Bài giảng các nhiệm vụ thiết kế MMDBNS

Bài CÁC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MMDBMS PGS.TS. Đặng Văn Đức dvduc@ioit.ac.vn Hà Nội-2005/14 Nội dung        dvduc-2005/14 Khái niệm mô hình hóa Kiến trúc MMDBMS Mô hình liệu đa phương tiện Thiết kế giao diện người sử dụng Vấn đề trích chọn đặc trưng Đảm bảo chất lượng dịch vụ Kết luận Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 2/37 1. Mô hình hóa hệ thống thông tin A model is a complete description of a system from a particular perspective. “Modeling captures essential parts of the system.” Dr. James Rumbaugh dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 3/44 Mô hình hệ thống phần mềm (UML) Class Diagrams Use Case Sequence Object Diagrams Diagrams Diagrams Scenario Scenario Diagrams Collaboration Diagrams Diagrams Component Diagrams Models Scenario Scenario Diagrams Statechart Diagrams Diagrams Deployment Diagrams Activity Diagrams dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 4/44 2. Kiến trúc MMDBMS  Nhắc lại kiến trúc chuẩn ANSI-SPARC CSDL  User Cung cấp khung nhìn user, bao gồm nhiều khung nhìn CSDL External View View level Conceptual (Logical) level  Khung nhìn chung CSDL – liệu lưu trữ, quan hệ trình diễn  Conceptual Conceptual level schema Internal Internal level schema Bao gồm thông tin ngữ nghĩa ràng buộc, an toàn toàn vẹn liệu   Người quản trị nhìn thấy mức Internel (physical) level  Liên quan đến cách lưu trữ vật lý liệu  Phần lớn user quản trị hệ thống không quan tâm đến mức này. Database ANSI-SPARC dvduc-2005/14 User External level   User Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 5/36 View Kiến trúc MMDBMS  Kiến trúc tổng thể MMDBMS User’s W1 W2 view w1 w1 w3 w2 w2 Query Query Query Distributed view Communication network Conceptual data Data Data Temporal view models Access models Physical storage Text Image Audio Video view dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 6/36 2.1 Kiến trúc sở MMDBMS   Yêu cầu tổng quát kiến trúc MMDBMS  Hỗ trợ loại ứng dụng khác  Dễ dàng thêm bớt, sửa đổi mođun hệ thống  Hỗ trợ phân tán nhiều servers, clients. MMDBMS có khối chức sau:  Giao diện người sử dụng  Bộ trích chọn đặc trưng  Bộ quản lý truyền thông (trên clients servers)  Môtơ mục tìm kiếm  Bộ quản lý lưu trữ dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 7/44 Kiến trúc sở MMDBMS  Kiến trúc sở MMDBMS thực hai pha Giao diện Người sử dụng chính:   Chèn liệu  Truy vấn thông tin. Bộ trích chọn đặc trưng Pha chèn đối tượng  User tệp hay phác họa hay nhóm Items Bộ quản lý truyền tin thông qua UI  Tách tự động hay bán tự động đặc trưng  Gửi liệu gốc đặc trưng đến server(s)  Các đặc trưng tổ chức theo lược đồ mục Bộ quản lý truyền tin server(s)  Dữ liệu gốc đặc trưng lưu trữ theo cấu trúc phù Chỉ mục môtơ tìm kiếm hợp. Bộ quản lý lưu trữ dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 8/37 Kiến trúc sở MMDBMS  Truy vấn thông tin  Giao diện Người sử dụng User hình thành câu truy vấn từ bàn phím, chuột thông qua UI (từ tệp hay phác họa)  UI cho phép duyệt Items CSDL để chọn làm Bộ trích chọn đặc trưng query   Trích chọn đặc trưng cần  Gửi đặc trưng đến server(s)  Tìm kiếm Items phù hợp với đặc trưng truy vấn  Gửi Item kết tới UI.  UI hiển thị danh sách kết truy vấn. Bộ quản lý truyền tin Bộ quản lý truyền tin Có thể bổ sung mođun hỗ trợ khác. Chỉ mục môtơ tìm kiếm Bộ quản lý lưu trữ dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 9/37 2.2 Lưu trữ liệu MMDBMS Xây dựng sở liệu đa phương tiện Cơ sở liệu đa phương tiện Dữ liệu đa phương tiện Trích chọn đặc trưng Cơ sở liệu đặc trưng Đo mức độ tương tự Truy vấn Dữ liệu truy vấn dvduc-2005/14 Trích chọn đặc trưng Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế Các đặc trưng trích chọn 10/37 Kết 4.2 UI hỗ trợ tìm kiếm duyệt  Tìm kiếm theo hai cách  Tìm kiếm theo đặc tả đặc trưng    Cho phép user sử dụng từ khóa, tham số để đặc tả đặc trưng hay thuộc tính nhu cầu thông tin. Tìm kiếm theo ví dụ  “An image is worth a thousand words”  UI cần có công cụ đầu vào khác micro, camera . Duyệt  Khi xác muốn tìm kiếm  Ba phương pháp khởi đầu duyệt  dvduc-2005/14  Từ truy vấn không rõ ràng sau user duyệt items kết quả.  