Oracle处理多媒体信息的原理及展望

  来源：赛迪网技术社区    作者：shanyuan

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：

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。