Format independence provision of audio and video data in multimedia database management systems [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Maciej Suchomski

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• Publié par: friedrich-alexander-universitat_erlangen-nurnberg
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 14
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

FORMAT INDEPENDENCE PROVISION OF
AUDIO AND VIDEO DATA IN MULTIMEDIA
DATABASE MANAGEMENT SYSTEMS




Der Technischen Fakultät der
Universität Erlangen-Nürnberg



zur Erlangung des Grades


D O K T O R – I N G E N I E U R







vorgelegt von

Maciej Suchomski







Erlangen – 2008



































Als Dissertation genehmigt von
der Technischen Fakultät der
Universität Erlangen-Nürnberg

Tag der Einreichung: 13.05.2008
Tag der Promotion: 31.10.2008

Dekan: Prof. Dr.-Ing. habil. Johannes Huber

Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Meyer-Wegener, Vizepräsident der FAU
Prof. Dr. Andreas Henrich


BEREITSTELLUNG DER
FORMATUNABHÄNGIGKEIT VON
AUDIO- UND VIDEODATEN IN
MULTIMEDIALEN
DATENBANKVERWALTUNGSSYSTEMEN




Der Technischen Fakultät der
Universität Erlangen-Nürnberg



zur Erlangung des Grades


D O K T O R – I N G E N I E U R







vorgelegt von

Maciej Suchomski







Erlangen – 2008


































Als Dissertation genehmigt von
der Technischen Fakultät der
Universität Erlangen-Nürnberg

Tag der Einreichung: 13.05.2008
Tag der Promotion: 31.10.2008

Dekan: Prof. Dr.-Ing. habil. Johannes Huber

Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Klaus Meyer-Wegener, Vizepräsident der FAU
Prof. Dr. Andreas Henrich











































To My Love Parents
Dla Moich Kochanych Rodziców
Abstract

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.
i Abstract




ii Kurzfassung

KURZFASSUNG
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-
iii Kurzfassung

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.
iv