Thông tin CSDL tổ chức theo vài tiêu chí (ngày tháng, chủ điểm) để user duyệt theo tiêu chí này.  Chọn ngẫu nhiên số items từ CSDL để duyệt. Thực lặp chưa đáp ứng yêu cầu. Biểu diễn Icon để duyệt hiệu Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 23/37 4.3 UI hỗ trợ làm mịn truy vấn  Làm mịn  Thực sở phản hồi thích hợp kết khởi đầu.  Thực tế:  Truy vấn thông tin đa phương tiện tiến trình tổ hợp ba loại: tìm kiếm, duyệt làm mịn. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 24/37 4.4 UI hỗ trợ trình diễn kết     Trình diễn loại media quản lý quan hệ không gian thời gian chúng. Đảm bảo trình diễn audio, video dài ảnh lớn  Khả trình diễn thông tin để user duyệt chọn.  Ảnh thumbnail hay biểu tượng phim công cụ đặc biệt quan trọng. Thời gian đáp ứng hệ thống phải ngắn.  Thời gian đáp ứng xác định phân hệ truyền tin tìm kiếm CSDL.  Một kỹ thuật để có cảm giác giảm thời gian đáp ứng giải mã tăng dần (progressive) hiển thị. Hỗ trợ phản hồi liên quan làm mịn truy vấn. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 25/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 26/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 27/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 28/37 5. Vấn đề trích chọn đặc trưng  Các đặc trưng thuộc tính mục thông tin trích chọn, tham số hóa, tổ chức cấu trúc có mục lưu trữ với Items.  Các yêu cầu trích chọn đặc trưng  Đặc trưng phải trích chọn đầy đủ để biểu diễn nội dung mục thông tin.  Phải trình diễn lưu trữ cách chặt chẽ, mạch lạc   Không trích chọn đặc trưng phức tạp đặc trưng lớn  Phải có khả tìm kiếm so sánh nhanh đối tượng với nhau. Tính toán khoảng cách đặc trưng phải hiệu   dvduc-2005/14 Ngược lại, thời gian đáp ứng hệ thống lớn. Thông thường có bốn mức đặc trưng thuộc tính  Metadata  Mô tả (annotation) văn  Đặc trưng nội dung mức thấp  Đặc trưng nội dung mức cao. Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 29/37 5.1 Bốn mức đặc trưng thuộc tính    Meta-data  Bao gồm thuộc tính tên tác giả, ngày tạo lập, tiêu đề.  Các thuộc tính quản lý kỹ thuật DBMS. Mô tả văn  Mô tả hình thức nhiều từ khóa hay văn thông thường.  Sử dụng kỹ thuật tìm kiếm thông tin văn (IR) để mục tìm kiếm. Nội dung mức thấp  Thu thập mẫu liệu, thống kê đối tượng, quan hệ không gian thời gian phận đối tượng.   Mỗi media khác có đặc trưng mức thấp khác nhau. Nội dung mức cao  Nhận dạng hiểu đối tượng  Nhận dạng đối tượng nhìn thấy khó khăn. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 30/37 5.2 Chỉ mục thước đo tương tự   Cấu trúc mục  Nhu cầu tổ chức đặc trưng cấu trúc mục để tìm kiếm hiệu sau trích chọn đặc trưng  Chỉ mục phân cấp nhiều mức, bao gồm:  Phân lớp ứng dụng.  Hình thành mức đặc trưng khác nhau. Các đặc trưng khác cần số hóa khác nhau.  Hình thành quan hệ không gian thời gian đối tượng. Đo mức độ tương tự  Truy vấn sở tính tương tự thay cho đối sánh xác  Mức độ tương tự tính toán sở đặc trưng dạng hay nhiều giá trị.  Kết truy vấn người định.  Độ đo tính tương tự phức tạp định người sử dụng chủ quan thường phụ thuộc ngữ cảnh. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 31/37 6. Đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS)     Yêu cầu MMDBMS (thông thường phân tán)  Đòi hỏi băng thông rộng,  Không gian lưu trữ lớn  Tốc độ đường truyền cao  Giới hạn jiter, độ trễ  Đồng không gian, thời gian. Khung làm việc (hay QoS) đề xuất để đáp ứng yêu cầu QoS tập tham số yêu cầu. Là hợp đồng giao kèo ứng dụng hệ thống. Các hình thức đảm bảo QoS  Thỏa mãn hoàn toàn QoS  Đảm bảo với xác suất định p  Không đảm bảo: Ứng dụng thực lâu tùy ý. