多媒體通信實(shí)驗(yàn)報告一.doc

面向?qū)ο蠹夹g(shù)在多媒體數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用作者：高瑞（班級：2008211101學(xué)號：08210022）摘 要 面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)是一種計算機(jī)編程架構(gòu)，其基本原則是計算機(jī)程序是由單個能夠起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成。該技術(shù)達(dá)到了軟件工程的三個主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。為了實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)算，每個對象都能夠接收信息、處理數(shù)據(jù)和向其它對象發(fā)送信息。由此面向?qū)ο蠹夹g(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。該文主要研究了面向?qū)ο蠹夹g(shù)在多媒體數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用，重點(diǎn)討論基于面向?qū)ο蟮亩嗝襟w數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞 多媒體 面向?qū)ο?多媒體數(shù)據(jù)庫 DirectShowApplication of Object-oriented technology in Multimedia DatabaseName: Gao Rui(class:2008211102 student number：08210022)Abstract：Object-oriented programming technology is one kind of computer programming framework。Its basic principle is that a computer program is up to the individuals which can rise the subroutine function of a combination of elements or object. This technology has reached three of the software engineering goals: reusability, flexibility and expansibility. In order to realize the overall operation, each object can receive information, data processing and send information to other objects. Thus object-oriented technology has been used widely. This paper mainly studies the object-oriented technology in the application of multimedia database based on object oriented and the realization of the multimedia database system.Key words multimedia; object-oriented; multimedia database1多媒體數(shù)據(jù)庫概述1.1多媒體數(shù)據(jù)庫的基本特征第一，媒體的種類比較多，從而加大了數(shù)據(jù)處理的難度；第二，數(shù)據(jù)量和媒體間量的差異很大，使數(shù)據(jù)庫中的存儲和組織方法受到影響；第三，多媒體不僅改變了數(shù)據(jù)庫的接口，使其聲、圖、文并茂，同時也改變了數(shù)據(jù)庫的操作形式，尤其是查詢機(jī)制和查詢方法?？梢?，多媒體對數(shù)據(jù)庫的影響涉及到數(shù)據(jù)庫的用戶接口、數(shù)據(jù)模型、體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操縱，包括應(yīng)用等許多方面。1.2多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，可將多媒體數(shù)據(jù)庫分為四層，如圖一所示。媒體支持層是第一層，為實(shí)現(xiàn)對各種媒體的最基本數(shù)據(jù)的管理和操縱。第二層是數(shù)據(jù)模型層，完成多媒體數(shù)據(jù)的邏輯存儲與存取，并通過概念數(shù)據(jù)模型為上層的用戶接口和多媒體數(shù)據(jù)存儲存取建立一個在邏輯上統(tǒng)一的通道。第三層是多媒體用戶接口層，完成用戶對多媒體信息的查詢描述并得到多媒體信息的查詢結(jié)果。第四層是用戶。用戶用戶接口層數(shù)據(jù)模型層媒體支持層 圖一 多媒體數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)劃分1.3多媒體數(shù)據(jù)庫的管理根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的特點(diǎn)，可知數(shù)據(jù)庫的管理要求能夠具備一些基本功能。即必須能夠表示和處理各種媒體的數(shù)據(jù)，能夠反映和管理各種媒體數(shù)據(jù)的特性或關(guān)聯(lián)，能夠滿足媒體數(shù)據(jù)獨(dú)立性，能夠具備開放功能，提供獨(dú)立于外設(shè)和格式的接口?？梢?，多種媒體有著不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與操作要求。面向?qū)ο蠹夹g(shù)所具有的特點(diǎn)正好符合多媒體應(yīng)用的這些要求，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理方式是目前多媒體數(shù)據(jù)管理較為理想的一種方式。2 面向?qū)ο蠹夹g(shù)概述2.1面向?qū)ο蠹夹g(shù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)的核心概念是對象，即對一個信息及相應(yīng)處理的描述。