1、面向對象技術在多媒體數據庫中的應用作者：高瑞（班級：2008211101學號：08210022）摘 要 面向對象編程技術是一種計算機編程架構，其基本原則是計算機程序是由單個能夠起到子程序作用的單元或對象組合而成。該技術達到了軟件工程的三個主要目標：重用性、靈活性和擴展性。為了實現整體運算，每個對象都能夠接收信息、處理數據和向其它對象發送信息。由此面向對象技術得到了廣泛的應用。該文主要研究了面向對象技術在多媒體數據庫中的應用，重點討論基于面向對象的多媒體數據庫系統的實現。關鍵詞 多媒體 面向對象 多媒體數據庫 DirectShowApplication of Object-oriented te

2、chnology 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 comb

3、ination 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

4、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 database5 / 5文檔可自由編輯打印1多媒體數據庫概述1.1多媒體數據

5、庫的基本特征第一，媒體的種類比較多，從而加大了數據處理的難度；第二，數據量和媒體間量的差異很大，使數據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據庫的接口，使其聲、圖、文并茂，同時也改變了數據庫的操作形式，尤其是查詢機制和查詢方法。可見，多媒體對數據庫的影響涉及到數據庫的用戶接口、數據模型、體系結構、數據操縱，包括應用等許多方面。1.2多媒體數據庫的層次結構根據多媒體數據的特點，可將多媒體數據庫分為四層，如圖一所示。媒體支持層是第一層，為實現對各種媒體的最基本數據的管理和操縱。第二層是數據模型層，完成多媒體數據的邏輯存儲與存取，并通過概念數據模型為上層的用戶接口和多媒體數據存儲存取

6、建立一個在邏輯上統一的通道。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果。第四層是用戶。用戶用戶接口層數據模型層媒體支持層 圖一 多媒體數據庫的層次結構劃分1.3多媒體數據庫的管理根據多媒體數據呈現的特點，可知數據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據，能夠反映和管理各種媒體數據的特性或關聯，能夠滿足媒體數據獨立性，能夠具備開放功能，提供獨立于外設和格式的接口。可見，多種媒體有著不同的數據結構與操作要求。面向對象技術所具有的特點正好符合多媒體應用的這些要求，面向對象的數據庫管理方式是目前多媒體數據管理較為理想的一種方式。2 面

7、向對象技術概述2.1面向對象技術面向對象技術的核心概念是對象，即對一個信息及相應處理的描述。對象是一種特殊的數據結構，包括對象的形狀數據及對此數據進行的各種操作。面向對象技術通過對現實世界總對象的抽象以及對各個對象之間的相互關系、相互作用的描述實現有現實世界到目標系統的映射。2.2 面向對象技術中的幾個重要概念1. 類。類是具有相同屬性（數據和操作）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建的。類中創建一個對象，就是創建一個類的實例。2. 封裝性。封裝是將一個實體的屬性（數據信息）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

8、，對象之間通信只能在特定的界面上進行，這樣一來，對象的修改就可以限制在對象內部，而不會對系統造成全面的影響，增強了數據操作的安全性。3. 繼承性。繼承是相關對象類之間的一種數據和操作的共享機制。面向對象概念中的類是定義一些特定對象行為模板，當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，二是可以通過協調性來減少相互之間的接口。4. 多態。多態性是允許將父類設置成為和一個或更多的他的子類相等的技術，賦值之后，父類就可以根據當前賦值給它的子類的特性以不同的

9、方式運作。實現多態，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的做法。重載，是指允許存在多個同名函數，而這些函數的參數表不同（或許參數個數不同，或許參數類型不同，或許兩者都不同）。3 面向對象的多媒體數據庫面向對象數據庫模型中的對象、屬性、方法、消息及對象類的層次結構和繼承等特點能夠方便地解決多媒體消息管理所面臨的問題。在面向對象的系統中，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。它們響應同樣的消息系統中的對象，除了具有聚合的聯系外，還有一種概括的聯系。3.1面向對象的數據庫模型多媒體對象呈現異構性和復雜性的特點，面向對象的數據庫模型具備很強