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 32/37 Đảm bảo chất lượng dịch vụ  Một hệ thống đa phương tiện điển hình bao gồm: Hosts (bao gồm clients servers) điều khiển OS, quản lý lưu trữ, hệ thống truyền tin giao vận.  QoS đảm bảo tài nguyên hệ thống (ví dụ chu kỳ CPU, nhớ, băng thông .) quản lý đắn.  Vấn đề nghiên cứu QoS đặt là:  Chuyển đổi tham số QoS sang yêu cầu tài nguyên  Phân chia phiên làm việc để nhiều phiên làm việc đáp ứng số lượng cố định tài nguyên. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 33/37 Khung làm việc QoS - Reliability - Resolution - Rate of Presentation Specification Meta Data / User Interface - Display Area - Temporal Synchronization Translation OS Network - Storage Throughput/ - End-to-End - CPU Throughput Delays - Memory Overflow - Jitter Delay and Reliability - Bandwidth Bandwidth - Intrusion Detection - Storage Delays - Access Control - Distributed Database - Packet Loss Coordination (QoS) Rate Negotiation Security Database Dependency Model Analysis and QoS Adjustment End-to-End Run Time End-to-End Resource Allocation and Scheduling Scheduling dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 34/37 7. Nén liệu  Nhiệm vụ nén liệu  Mục tiêu nén làm giảm thiểu khối lượng lưu trữ  MMDBMS đòi hỏi nén/giải nén nhiều lần  Cần lựa chọn kỹ thuật nén cho mục tìm kiếm liệu nén hiệu quả: DCT, lượng tử véctơ, wavelet.  Chuyển đổi ảnh raster sang véctơ có thể.  Nên sử dụng ảnh JPEG2000, MPEG-4 để dễ dàng có ảnh thumbnail. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 35/37 8. Kết luận  Nhiệm vụ yêu cầu thiết kế MMDBMS, bao gồm:  Mô hình kiến trúc hệ thống  Mô hình hóa liệu  Giao diện người sử dụng  Trích chọn đặc trưng  Chỉ số hóa, Đo độ tương tự đặc trưng  Đảm bảo QoS  Nén liệu  Chuẩn hóa trình diễn liệu  Xử lý truy vấn truy tìm thông tin đa phương tiện. dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 36/37 Câu hỏi ôn tập   Mô tả kiến trúc tổng quát MMDBMS Mô tả vai trò mô hình liệu MMDBMS, khác biệt yêu cầu mô hình liệu DBMS MMDBMS    dvduc-2005/14 Tại phải trích chọn đặc trưng liệu MM? Mô tả chức UI MMDBMS QoS gì? Mô tả nguyên lý đảm bảo chất lượng dịch vụ. Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 37/37 Câu hỏi? [...]... và làm mịn truy vấn dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 25/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết quả dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 26/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết quả dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 27/37 Ví dụ UI hỗ trợ trình diễn kết quả dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 28/37 5 Vấn đề trích chọn đặc trưng  Các đặc trưng và thuộc tính của các mục thông tin được trích chọn,... dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 35/37 8 Kết luận  Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế của MMDBMS, bao gồm:  Mô hình và kiến trúc hệ thống  Mô hình hóa dữ liệu  Giao diện người sử dụng  Trích chọn đặc trưng  Chỉ số hóa, Đo độ tương tự đặc trưng  Đảm bảo QoS  Nén dữ liệu  Chuẩn hóa trình diễn dữ liệu  Xử lý truy vấn và truy tìm thông tin đa phương tiện dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 36/37... giả, ngày tháng tạo lập và các thông tin liên quan đến kiểu video như chương trình tin tức  Scene: chứa ngữ nghĩa chung chia sẻ giữa các shot của nó  Shot: được đặc trưng bởi các khung hình đại diện và các dữ liệu như các đối tượng chính, ngày tháng và nơi bấm máy  dvduc-2005/14 Frame: chứa dữ liệu ảnh thô, thống kê ảnh như