Review II: done.

Grafik "Bereich" ausgetauscht

Acronyme, Absätzte, Wordanführungszeichen done.

@ Prof. Kosch: Bessere Überschrift für "Bereich" done.

Review von Prof. Kosch eingearbeitet

Schlechte Farben in letzter Graphik done.

Unbekannte Character gecheckt.

Link auf LU MPEG-7 Modul 5 done.

Allgemeine Informationen über MPEG-7 und seine Entwicklung

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Kurze Wiederholung von MPEG-7

Neuer Standard der Moving Picture Experts Group (03/06 2002) MPEG31-7 ist eine Inhaltsbeschreibung und ein neuer Kompressions-Standard mit maximaler Inhaltserreichbarkeit

• Standardisierung von Metadaten für Multimedia Inhalte und Retrieval
  • einschließlich Bilder, Graphiken, Audio, Sprache, Video und zusammengesetzte Information
  • Handelt von technischen Merkmalen (z.B. Farbe, Form, Bewegung), und auch inhaltlichen Merkmalen (z.B. Gesichtsausdrücke)
  • aber, standardisiert nur was notwendig ist, um die Beschreibung des Inhalts an verschiedene Benutzer und Anwendungsdomänen anzupassen
• sehr wichtig für Multimedia Datenbanken

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Generelle Organisation

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Bereich

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Hauptelemente

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Konzeptuelles Modell

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Kurze Wiederholung von MPEG-7

Nach einer Übersicht über die Strukturen von MPEG31-7 soll in dieser LU vor allem auf die Bedeutung von MPEG31-7 für MMDBMS447 eingegangen werden.

Die Moving Picture Experts Group ist eine Gruppe von Experten, die sich mit der Standardisierung von Kodierungsformaten für digitales Audio und Video beschäftigt.
Im Gegensatz zu den Standards MPEG31-1 bis MPEG31-4, deren Hauptaufgabe es war, die Möglichkeiten der Audio- und Videokompression zu erweitern und zu vereinheitlichen, wollte man mit MPEG31-7 eine Basis schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, verschiedene Arten von multimedialen Daten (Video, Audio, Bilder) durch das Verwenden eines einheitlichen Standards zu beschreiben. MPEG31-7 sollte keinen der vorhergehenden MPEG31-Standards ersetzen, sondern diese lediglich um Funktionalitäten erweitern. Das bedeutet, dass die "alten" MPEG31 Standards die (Video/Audio-) Daten, durch ihre Formate, zur Verfügung stellen, während MPEG31-7 für die zusätzlichen Beschreibungen sorgt, mit deren Hilfe der Nutzer gesuchte Informationen in diesen Daten, oder die Daten selbst, findet.

Die Standardisierung ist deswegen, auf das Nötigste eingegrenzt, da MPEG31-7 so viele Applikationen wie möglich unterstützen will. Daher wurden die Anforderungen durch eine Analyse vieler potentieller Anwendungsdomänen von MPEG31-7 ermittelt.

Weitere Informationen zu MPEG-7 finden sich auch in MPEG-7 Systems und MPEG-7 eXperimentation Model.

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Die Entstehung von MPEG31-7 erstreckte sich über folgende vier grob voneinander getrennte Zeitphasen und ist vergleichbar mit der Entwicklung vorangegangener MPEG31 Standards: Definitionsphase, Vergleichsphase, Zusammenführungsphase und schließlich Verabschiedungsphase.

In der ersten Phase wurden die Ziele und die für die Verwirklichung der Ziele notwendigen Anforderungen an den neuen Standard definiert. Danach arbeiteten verschiedene, voneinander getrennte Arbeitsgruppen an Lösungen zur Realisierung der gestellten Anforderungen. Diese Arbeitsgruppen bestanden unter anderem aus Spezialisten aus dem Umfeld von Rundfunkanstalten, Herstellern von Unterhaltungselektronik, Produzenten aus den Bereichen Film und Musik, Verlagen und Rechteverwertungsgesellschaften.

Am Ende dieses Prozesses stand ein so genannter Call for Proposals (CfP408), in dem alle teilnehmenden Gruppen ihre Lösungsvorschläge einreichen konnten. Diese wurden anschließend untereinander auf ihre Realisierbarkeit hin von der Moving Picture Experts Group verglichen. An die 60 verschiedene Entwicklungsgruppen reichten annähernd 400 Vorschläge zur Entwicklung von MPEG31-7 ein.