10、的抽象能力，能夠較好地表示帶有異構性和復雜性的數據對象，因而為數據庫的構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行訪問和操縱，即使系統發生演變，媒體的操縱仍然能保持一致；繼承能夠有效減少媒體數據的冗余存儲，也是聚集分層和特性傳播的基本方法；對象類與實例的概念有效地維護了多媒體數據的語義信息。也為聚集抽象提供了一種可行的方法。面向對象的數據模型完全適宜多媒體數據庫中的各種多媒體數據的存取與不同操作的實現。3.2面向對象數據庫系統的實現3.2.1對象類型系統的建立建立恰當的類型系統來支持多媒體的多種數據類型的管理。如圖二所示。Base ObjectContinuous Obj

11、ectStatic ObjectGraphicsCompositeVideoAudioTextImageAVIBMPGIFJPEGMPEGWAVMID圖二 多媒體類型系統3.2.2面向對象數據庫系統結構根據系統模型的功能，設計基于面向對象模型的多媒體數據庫應用系統結構。如圖三所示。應用軟件數據庫API編程接口數據存取（索引）時態模型數據模型（面向對象）圖像視頻聲音文本圖三 應用系統結構3.2.3面向對象數據庫系統的存儲結構和存取方法 面向對象的DBMS中的處理對象是由存儲在磁盤上的多媒體數據組成的，如何設計有效地對象存儲結構和存取方法對系統實現非常重要。目前，存儲結構的實現方法主要分為以下兩大

12、類：1. 基于現有關系系統存儲結構的方法。這種方法中的每個對象類存放在一個關系中，任何對象在進入系統后，DBMS自動分配一個全庫唯一的系統標識符，該標識符在對象的生命周期中不能由系統或用戶改變。通過存放在對象元組中增加另一對象的系統標識符體現對象間的聯系。系統對相關對象類建立索引，當用戶要求按“聚合”或“概括”聯系查詢時，系統就可以使用連接索引進行查詢。2. 重新設計更符合多媒體對象特點的存儲結構方法。可將其按邏輯模型中定義的拓撲順序存放，以實現多媒體對象的快速存取。3.3 DirectShow技術在多媒體數據庫中的應用3.3.1DirectShow概述DirectShow是微軟公司在Acti

13、veMovie和Video for Windows的基礎上推出的新一代基于COM(Component Object Model)的流媒體處理的開發包，與DirectX開發包一起發布。DirectShow使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數據流的處理過程，運用DirectShow，我們可以很方便地從支持WDM驅動模型的采集卡上捕獲數據，并且進行相應的后期處理乃至存儲到文件中。這樣使在多媒體數據庫管理系統（MDBMS）中多媒體數據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有力的支持。3.3.2

14、 DirectShow的基本原理DirectShow使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數據流的處理過程；參與數據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”協同工作。大家可以看到，按照功能來分，Filter大致分為三類：Source Filters、Transform Filters和Rendering Filters。Source Filters主要負責取得數據，數據源可以是文件、因特網、或者計算機里的采集卡、數字攝像機等，然后將數據往下傳輸；Transform Filters 主要負責數據的格式轉換、傳輸；

15、Rendering Filters主要負責數據的最終去向，我們可以將數據送給聲卡、顯卡進行多媒體的演示，也可以輸出到文件進行存儲。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換Filter、音頻采樣頻率轉換Filter等等。除了系統提供的大量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的多媒體應用系統的開發第一步，環境的設置。安裝好Microsoft Direc

16、tX SDK后，需設置VC編譯環境，包括：在VC系統目錄中添加DirectX SDK的include和lib目錄；創建工程；選擇函數調用協議；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行操作的軟件組件。在DirectShow中，應用所執行的任何任務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，流媒體播放實現的核心代碼。4 結束語本文論述了面向對象技術在多媒體數據庫中應用的模型以及實現的方法。面向對象技術在多媒體系統開發與設計中的應用為多媒體數據庫管理系統提供了良好的發展方向，特別是在復雜系統的模擬、表達和處理能力上更有獨到之處。隨著面向對象技術的發展和進步，多媒體數據庫的研究將會更加深入，必將給多媒體數據庫領域帶來更加輝煌的前程。參考文獻1玉琢，沈洪，黃榮懷等.多媒體技術M.北京：清華大學出版社，1999.2功明，關永，趙春等.面向對象數據庫發展和研究J.計算機應用研究，2006(1)：1-4.3胡曉峰