Bases de Datos Multimedia Nevily Aular Gino Di Paolo Rafael Emmi

Agenda Introducción Concepto de Datos Multimedia Reseña Histórica Concepto de Multimedia Concepto de Datos Multimedia Tipos de Datos Multimedia BLOB CLOB NCLOB Definición de bases de datos multimedia Arquitectura de las bases de datos multimedia

Agenda Tipos de bases de datos multimedia Bases de Datos Relacional y Multimedia Bases de Datos Objeto Relacional y Multimedia Bases de Datos Orientadas a Objetos y Multimedia Tipo de Búsqueda en bases de datos multimedia Diferencia de las bases de datos multimedia Caso de Estudio Conclusiones

Introducción Reseña Histórica Sistemas Orientados a Procesos  Sistemas Orientados a Datos Mejoras en las Bases de datos (en la década de los 80) Datos Multimedia (Imágenes, Sonidos y Videos) almacenados en Sistemas de Archivos Datos Multimedia almacenados en Bases de Datos En los años sesenta se comenzaron a introducir las computadoras para automatizar la gestión de las empresas la evolución de los sistemas de información. *-Poco a poco se ha ido cambiando de sistemas orientados hacia procesos a sistemas orientados hacia los datos. *-Los trabajos de investigación que se realizaron durante la década de los ochenta se centraron en la optimización de consultas, lenguajes de alto nivel, teoría de la normalización, organizaciones físicas para el almacenamiento de las relaciones, algoritmos para la gestión de memorias intermedias (buffers), técnicas de indexación para un acceso asociativo más rápido (distintas variaciones de los arboles B), sistemas distribuidos, diccionarios de datos, gestión de transacciones, etc. *-En los últimos años se ha presentado un avance espectacular en la tecnología de bases de datos. Temas que hasta hace poco parecían exclusivos de laboratorios y centros de investigación, comienzan a aparecer en las últimas versiones de algunos SGBD y en nuevos productos. *-Temas que hasta hace poco parecían exclusivos de laboratorios y centros de investigación, comienzan a aparecer en las últimas versiones de algunos SGBD y en nuevos productos. *-Los datos multimedia, como las imágenes, el sonido y el vídeo una modalidad de datos cada vez más popular se almacena hoy en día casi siempre fuera de las bases de datos, en sistemas de archivos. *-Las características de las bases de datos se vuelven importantes cuando el número de objetos multimedia almacenados es grande

Introducción Concepto de Multimedia “Múltiples Intermediarios” para la transmisión de la información Combinación de: Texto Arte Gráfico Sonido Animaciones Videos Gráficos El término multimedia, a finales de la década de 1970, resultaba ser la integración de voz, texto, datos y gráficos, a los que habría que añadir, actualmente, los gráficos interactivos, la imagen en movimiento, la composición de documentos electrónicos y la realidad virtual Etimológicamente, la palabra multimedia significa "múltiples intermediarios", y utilizada en el contexto de las tecnologías de la información, hace referencia a que existen "múltiples intermediarios entre la fuente y el destino de la información, es decir, que se utilizan diversos medios para almacenar, transmitir, mostrar o percibir la información“ El concepto de multimedia digital el cual se refiere a cualquier combinación de texto, arte gráfico, sonido, animación y video que llega a las personas por computadora u otros medios electrónicos. *Según la Real Academia Española multimedia significa: que utiliza conjunta y simultáneamente diversos medios, como imágenes, sonidos y texto, en la transmisión de una información. *En otras palabras es la combinación de sonido, video y texto que llega a nosotros a través de la computadora o de otros medios de información masiva. Cuando conjuga los elementos de multimedia - fotografías y animación deslumbrantes, mezclando sonido, vídeo clips y textos informativos – tiene como consecuencia que la información sea fácil de digerir y de rápido y cómodo acceso, por ser digitales.