Die besten Vorschläge wurden in der nächsten Phase in ein gemeinsames Arbeitsmodell namens eXperimentation Model (XM409) und einem Working Draft (WD410) zusammengefasst. Das erklärte Ziel war die Definition der am besten geeigneten Methoden zur Erreichung der an den Standard gestellten Anforderungen. Ständige Verbesserungen und Erweiterungen dieses Modells führten schließlich zur Erreichung des Committe Draft (CD411) Status. Nach weiteren Evaluierungen führte dieser Prozess schließlich über das Final Committee Draft (FCD412) und das Final Draft International Standard (FDIS413) zur Verabschiedung von MPEG31-7 als Internation Standard (IS414) im September 2001.

Generelle Organisation

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Wie die Graphik zeigt, wurden MPEG31-7 Methoden und Werkzeuge in acht Teile gruppiert:

Auf der rechten Seite befinden sich die Bestandteile, die für die Beschreibung und Verteilung gestaltet wurden. Die Data Definition Language (DDL415) ist eine Sprache zur Definition der Syntax der MPEG31-7 Beschreibungstools aber auch für die Definition neuer Beschreibungsschemen. Für Video und Audio gibt es getrennte Beschreibungsteile, die jeweils die Beschreibungstools für Audio bzw. Video Beschreibung enthalten. Diese Beschreibungen sind auf einer eher niedrigen Abstraktionsebene und befassen sich mit z.B. Farbe, Form (Video) oder Geschwindigkeit, Takt (Audio). MPEG31-7 Multimedia Description Schemes (MDS416) enthalten die Beschreibungstools, die allgemeine Eigenschaften und Multimedia Beschreibungen behandeln. MDS behandelt die Modellierung der high-level Eigenschaften und ermöglicht die Abbildung von semantischen Inhalten, was durchaus auch auf einer abstrakten Ebene geschehen kann. MPEG31-7 Systeme sind für die Binärkodierung, die Verteilung und die Endarchitektur zuständig.

Auf der linken Seite befinden sich die Teile 6 bis 8. Während der Entwicklung der MPEG31-7 Standardisierung wurden einige Tools für Deskriptoren und Beschreibungsschemen entwickelt. Diese Softwaresammlung ist ein Teil des Standards und als Referenz Software öffentlich zugänglich. Die Konformitätsprüfung beinhaltet Richtlinien und Prozeduren für die Prüfung von MPEG31-7 Implementierungen. Teil 8 behandelt die Extraktion von Beschreibungen und den Gebrauch von Beschreibungstools.

Bereich

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Die Graphik zeigt, dass MPEG31-7 eine Verbindung zwischen der Generierung und der Konsumierung der Daten darstellt. Hier sieht man auch, dass die Standardisierung durch MPEG31-7 abgegrenzt zur Extraktion und zur Suchmaschie arbeitet. Die Eigenschafts-Extraktion wurde nicht in die Standardisierung aufgenommen um konkurrierende Technologien zu ermöglichen, gleichzeitig wollte man die erwarteten Verbesserungen in diesem Bereich nicht behindern. Auch die Suchmaschinen wurden nicht integriert, da auch hier durch die Eigenständigkeit bessere Ergebnisse erzielt werden könnten.

Hauptelemente

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Der MPEG31-7 Bereich umfasst Beschreibungstools (Deskriptoren und Beschreibungsschemen) und die Data Definition Language.

Die Deskriptoren (Ds) definieren die Syntax und die Semantik jeder Eigenschaft (Metadaten Element). Beschreibungsschemen (DSs - description schemes) spezifizieren die Struktur und die Semantik der Beziehungen zwischen den Komponenten. Die Data Definition Language (DDL415) ermöglicht eine Definition der Beschreibungstools und unterstützt die Strukturierung von Ds in DSs. Die DDL415 erlaubt außerdem Erweiterungen, speziell für eigene DSs aber auch Ds.

Das Klassifizierungsschema definiert eine Liste von typischen Begriffen, die zusammen mit ihrer Bedeutung in vielen Applikationen genutzt werden. Es erlaubt beispielsweise eine standardisierte Definition für ein Dateiformat. Meist werden die Beschreibungstools mit Hilfe der DDL415 in ein textuelles Format übergeleitet. Dieses kann dann, in Binärcode umgewandelt, gespeichert und verteilt werden.

