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Oracle数据库处理多媒体信息


  引文:
  
  长期以来,多媒体信息在计算机中都是以文件形式存放,由操作系统管理的,但是随着计算机网络,分布式计算的发展,对多媒体信息进行高效的管理,存取,查询已经成了一种迫切需求。而关系数据库却有着强大的数据管理能力。两方面结合,多媒体数据库由此应运而生。本文将就Oracle对多媒体信息进行处理的方式,工具,特色以及一些基本原理做一个综述。
  
  但是我们不能不遗憾的看到,现有数据库对一些多媒体数据所特有的操作能力还是很有限的。针对多媒体数据库的性能调优现在也遇到了新的问题。虽然如此,多媒体数据库仍旧产生了广阔的应用价值和前景。
  
  当然本文不可能面面俱到,有关Oracle多媒体信息处理的具体内容,请查阅Oracle相关手册。
  
  一.应用前景综述
  
  随着计算机处理能力的大副提高,多媒体早已经融入到了计算机当中了,如果缺少了多媒体,缺少了各种多姿多采的图象,音频,视频,很难想象计算机如今会走入千家万户。长期以来,多媒体信息在计算机中都是以文件形式存放,由操作系统管理的,但是随着计算机网络,分布式计算的发展,    Oracle作为一家著名的数据库厂商,在多媒体信息处理上,更是走在了前边。本文将就Oracle对多媒体信息进行处理的方式,工具,特色以及一些基本原理做一个综述。希望对读者有所启发。当然,关系数据库还有好多家,虽然开发工具,编程接口语句各异,但在数据类型、处理方式上比较相似。所以我们在此略过。
  
  二.多媒体数据类型介绍
  
  在关系型数据库中,多媒体信息等大型对象是由lob型字段来进行存取的。在Oracle8i中,正式引入了此标准,以适应多媒体大对象处理的需求。Oracle数据库中,lob型数据有以下几种:
  
  --------------------------------------------
  
  Lob类型 说明
  
  Clob: 和Oracle7的long型相似,clob可以存储单字节型数据
  
  Nclob: Nclob存储定宽的多字节国家字符集数据
  
  Blob: 和Oracle7中的long raw类型相似。可以存储无结构的二进制数据。Oracle8没有对这种数据进行解释 ,只是按照原来的形式存储和检索它。
  
  Bfile: Bfile允许对Oracle数据库以外存储的大型二进制文件进行只读形式的访问。和其它三种lob类型数据 不同的是,bfile类型数据存储在一个单独的文件中,该文件不由Oracle来维护。
  
  特点:
  
  1.在Oracle7中,相应的long或long raw字段有2g的限制,而lob的限制是4g 。
  
  2.lob可以使用调用接口OCI或者由pl/sql利用dbms_lob包进行操纵。
  
  3.lob不象long型那样每个表中最多只有一个字段的限制,其可以有多个,而又可以利用触发器的特性。
  
  4.lob数据处理可以获得与其它数据同样的事物特性。
  
  5.lob的存储比较特殊,它并不是跟其他数据存储在同一个数据库表中,而是可以单独存放于不同的表空间中,由一个定位符指向实际的lob数据。
  
  三.多媒体大对象存取例程举例
  
  按照如下步骤来完成各个操作:
  
  (1)先建立一个数据库表:
  
  create table lobdemo(key NUMBER KEY,clob_col CLOB,blob_col BLOB,bifle_col BFILE);
  
  这个数据库第一列存储一个码,另外三列存储lob型数据。
  
  (2)表建好以后,往表中插入一条数据:
  
  insert into
  lobdemo(key,clob_col,blob_col,bfile_col) values (10,'abcdefghijklmnopqrsatuvwxyzasdffasfsdS',empty_blob(),null);
  
  在这一条数据中,第二列我们插入一个字符串,它被格式化为clob类型数据进行存储;第二列我们使用empty_blob()函数来初始化一个定位符,以后就可以获取这个定位符进行比如select,update等操作了;第三列赋空值,它并没有获得一个定位符,这是与empty_blob()函数的区别。
  
  (3)查询插入表中的数据
  
  select blob_col from boldemo where key=20;
  