Concepto de Datos Multimedia Se trata de los datos reales que representan las imágenes, audio, vídeo que son capturadas, digitalizadas, procesos, comprimido y almacenado. Tipos: Texto. Imágenes. Audio Digital. Animaciones. Video. Audio Estructurado. Tipos de información multimedia: Texto: sin formatear, formateado, lineal e hipertexto. Gráficos: utilizados para representar esquemas, planos, dibujos lineales... Imágenes: son documentos formados por pixeles. Pueden generarse por copia del entorno (escaneado, fotografía digital) y tienden a ser ficheros muy voluminosos. Animación: presentación de un número de gráficos por segundo que genera en el observador la sensación de movimiento. Vídeo: Presentación de un número de imágenes por segundo, que crean en el observador la sensación de movimiento. Pueden ser sintetizadas o captadas. tipos Texto: estructurado o no estructurado (ver tema BD XML), hipermedia. Gráficos: dibujos e ilustraciones codificados según un estándar de descripción de archivos (CGM, PICT, PostScript, etc.) *Imágenes: elementos gráficos codificados según algún formato estándar (mapa de bits, JPEG o MPEG) _ No subdivididas en componentes Animaciones: secuencias temporales de imágenes o datos Video: secuencia temporal de imágenes a una determinada velocidad (fps) Audio estructurado: secuencia de sonidos identificados según nota, tono, duración, etc. *Audio digital: secuencia de sonidos digitales Datos multimedia compuestos o mezclados: datos multimedia agregados junto con información sobre los datos (metadatos) Sonido: puede ser habla, música u otros sonidos.

Tipos de Datos Multimedia BLOB Binary Large Objects (Grandes Objetos Binarios) Utilidad en MySQL: TINYBLOB MEDIUMBLOB BLOB LONGBLOB BLOB: (Binary Large OBjects, grandes objetos binarios) elemento utilizado en las bases de datos para almacenar datos de gran tamaño que cambian de forma dinámica, este es un objeto binario que puede tratar una cantidad de datos variables. En el caso de ORACLE: Incluye el BLOB. En el caso de MySQL: Son datos del mismo tipo que el BLOB que varían en cuanto a su tamaño asi tenemos que: TINYBLOB: admite hasta 255 caracteres máximo. MEDIUMBLOB: acepta tamaños de hasta 16.777.215 de caracteres. LONGBLOB: 4.294.967.295 caracteres.

Tipos de Datos Multimedia CLOB Character Large Object(Grandes Objetos de Caracteres) Utilidad Particularidades CLOB: Una columna también puede ser del tipo CLOB (Character Large Object), que es capaz de almacenar grandes cantidades de datos en formato caracter. Usualmente tiene limites con respecto a la data que guarda, en el orden de los 2 GB Se diferencia del BLOB practicamente en la forma de encriptado que se usa En ciertos manejadores, permite los comandos de SQL: LIKE y SUBSTRING al igual que metodos alternativos para acceder a la data

Tipos de Datos Multimedia NCLOB National Character Large Object(Grandes Objetos de Caracteres usando el conjunto de caracteres Nacionales del servidor) Utilidad Particularidades NCLOB: Un tipo de datos NCLOB de Oracle contiene datos de caracteres basados en el conjunto de caracteres nacional del servidor. Su tamaño máximo es de 4 gigabytes

Definición de Bases de Datos Multimedia Tipos de Archivo Soportados: Documentos (.txt, .pdf, etc) Imágenes (.jpg, .jpeg, .gif, .png) Audio (.mp3, .wav, etc) Videos (.mpeg, .swf, etc) Particularidades En la actualidad se está desarrollando toda una serie de aplicaciones que incorporan el tratamiento de datos multimedia (televisión interactiva, sistemas de información geográficos, enciclopedias electrónicas, aplicaciones musicales, etc.). Si las bases de datos no quieren “quedarse fuera” de este tipo de aplicaciones deben soportar el tratamiento de los datos multimedia de una manera eficiente. Hay que tener en cuenta que este tipo de datos presenta algunas características especiales: 1. Los datos multimedia son muy grandes y voluminosos, por lo que a pesar del avance del hardware, no parece probable que se mantengan en discos magnéticos. Se necesita un nuevo nivel de memoria, conocido como “memoria terciaria”, por ejemplo juke boxes de discos compactos. 2. Estos nuevos tipos de datos, llevan consigo operaciones que requieren una implementación muy eficiente. Los datos multimedia presentan restricciones en la velocidad de entrega; por ejemplo, los objetos de un vídeo se deben recuperar a una velocidad constante. 4. Para cada tipo de dato multimedia, debe definirse la calidad de servicio deseada, cómo se degrada, que se hace ante una degradación, etc. 5. Se necesita un nuevo tipo de interfaces, para visualizar de forma gráfica, espacial, y poder realizar consultas a la base de datos basándose en la forma, color u otras características de los objetos. Todos los principales medios de comunicación se guardan en los archivos binarios de cadenas de ceros y unos, y se codifican de acuerdo con el tipo de archivo. Una base de datos multimedia es una base de datos que alberga uno o más tipos de archivos de los medios de comunicación principal como .Txt (documentos), .Jpg (imágenes), .Swf (vídeos), .Mp3 (audio), entre otros, y poco se dividen en tres categorías principales: Los medios de comunicación (tiempo-independiente, es decir, imágenes y escritura). Medios dinámicos (en función del tiempo, es decir, video y sonido bytes). Dimensional medios de comunicación (es decir, los juegos 3D o con ayuda de computadoras, elaboración de programas de CAD).

