ liệu trong MMDBMS thì thực hiện nhƣ sau: + Thực hiện trích chọn đặc trƣng truy vấn. + Gửi các trích chọn đặc trƣng đó đến máy chủ.
+ Môtơ chỉ số hóa tìm kiếm các mục dữ liệu phù hợp với truy vấn trong cơ sở dữ liệu.
