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

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

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


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.


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


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:

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

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

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


);

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

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

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


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