對象是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括對象的形狀數(shù)據(jù)及對此數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種操作。面向?qū)ο蠹夹g(shù)通過對現(xiàn)實(shí)世界總對象的抽象以及對各個對象之間的相互關(guān)系、相互作用的描述實(shí)現(xiàn)有現(xiàn)實(shí)世界到目標(biāo)系統(tǒng)的映射。2.2 面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的幾個重要概念1. 類。類是具有相同屬性（數(shù)據(jù)和操作）對象集合的描述，或者說是一組具有相同模板對象類型的抽象和說明。對象都是通過類來創(chuàng)建的。類中創(chuàng)建一個對象，就是創(chuàng)建一個類的實(shí)例。2. 封裝性。封裝是將一個實(shí)體的屬性（數(shù)據(jù)信息）和操作（程序代碼）集成為一個整體而使之成為對象模型。封裝隱藏了對象中的信息，對象之間通信只能在特定的界面上進(jìn)行，這樣一來，對象的修改就可以限制在對象內(nèi)部，而不會對系統(tǒng)造成全面的影響，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)操作的安全性。3. 繼承性。繼承是相關(guān)對象類之間的一種數(shù)據(jù)和操作的共享機(jī)制。面向?qū)ο蟾拍钪械念愂嵌x一些特定對象行為模板，當(dāng)一個子類繼承了父類，那么在父類中定義的屬性和操作也將成為子類的組成部分。子類不僅可以繼承父類對象的部分或全部屬性和方法，還可以擁有自己的屬性和方法。繼承性具有雙重作用，一是可以減少代碼冗余，二是可以通過協(xié)調(diào)性來減少相互之間的接口。4. 多態(tài)。多態(tài)性是允許將父類設(shè)置成為和一個或更多的他的子類相等的技術(shù)，賦值之后，父類就可以根據(jù)當(dāng)前賦值給它的子類的特性以不同的方式運(yùn)作。實(shí)現(xiàn)多態(tài)，有二種方式，覆蓋和重載。覆蓋，是指子類重新定義父類的虛函數(shù)的做法。重載，是指允許存在多個同名函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)表不同（或許參數(shù)個數(shù)不同，或許參數(shù)類型不同，或許兩者都不同）。3 面向?qū)ο蟮亩嗝襟w數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型中的對象、屬性、方法、消息及對象類的層次結(jié)構(gòu)和繼承等特點(diǎn)能夠方便地解決多媒體消息管理所面臨的問題。在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，將類似的對象組合在一起，形成一個對象類，其屬性名和定義在這些屬性上的方法相同。它們響應(yīng)同樣的消息系統(tǒng)中的對象，除了具有聚合的聯(lián)系外，還有一種概括的聯(lián)系。3.1面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型多媒體對象呈現(xiàn)異構(gòu)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型具備很強(qiáng)的抽象能力，能夠較好地表示帶有異構(gòu)性和復(fù)雜性的數(shù)據(jù)對象，因而為數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造提供了一個良好的條件。封裝允許多媒體類型通過一個公共的界面進(jìn)行訪問和操縱，即使系統(tǒng)發(fā)生演變，媒體的操縱仍然能保持一致；繼承能夠有效減少媒體數(shù)據(jù)的冗余存儲，也是聚集分層和特性傳播的基本方法；對象類與實(shí)例的概念有效地維護(hù)了多媒體數(shù)據(jù)的語義信息。也為聚集抽象提供了一種可行的方法。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型完全適宜多媒體數(shù)據(jù)庫中的各種多媒體數(shù)據(jù)的存取與不同操作的實(shí)現(xiàn)。3.2面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)3.2.1對象類型系統(tǒng)的建立建立恰當(dāng)?shù)念愋拖到y(tǒng)來支持多媒體的多種數(shù)據(jù)類型的管理。如圖二所示。Base ObjectContinuous ObjectStatic ObjectGraphicsCompositeVideoAudioTextImageAVIBMPGIFJPEGMPEGWAVMID圖二 多媒體類型系統(tǒng)3.2.2面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)模型的功能，設(shè)計基于面向?qū)ο竽Ｐ偷亩嗝襟w數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖三所示。應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫API編程接口數(shù)據(jù)存取（索引）時態(tài)模型數(shù)據(jù)模型（面向?qū)ο螅﹫D像視頻聲音文本圖三 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2.3面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法 面向?qū)ο蟮腄BMS中的處理對象是由存儲在磁盤上的多媒體數(shù)據(jù)組成的，如何設(shè)計有效地對象存儲結(jié)構(gòu)和存取方法對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非常重要。目前，存儲結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法主要分為以下兩大類：1. 基于現(xiàn)有關(guān)系系統(tǒng)存儲結(jié)構(gòu)的方法。