  注意:这一sql语句的返回结果是一个定位符(locator),而不是实际的数据本身。
  
  (4)修改数据库中数据
  
  update lobdemo SET blob_col='aedevbagddgagdfdfasasdfdsa' where key=10;
  
  从这些sql语句当中,我们看到了lob型数据处理的基本方法,发现与其他类型数据处理相似。但是sql语句中lob型数据处理的特殊性在于以下方面:
  
  (1)bfile文件的处理:
  
  bfile类型有着特殊性,跟clob,blob不同。实际的数据文件存储在操作系统的外面:所以有两个特点:1.没有事务性控制 2.bfile是只读的,不能用dbms_lob或oracl8 oci进行修改。让我们来看对bfile的操作步骤:
  
  <1> 为了访问外部文件,服务器需要知道文件在操作系统中的位置。下面我们建立一个目录:
  create DIRECTORY utils AS '/home/utils';
  utils表示目录逻辑名,'/home/utils'是实际目录。
  
  <2>使用bfilename函数插入一行数据:
  
  insert into lobdemo(key,bfile_col) values (-1,biflename('utils','file1'));
  
  bfilename函数的第一个参数是逻辑目录名,第二个参数是文件名。注意:这一行中插入的是一个指向/home/utils/file1的lob定位符,并不是文件本身。
  
  (2)利用dbms_lob包进行lob数据操作
  
  sql仅可以操纵整个lob,而不能操纵数据片。dbms_lob包则放开了这个限制,它提供对lob数据中数据片的操作。这个包中包含十几个例程,读者可以查阅Oracle pl/sql手册,本文只介绍三个函数:fileopen()用来打开一个操作系统文件;loadfromfile()例程用来往目标lob字段填充一个操作系统文件,这个函数很有实用价值,因为有许多lob内容在sql语句中是不可描述的,例如一个二进制音频文件,而用这个函数可以将文件内容导入到数据库;getlength函数计算文件的长度。请看下面一个存储过程中这三个函数的使用:
  
  create or replace procedure FileExec(
  p_Directory in VARCHAR2,
  p_Filename IN VARCHAR2
  ) AS
  v_FileLocator BFILE;
  v_CLOBLocator CLOB;
  BEGIN
  --为update初始化一个定位符
  SELECT clob_col
  INTO v_CLOBLocator
  FROM lobdemo
  WHERE key=-1
  FOR UPDATE;
  
  --为读文件初始化一个BFILE定位符
  
  v_FileLocator:=BFILEOPEN(p_Derectory,p_Filename);
  
  --用dbms_lob包的fileopen打开一个操作系统文件
  
  DBMS_LOB.FILEOPEN(v_FileLocator,DBMS_LOB.FILE_READONLY);
  
  --将整个操作系统文件装入lob中
  
  DBMS_LOB.LOADFROMFILE(v_CLOBLocator,v_FileLocator,DBMS_LOB.GETLENGTH(v_FileLocator));
  
  END FileExec;
  
  四.Oracle InterMedia工具介绍
  
  interMedia是Oracle推出的对Oracle8i多媒体功能进行扩充的一个集成部件,它使得Oracle能够更方便的管理图象、音频、视频、文本等信息。使得Oracle在internet,电子商务等领域多媒体数据的管理上可靠性与可用性增强。它包括image, audio, video三部份。interMedia使用对象类型,类似于JAVA或C++,来描述image, audio, video类型数据,Oracle在这三类对象类型中定义了许多方法来操作这些数据,如对于 image类型数据来说,你可以很方便地进行图形格式转换,压缩,拷贝,截取图形的任何一部份等,而这些是普通LOB类型数据所无法比拟的,普通sql语句也无法完成这些操作。
  
  Internet的发展更突出了interMedia在WEB应用中的价值,现有的WEB应用绝大多数将image,audio,video等多媒体信息存在文件系统中,其优点是操作简单,速度快,缺点是管理复杂,尤其是管理大量image时就受到目录数等的限制。如果将image保存在数据库中,由数据库来统一维护,统一备份,这样就可以简化管理。
  
  Intermedia中定义了几个多媒体对象类型,例如ORDAUDIO就是其中一个,它提供一些audio对象类型数据的操纵函数。下面我们来看一个例子,在这个例子中我们定义一个歌曲对象,建立一个歌曲对象的表,并对该表进行插入与查询操作。
  