Arquitectura de las BD Multimedia BD Relacionales y Multimedia C1 ATU C2 ATU C3 ATU Cn ATU . . . Nivel Lógico SMBD Nivel Físico Almacenamiento Secundario

Arquitectura de las BD Multimedia BD Distribuidas y Multimedia Audio Texto SMBD Imagen SMBD Red A Red B App Video SMBD

Arquitectura de las BD Multimedia BD Distribuidas y Multimedia Servidores de BDM Librerías Cliente ATU Servidor de la Información Multimedia Integrada Motor de Consultas Distribuidas Manejador de la meta-data multimedia Manejador del Directorio Servidor de Bases de Datos Multimedia Librerías Meta-Data SMBD Texto Video Audio Imagen

Tipos de BD Multimedia BD Relacionales y Multimedia BD Objeto Relacional y Multimedia BD Orientadas a Objetos y Multimedia Relational Databases and Multimedia Example – Access Almacena todo como tablas de primera forma normal (asegurarse que la tabla es una representación fiel de una relacion y está libre de "grupos repetitivos".) Todo los datos son atomicos y se mantienen en tablas rectangulares Los datos sólo pueden estar relacionados si se encuentran en una o en dos registros conectados por un valor común (clave foranea) Los registros se identifica sólo por el contenido Como usarlo: Tipos de dominio para objetos de gran tamaño, utilizando un tipo de cadena de nombres de archivo, tipos de archivos extras. Object Relational Databases and Multimedia Example – Oracle son fundamentalmente las relaciones, pero no estan en Primera forma normal los valores en las celdas puede ser referencias a objetos , o directamente valores atómicos Nuevos tipos pueden ser definidos. Como usalro: clases especialmente diseñadas para multimedia. Object Oriented Databases and Multimedia Example – Jasmine Guarda todo en clases de objetos Se mantienen todos los datos como componentes de los objetos (como las variables de Java) Los datos estan relacionados con el objeto por referencia el conjunto de clases es extensible por lo que puede libremente crear dominios Como usarlo: objetos especialmente diseñados para multimedia.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. Modo Paradigmático. (Búsqueda por Similitud) La tapa del lado de la moneda, es que a diferencia de no datos multimedia almacenados en bases de datos relacionales, datos multimedia no puede ser fácilmente indexado, recuperados o clasificados, excepto por medio de marcadores sociales y el ranking de calificación, por los seres humanos reales. Esto es posible gracias a los métodos de recuperación de metadatos, que se conocen como etiquetas, y de marcado. Esta es la razón por la que usted puede buscar para perros, como ejemplo, y una imagen aparece sobre la base de su texto los términos de búsqueda.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. FindType(Obj) FindType(iml.gif) = gif. FindType(moviel.mpg) = mpg.  FindType(Obj): Esta función toma un objeto multimedia Obj como entrada, y retorna el tipo de salida del objeto. Por ejemplo, FindType(iml.gif) = gif. FindType(moviel.mpg) = mpg.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. FindObjWithFeature(f) FindObjWithFeature(jennifer) FindObjWithFeature(f): Esta función toma una caracteristica f como entrada y lo retorna como salida el conjunto de objetos multimedia que tengan esa característica, Por ejemplo: FindObjWithFeature(john)={iml.gif,im2.gif,im3.gif,videol.mpg:[1,5]}. FindObjWithFeature(mary)= {videol.mpg:[1,5],videol.mpg:[15,50]}.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. FindObjWithFeatureandAttr(f,a,v) FindObjWithFeatureandAttr(James Bond, traje, negro) FindObjWithFeatureandAttr(f,a,v): Esta función toma como entrada una característica f, un nombre de atributo a asociado a esa característica, y el valor v. Este retorna como salida, todos los objetos obj que tengan la característica de este tipo y el valor del atributo a en el objeto obj es v, por ejemplo: FindObjWithFeatureandAttr(Big Spender,suit,blue): Esta consulta encuentra todos los objetos multimedia en donde Big Spencer aparezca con un traje de vestir azul.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. FindFeaturesinObj(Obj) indFeaturesinObj (iml.jpeg) Angelina Brad Iml.jpeg