Konzeptuelles Modell

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Die Graphik zeigt die Beziehung zwischen dem konzeptuellen Modell, der Data Definition Language (DDL415) und die Beschreibungsschemen und Deskriptoren.

Für die Beschreibung im MPEG31-7 Format muss man zwei Dinge beachten: Das konzeptuelle Modell, abgeleitet von den MPEG31-7 Anforderungen und der Modell Implementierung, welches zu den Inhaltsbeschreibungen und zum Format der Deskriptoren bzw. Beschreibungsschemen in die MPEG31-7 DDL415 führt.

MPEG-7 und Multimedia Datenbanken

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Einleitung

• MPEG31-7 ist für Multimedia Datenbanken sehr wichtig, da es als konzeptionelles Multimedia Datenmodell für ein Multimedia Datenbank Schema genutzt werden kann.
• Der Gebrauch von XML nativen Datenbanken für MPEG31-7 ist nicht geeignet, da sie ähnliche Abfragen nicht verwalten können (z.B. Wie spezifiziert man in XPATH: "Gib mir alle Bilder aus, die dem Beispielbild ähneln").
• Die Verwendung von Objekt-relationalen Datenbanken mit XML-Schema Unterstützung ist besser geeignet, z.B. Oracle XMLDB
• Es ist notwendig MPEG31-7 Teilmengen zu definieren, um mit Einzel-Mediadatentypen (wie Video, Audio, etc.) zurechtzukommen.

MPEG-7 Bereich innerhalb MMDBMS

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Einleitung

Der MPEG31-7 Standard findet seine Anwendung als konzeptionelles Multimedia Datenmodell für das Schema einer Multimedia Datenbank.
XML20 Datenbanken sind als Basis für die Verarbeitung von MPEG31-7 nicht geeignet, da Ähnlichkeitsabfragen nicht unterstützt werden. In der Sprache XPATH, die zur Adressierung von Teilen eines XML-Dokuments dient, ist z.B. folgende Abfrage nicht möglich: "Gib alle Bilder aus, die dem Beispielbild ähnlich sind".
Objekt-relationale Datenbanken mit einem XML-Schema sind hingegen eher geeignet, z.B. Oracle XMLDB. Bei der Übersetzung der MPEG31-7 DDL415 in ein OR-Datenbankschema können jedoch Probleme mit der Vererbung auftreten. Oracle hat z.B. Probleme mit mehrstufigen und umfangreichen Hierarchien in MPEG31-7.

Es besteht auch die Notwendigkeit MPEG31-7 Teilmengen zu definieren, um mit Einzel-Mediadaten, wie Audio, Video, etc., zurechtzukommen.

MPEG-7 Bereich innerhalb MMDBMS

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Die Abbildung zeigt einen möglichen Einsatz von MPEG31-7 in einem MMDBMS. Bei der Signaturextraktion werden low-level und high-level Eigenschaften gewonnen. Die Extraktion der low-level Eigenschaften, wie Farbe oder Form, wird im allgemeinen automatisch durchgeführt, semantische Inhalte (high-level, z.B: Name der Person) werden meist manuell erfasst. Die AV-Beschreibung werden anschließend gespeichert.

Dann gibt es zwei verschiedene Szenarien - Push oder Pull:
Betrachten wir zunächst einmal das Pull Szenario: Client-Applikationen übermitteln eine Abfrage zum Beschreibungs-Repository. Diese erhalten dann eine Reihe von Ergebnisbeschreibungen.
Bei einem Push Szenario selektiert ein Filter einige der verfügbaren Beschreibungen. Diese werden bei der Übermittlung kodiert und es werden die zuvor programmierten Schritte dann ausgeführt (z.B. Aufnahme des beschriebenen Streams).

In beiden Szenarios bearbeiten alle Module in MPEG31-7 kodierte Beschreibungen, aber nur an den angezeigten Konformitätspunkten ist es notwendig, MPEG31-7 konforme Daten zu haben. Diese Punkte dienen als Interface zwischen dem Informations-Server und dem Informations-Kunden.

Bibliographie

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Auto

Kos03

Mar03