  (1)定义一个歌曲对象:
  
  CREATE TYPE songObject as OBJECT (
  songId VARCHAR2(20), --歌曲号
  title VARCHAR2(4000), --题目
  artist VARCHAR2(4000), --作家
  awards VARCHAR2(4000), --奖项
  timePeriod VARCHAR2(20), --日期时间
  txtinroduction CLOB, --简介
  audioSource ORDSYS.ORDAUDIO --音频数据,这个字段由ORDAUDIO对象来定义。
  );
  
  (2)建立一个名为songtable的表:
  
  CREATE TABLE SongsTable of songObject (UNIQUE (songId), songId NOT NULL);
  
  (3)插入一行数据到SongsTable表中
  
  INSERT INTO SongsTable VALUES ('00',
  'Under Pressure',
  'Queen',
  'no awards',
  '80-90',
  243,
  NULL,
  EMPTY_CLOB(),
  ORDSYS.ORDAudio(NULL,
  ORDSYS.ORDSource(EMPTY_BLOB(),NULL,NULL,NULL,NULL,NULL),
  NULL, NULL, EMPTY_CLOB(), NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL));
  注意:。EMPTY_CLOB,EMPTY_BLOB()函数只是初始化一个lob数据定位符,而没有存储实际的数据。
  
  (4)向SongsTable表中载入一行数据:
  
  DECLARE
  audioObj ORDSYS.ORDAUDIO;
  ctx RAW(4000) := NULL;
  BEGIN
  
  --取得audioSource字段定位符
  
  SELECT S.audioSource INTO audioObj
  
  FROM SongsTable S
  WHERE S.songId = '00'
  FOR UPDATE;
  
  --下面的四个函数是ORDAUDIO对象的成员函数,具体功能请查看Oracle开发手册
  
  audioObj.setSource('FILE', 'AUDDIR', 'UnderPressure.au');--设定文件
  
  audioObj.setMimeType('audio/basic'); --设定类型
  
  audioObj.import(ctx); --载入ctx
  
  audioObj.setProperties(ctx); --设置属性
  
  --将歌曲对象载入到数据库表中
  
  UPDATE SongsTable S
  SET S.audioSource = audioObj
  WHERE S.songId = '00';
  
  COMMIT;
  
  END;
  
  五.多媒体数据库技术难点与展望
  
  可以说,多媒体数据的高效管理是IT技术发展的必然要求,随着多媒体信息需求的进一步加强,多媒体数据库技术将会有更大的发展,从Oracle数据库中我们可以看出,无论在数据类型,数据管理,还是开发管理工具上,现在的主流关系数据库已经具有很强的多媒体信息管理能力。但是我们不能不遗憾的看到,对一些多媒体数据所特有的操作(比如对多媒体信息的查询)能力还是很有限的。
  
  一个问题就是多媒体数据的特殊操作实现,因为lob型数据是二进制的大对象,他不能简单的按照一般数据的操作符来进行计算。比如,要查出一个数据表中与某首歌相似的音频。那么对于这个'相似'操作来说,它得不到传统的操作符的支持,而且它将涉及很复杂的算法。可喜的是,Oracle9i Intermedia已经具有多媒体数据的查询与匹配功能,例如,可以从质地(texture),形状,颜色,颜色分量等要素进行相似图象的查询,在查询时可以设置各个要素的权值,测试的结果还是差强人意的。但是对audio,video等类型数据的查询仍然不够理想。
  
  另外,如何描述多媒体信息,怎样根据你对多媒体信息的描述来检索,也是一个难点问题,比如这个查询任务:查询出颜色比较暗的并且有森林的风景照片,这就是根据描述性信息进行查询的例子。这将需要某种行业标准和技术实现。总之,如何实现和优化针对多媒体数据的特殊操作(如相似查询等),将是以后多媒体数据库研究和应用中的热点问题。
  
  另外一个重要的问题就是针对多媒体数据库的性能调优,原先的调优方法如索引优化等仍然适用,但是现在遇到了新的问题:多媒体数据是庞大的,那么对多媒体信息的操作(尤其是检索)开销巨大,那么如何降低这种开销,缩短操作时间,又是一个重要课题。
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