Format independence provision of audio and video data in multimedia database management systems

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2008-11-28
Issue Year
2008
Authors
Suchomski, Maciej
Editor
Abstract

Seit den späten 1990er Jahren gibt es eine wahrnehmbare Revolution im Konsumverhalten von Multimediadaten, welche analog der Revolution der elektronischen Datenverarbeitung in 1980er und 1990er Jahren ist. Diese Multimediarevolution umfasst verschiedene Aspekte wie Multimediaproduktion, -speicherung und -verteilung, sie bedingt außerdem vollständig neue Lösungen auf dem Absatzmarkt für Konsumgüter wie mobile Endgeräte, digitales und Internet-Fernsehen oder Heimkinosystemen. Sie ist jedoch ebenfalls Auslöser bis dato unbekannter Probleme. Die Multimediaformatvielzahl ist einerseits ein Vorteil, auf der anderen Seite aber eines dieser Probleme, da jeder Verbraucher die Daten in einem spezifischen Format „verstehen“ muss, um sie konsumieren zu können. Andererseits sind die Datenbankverwaltungssysteme aber auch dafür verantwortlich, dass die Daten unabhängig von Format- und Speichereigenschaften für die Verbraucher und für die Anwendungen zur Verfügung stehen. Im Falle der Multimediadaten jedoch haben die MMDBVSe die Datenunabhängigkeit wegen der Komplexität „im Übersetzungsprozess“ nicht zur Verfügung stellen können, insbesondere wenn es sich um kontinuierliche Datenströme wie Audiodaten und Videodaten handelt. Es gibt viele Gründe solcher Phänomene, die Zeiteigenschaften von den kontinuierlichen Daten (die Verarbeitung entsprechend der Funktionskorrektheit aber auch entsprechend der Zeitkorrektheit), die Komplexität der Umwandlungsalgorithmen (insbesondere jene der Kompression) und die Anforderungen an die Verarbeitungsressourcen, die in der Zeit schwanken (wegen der Inhaltsabhängigkeit), die daher anspruchsvolle Ressourcenzuweisungsalgorithmen erforderlich machen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf einen Vorschlag des Begriffsmodells der Echtzeitumwandlungsarchitektur der Audio- und Videodaten (RETAVIC), um vorhandene Probleme im Multimediaformat-Übersetzungsprozess zu mindern und somit die Bereitstellung der Formatunabhängigkeit von Audio- und Videodaten zu erlauben. Die Datenverarbeitung innerhalb der RETAVIC-Architektur ist in vier Phasen unterteilt worden: Erfassung, Analyse, Speicherung und Anlieferung. Die Haupthypothese ist die metadaten-bezogene Echtzeittranskodierung in der Anlieferungsphase, in der die qualitätsanpassungsfähige Decodierung und Enkodierung mit dem Einsatz des „Hard-Real-Time Adaptive (Hart-Echtzeit-Adaptiv-)-Modells“ auftritt. Außerdem ist das „Layered Lossless Video Format“ (Geschichtetes Verlustfreies Videoformat) innerhalb dieses Projektes implementiert worden, eine Analyse der Formatunabhängigkeitsansätze sowie der -unterstützung in den gegenwärtigen Multimedia-Managementsystemen wurde geführt. Die prototypische Echtzeit-Implementierung der kritischen Teile der Transkodierungskette für Video ermöglicht die funktionale, quantitative und qualitative Auswertung.

Abstract

Since late 90s there is a noticeable revolution in the consumption of multimedia data being analogical to the electronic data processing revolution in 80s and 90s. The multimedia revolution covers different aspects such as multimedia production, storage, and delivery, but as well triggers completely new solutions on consumer market such as multifunction handheld devices, digital and internet TV, or home cinemas. It brings however also new problems. The multimedia format variety is on one hand an advantage but on the other one of the problems, since every consumer has to understand the data in a specific format in order to consume them. On the other hand, the database management systems have been responsible for providing the data to the consumers and applications regardless the format and storage characteristics. However in case of multimedia data, the MMDBMSes have failed to provide data independence due to complexity in “translation process”, especially when considering continuous data such as audio and video. There are many reasons of such situation: the time characteristic of the continuous data (processing according to functional correctness but also to time correctness), the complexity of conversion algorithms (especially compression), and the demand of processing resources varying in time (due to the dependence on content) thus requiring sophisticated resource allocation algorithms. This work focuses on a proposal of the conceptual model of the real-time audio-video conversion (RETAVIC) architecture in order to diminish existing problems in the multimedia format translation process, and thus, to allow the format independence provision of audio and video data. The data processing within the RETAVIC architecture has been divided in four phases: capturing, analysis, storage and delivery. The key assumption is the meta-data-based real-time transcoding in the delivery phase, where quality-adaptive decoding and encoding employing Hard-Real-Time Adaptive model occurs. Besides, the Layered Lossless Video format (LLV1) has been implemented within this project and the analysis of format independence approaches and support in current multimedia management systems has been conducted. The prototypical real-time implementation of the critical parts of the transcoding chain for video provides the functional, quantitative and qualitative evaluation.

DOI
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