這種方法中的每個對象類存放在一個關(guān)系中，任何對象在進(jìn)入系統(tǒng)后，DBMS自動分配一個全庫唯一的系統(tǒng)標(biāo)識符，該標(biāo)識符在對象的生命周期中不能由系統(tǒng)或用戶改變。通過存放在對象元組中增加另一對象的系統(tǒng)標(biāo)識符體現(xiàn)對象間的聯(lián)系。系統(tǒng)對相關(guān)對象類建立索引，當(dāng)用戶要求按“聚合”或“概括”聯(lián)系查詢時，系統(tǒng)就可以使用連接索引進(jìn)行查詢。2. 重新設(shè)計更符合多媒體對象特點(diǎn)的存儲結(jié)構(gòu)方法?？蓪⑵浒催壿嬆Ｐ椭卸x的拓?fù)漤樞虼娣?，以?shí)現(xiàn)多媒體對象的快速存取。3.3 DirectShow技術(shù)在多媒體數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用3.3.1DirectShow概述DirectShow是微軟公司在ActiveMovie和Video for Windows的基礎(chǔ)上推出的新一代基于COM(Component Object Model)的流媒體處理的開發(fā)包，與DirectX開發(fā)包一起發(fā)布。DirectShow使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數(shù)據(jù)流的處理過程，運(yùn)用DirectShow，我們可以很方便地從支持WDM驅(qū)動模型的采集卡上捕獲數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行相應(yīng)的后期處理乃至存儲到文件中。這樣使在多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（MDBMS）中多媒體數(shù)據(jù)的存取變得更加方便。它廣泛地支持各種媒體格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等，為多媒體流的捕捉和回放提供了強(qiáng)有力的支持。3.3.2 DirectShow的基本原理DirectShow使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數(shù)據(jù)流的處理過程；參與數(shù)據(jù)處理的各個功能模塊叫做Filter；各個Filter在Filter Graph中按一定的順序連接成一條“流水線”協(xié)同工作。大家可以看到，按照功能來分，F(xiàn)ilter大致分為三類：Source Filters、Transform Filters和Rendering Filters。Source Filters主要負(fù)責(zé)取得數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源可以是文件、因特網(wǎng)、或者計算機(jī)里的采集卡、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，然后將數(shù)據(jù)往下傳輸；Transform Filters 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、傳輸；Rendering Filters主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的最終去向，我們可以將數(shù)據(jù)送給聲卡、顯卡進(jìn)行多媒體的演示，也可以輸出到文件進(jìn)行存儲。值得注意的是，三個部分并不是都只有一個Filter去完成功能。恰恰相反，每個部分往往是有幾個Filters協(xié)同工作的。比如，Transform Filters可能包含了一個Mpeg的解碼Filter、以及視頻色彩空間的轉(zhuǎn)換Filter、音頻采樣頻率轉(zhuǎn)換Filter等等。除了系統(tǒng)提供的大量Filter外，我們可以定制自己的Filter，以完成我們需要的功能。3.3.3基于DirectShow的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)第一步，環(huán)境的設(shè)置。安裝好Microsoft DirectX SDK后，需設(shè)置VC編譯環(huán)境，包括：在VC系統(tǒng)目錄中添加DirectX SDK的include和lib目錄；創(chuàng)建工程；選擇函數(shù)調(diào)用協(xié)議；添加已編譯基類源代碼生成的庫Strmbase.lib。第二步，過濾器的設(shè)計。DirectShow單元是稱為過濾器的軟件組件，過濾器是可以在媒體流上執(zhí)行操作的軟件組件。在DirectShow中，應(yīng)用所執(zhí)行的任何任務(wù)都是通過將系列過濾器連接在一起。因此一個過濾器的輸出的另一個過濾器的輸入。一組相互連接的過濾器稱為過濾器圖。第三步，流媒體播放實(shí)現(xiàn)的核心代碼。4 結(jié)束語本文論述了面向?qū)ο蠹夹g(shù)在多媒體數(shù)據(jù)庫中應(yīng)用的模型以及實(shí)現(xiàn)的方法。面向?qū)ο蠹夹g(shù)在多媒體系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計中的應(yīng)用為多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了良好的發(fā)展方向，特別是在復(fù)雜系統(tǒng)的模擬、表達(dá)和處理能力上更有獨(dú)到之處。隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，多媒體數(shù)據(jù)庫的研究將會更加深入，必將給多媒體數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域帶來更加輝煌的前程。參考文獻(xiàn)1玉琢，沈洪，黃榮懷等.多媒體技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，1999.2功明，關(guān)永，趙春等.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫發(fā)展和研究J.計算機(jī)應(yīng)用研究，2006(1)：1-4.3胡曉峰