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. FindFeaturesandAttrinObj(Obj) FindFeaturesandAttrinObj(iml.gif) FindFeaturesinObj(Obj) Esta consulta le pide a encontrar todas las características que se producen dentro de un determinado objeto multimedia. Devuelve como salida, el conjunto de todas estas características. FindFecaturesandAttrinObj(Obj): Igual que la anterior pero devuelve todos loas meta-datos.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. Ejemplos: SELECT M FROM smds source1 M WHERE(FindType(M)=Video OR FindType(M)=Image) AND M IN FindObjWithFeature(Big Spender) AND M IN FindObjWithFeature(Jan e Shady); SMDS-SQL Servicio de datos conmutado multimegabits The FROM statement may contain entries of the form <media> <source> <M> Dice que solo objetos-media asociados con el nombre tipo multimedia y nombre de las fuentes de datos han de considerarse en el tratamiento de la consulta, y que H es una variable que van más de los medios de comunicación los objetos. Encuentra todas los objetos imagenes/videos que contenga ambos Jane Shady y Big Spencer.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Método de Recuperación por Metadatos. Ejemplos: SELECT M FROM smds source1 M WHERE FindType(M)=Video OR FindType(M)=Image) AND M IN FindObjWithFeatureandA ttr(Big Spender, suit, purple); Encuentra todas los objetos imagenes/videos que contengan a Big Spencer usando un traje de vestir morado.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Modo Paradigmático. (Búsqueda por Similitud) Ejemplo: Determinar si una persona está registrada o no en el sistema usando su huella digital. Se utilizará un lector de huellas digitales para escanear y digitalizar la huella (en una imagen). Las huellas digitales estarán almacenadas en una BD.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Modo Paradigmático. (Búsqueda por Similitud) Ejemplo: ¿Pueden ser dos lecturas de la huella digital (incluso de la misma persona) exactamente iguales? Es improbable que suceda eso. Sólo basta con que 1 bit de ambas imágenes sea distinto para que dejen de ser iguales. Búsqueda exacta no es útil para resolver el problema. Sin embargo, ambas huellas deberían ser parecidas.

Tipo de Búsquedas en BD Multimedia Modo Paradigmático. (Búsqueda por Similitud) Ejemplo: ¿Cómo se pueden comparar dos huellas digitales? Fijarse en características importantes de la huella.

Diferencias de las BD Multimedia • El contenido de datos multimedia es a menudo capturado con diferentes técnicas (por ejemplo, de procesamiento de imagen) que pueden ser poco fiables. • Preguntas planteadas por el usuario en bases de datos multimedia a menudo no pueden volver con una respuesta textual. • Los datos multimedia son de gran tamaño y afectan el almacenamiento, la recuperación y transmisión de los mismos. Diferencia de las Bases de Datos Multimedia. •El contenido de datos multimedia es a menudo capturado con diferentes técnicas (por ejemplo, de procesamiento de imagen) que pueden ser poco fiables. Técnicas de procesamiento multimedia necesitan ser capaces de manejar diferentes formas de capturar el contenido incluyendo los medios automatizados y / o métodos manuales. •Preguntas planteadas por el usuario en bases de datos multimedia a menudo no pueden volver con una respuesta textual. Por el contrario, la respuesta a una pregunta puede ser una compleja presentación multimedia que el usuario pueda buscar en su tiempo libre. Nuestro marco de trabajo muestra cómo las consultas a bases de datos multimedia se pueden utilizar para generar presentaciones multimedia que se ajusten a las consultas de los usuarios, un factor que es exclusivo de nuestro marco de trabajo. •Los datos multimedia son de gran tamaño y afectan el almacenamiento, la recuperación y transmisión de los mismos. •En el caso de las bases de datos de audio y video, el tiempo para recuperar dicha información puede ser critico (vídeo bajo demanda). •Características automáticas de extracción e indexación: en las bases de datos de usuarios convencionales se presenta explícitamente los valores de los atributos de los objetos insertados en la base de datos. A diferencia, de las herramientas avanzadas de procesamiento de imágenes y herramientas de reconocimiento de patrones para imágenes, para extraer las distintas características y el contenido de los objetos multimedia. Como el tamaño de los datos es muy grande, necesitamos estructuras de datos especiales para el almacenamiento y la indexación.

Casos de Estudio

Conclusiones