biểu đồ màu Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 20/37 4 Thiết kế giao diện người sử dụng... tiện  Thu thập các tính chất tĩnh và động của các mục dữ liệu  Tĩnh: đối tượng hình thành đa phương tiện, thuộc tính, quan hệ của chúng  Động: Tương tác giữa các đối tượng, giữa đối tượng và người sử dụng  Hỗ trợ các kiểu media cơ bản, có khả năng hình thành các đặc trưng bổ sung  Hỗ trợ trình diễn không gian đa chiều và thước đo khoảng cách dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 15/37 Yêu cầu... Frame dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế Scene Frame Shot 19/37 Mô hình video tổng quát  Bao gồm 4 tầng:   Shot là tập các frames được ghi hình bằng camera trong một lần bấm máy  Scene (sequence) là tập các shot có cùng ngữ nghĩa   Frame là các video và ảnh độc lập Episode là tập các scenes trong trình tự cụ thể Là một đơn vị sản phẩm (thí dụ, chương trình bản tin TV) Các thuộc tính được... dvduc-2005/14 Màu Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế JPEG JPIG DPCM 17/37 Mô hình dữ liệu đa phương tiện tổng quát  Tầng đối tượng  Đối tượng bao gồm một hay nhiều media Items với các quan hệ không gian và thời gian xác định    Thí dụ: đối tượng là một trang slide bao gồm vài ảnh và audio kèm theo Nhiệm vụ: chỉ ra quan hệ không gian và thời gian giữa các media Tầng loại media  Bao gồm các loại media chung... đặc tả các thao tác trên “nhóm đối tượng” để việc trích chọn đặc trưng được tự động hóa hoàn toàn Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 22/37 4.2 UI hỗ trợ tìm kiếm và duyệt  Tìm kiếm theo hai cách  Tìm kiếm theo đặc tả đặc trưng   Cho phép user sử dụng các từ khóa, tham số để đặc tả đặc trưng hay thuộc tính về nhu cầu thông tin Tìm kiếm theo ví dụ    “An image is worth a thousand words” UI cần có các công... tháng, chủ điểm) để user có thể duyệt theo các tiêu chí này   Từ truy vấn không rõ ràng sau đó user duyệt các items trong kết quả Chọn ngẫu nhiên một số items từ CSDL để duyệt Thực hiện lặp nếu chưa đáp ứng yêu cầu Biểu diễn Icon để duyệt hiệu quả Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 23/37 4.3 UI hỗ trợ làm mịn truy vấn  Làm mịn  Thực hiện trên cơ sở phản hồi thích hợp của kết quả khởi đầu  Thực tế:  Truy vấn... để bổ sung loại dữ liệu mới Có khả năng trình diễn kiểu dữ liệu cơ sở và và các đối tượng phức hợp với các quan hệ thời gian và không gian phức tạp  Mềm dẻo để các mục dữ liệu có thể được đặc tả, truy vấn và tìm kiếm ở các mức độ trừu tượng khác nhau  Cho phép lưu trữ và tìm kiếm hiệu quả dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 16/37 3.2 Mô hình dữ liệu MM tổng quát Thời gian Không gian Tầng đối tượng... dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 32/37 Đảm bảo chất lượng dịch vụ  Một hệ thống đa phương tiện điển hình bao gồm: Hosts (bao gồm cả clients và servers) dưới điều khiển của OS, bộ quản lý lưu trữ, hệ thống truyền tin và giao vận  QoS được đảm bảo khi các tài nguyên hệ thống (ví dụ chu kỳ CPU, bộ nhớ, băng thông ) được quản lý đúng đắn  Vấn đề nghiên cứu QoS đặt ra là:  Chuyển đổi các tham số QoS sang các . Hà Nội-2005/14 CÁC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MMDBMS Bài 3 PGS.TS. Đặng Văn Đức dvduc@ioit.ac.vn dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế Nội dung  Khái niệm mô hình hóa  Kiến. servers)  Môtơ chỉ mục và tìm kiếm  Bộ quản lý lưu trữ dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 7/44 dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế Kiến trúc cơ sở MMDBMS  Kiến trúc cơ sở của MMDBMS thực hiện. media. 18/37 dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế 3.3 Ví dụ mô hình video tổng quát Episode SceneScene Scene Shot Shot Shot Shot Frame Frame 19/37 dvduc-2005/14 Bài 3: Nhiệm vụ thiết kế Mô hình video