1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



NGUYỄN THỊ KHÁNH


THU THẬP VÀ TỔ CHỨC CÁC ĐOẠN
VIDEO CLIP
NHẰM PHÁT HUY TRÍ TUỆ CHO HỌC SINH
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN




HÀ NỘI - 2013


2

3
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



NGUYỄN THỊ KHÁNH

THU THẬP VÀ TỔ CHỨC CÁC ĐOẠN
VIDEO CLIP
NHẰM PHÁT HUY TRÍ TUỆ CHO HỌC
SINH
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG


Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60480104


LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐỖ TRUNG TUẤN



7
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
LỜI CẢM ƠN 6
MỤC LỤC 7

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 10
DANH MỤC HÌNH VẼ 11
MỞ ĐẦU 13
1. Lí do chọn đề tài 13
2. Cấu trúc luận văn 15
Chƣơng 1: DỮ LIỆU ĐA PHƢƠNG TIỆN VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐA
PHƢƠNG TIỆN 16
1.1. Dữ liệu đa phƣơng tiện 16
1.1.1. Văn bản 16
1.1.2. Đồ họa 16
1.1.3. Hình ảnh 18
1.1.4. Các hình động 19
1.1.5. Âm thanh 19
1.1.6. Video 19
1.2. Dữ liệu hình động 20
1.3. Cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện 21
1.3.1 Nguyên lí tự trị 21
1.3.2 Nguyên lí đồng nhất 22
1.3.3 Nguyên lí lai ghép 23
1.4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện 24
1.4.1 Mục đích của MDBMS 25
1.4.2. Các yêu cầu của một MDBMS 26
1.4.3 Các vấn đề của MDBMS 27
1.5. Chỉ mục trong cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện 28
1.6.Tìm kiếm dữ liệu đa phƣơng tiện 29
1.6.1 Hệ thống truy xuất thông tin (IR) 29
1.6.2 Hệ thống truy xuất thông tin đa phương tiện MIRS 30


8

1.7. Kết luận chƣơng 1 34
Chƣơng 2: VAI TRÒ CỦA ĐA PHƢƠNG TIỆN ĐỐI VỚI HỌC SINH 35
2.1 Nhu cầu phát triển trí tuệ học sinh 35
2.1.1 Khái niệm trí tuệ và phát triển trí tuệ 35
2.1.2. Lí do cần phát triển trí tuệ học sinh 39
2.2.Đa phƣơng tiện đối với phát huy năng lực sáng tạo của học sinh 41
2.2.1.Nhìn nhận sự kiện 42
2.2.2 Lí giải hiện tượng 44
2.2.3. Đề xuất các biện pháp xử lí 46
2.3.Vai trò của hình động trong dạy học 48
2.3.1 Chức năng thông báo, minh họa, giải thích, hay mô tả thông tin 49
2.3.2 Chức năng tổ chức, tiến hành các hoạt động 49
2.3.3 Chức năng giải trí, gây hứng thú cho người học 51
2.4. Các yếu tố hình động góp phần phát triển trí tuệ 51
2.4.1 Hình ảnh trực quan 51
2.4.2 Sự chuyển động 52
2.4.3 Yếu tố nhịp điệu 53
2.4.4 Âm nhạc 53
2.5. Kết luận chƣơng 2 54
Chƣơng 3: THỬ NGHIỆM CƠ SỞ DỮ LIỆU VIDEO 56
3.1. Các đoạn video giúp nâng cao năng lực sáng tạo 56
3.1.1. Các đoạn video liên quan tới nội dung bài học 56
3.1.2 Các đoạn phim khoa học, khám phá, các hiện tượng tự nhiên,
các vấn đề xã hội 57
3.1.3. Các đoạn video clip giúp phát triển trí tuệ học sinh 58
3.2. Dữ liệu video trong cơ sở dữ liệu video 59
3.2.1 Yêu cầu về dữ liệu video 59
3.2.2. Mã hóa tệp video 62
3.2.3. Nguồn thu thập dữ liệu video 63
3.3. Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu video 64



9
3.3.1 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL SERVER 64
3.3.2 Tổ chức CSDL video 65
3.3.3 Thiết kế CSDL video 67
3.4 Hệ thống tìm kiếm video dành cho học sinh 71
3.4.1 Các chức năng cơ bản của hệ thống 71
3.4.2 Phân tích hệ thống 73
3.4.3 Cài đặt hệ thống 78
3.4.4 Một số giao diện chính của hệ thống 78
3.5. Kết luận chƣơng 3 80
KẾT LUẬN 81
1. Những kết quả đạt được của luận văn 81
2. Công việc tiếp theo 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
Tài liệu tham khảo tiếng Việt 83
Tài liệu tham khảo tiếng Anh 83










10
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT
Từ viết tắt
Ý nghĩa
1
Admin
Người quản trị hệ thống
2
CSDL
Cơ sở dữ liệu
3
DBMS
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
4
EI
Thông minh cảm xúc
5
IQ
Chỉ số thông minh
6
IR
Hệ thống truy xuất dữ liệu
7
MDBMS
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phương tiện
8
MIRS
Hệ thống truy xuất dữ liệu đa phương tiện
9
Multimedia
Đa phương tiện










11
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình1.1. Tranh “kẽ nứt” của Irina Minaeva 17
Hình 1.2. Ảnh minh họa con trâu 2009 17
Hình1.3. Bức vẽ kĩ thuật 18
Hình 1.4. Số hóa hình ảnh 3 chiều 21
Hình 1.5. Hình mô tả nguyên lí tự trị 22
Hình 1.6. Hình mô tả nguyên lí đồng nhất 22
Hình 1.7. Hình mô tả nguyên lí lai ghép 23
Hình 1.8. Kiến trúc bậc cao của một MDBMS đáp ứng các yêu cầu cho dữ
liệu đa phương tiện 26
Hình 1.9. Một mẫu truy xuất thông tin tổng quát 31
Hình 2.1. Sơ đồ đa trí thông minh của Howard Gardner 36
Hình 2.2. Video clip minh hoạ sự phân chia tế bào có phụ đề tiếng Việt 43
và thuyết minh bằng tiếng Anh 43
Hình 2.3. Video minh họa một bản vẽ kĩ thuật 45
Hình 2.4. Video minh họa việc sử dụng video trong một giờ học tiếng Anh
46
Hình 3.1. Video minh họa phản ứng oxi hóa khử 56
Hình 3.2. Video clip giới thiệu tác phẩm: “Người lái đò sông Đà” 57
Hình 3.3. Video về hiện tượng núi lửa 57

Hình 3.4. Phim khoa học khám phá vũ trụ 57
Hình 3.5. Đoạn video clip “hãy giữ lấy môi trường của chúng ta” 58
Hình 3.6. Video clip Baby Einstein – McDonald 58
Hình 3.7. Trò chơi logic 3D nối hai ô cùng màu 58


12
Hình 3.8. Trò chơi tháp Hà Nội 59
Hình 3.9. Video có độ sâu màu 16 bit 61
Hình 3.10. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server 2008 64
Hình 3.11. Sơ đồ ER đối với CSDL video 68
Hình 3.12 Sử dụng SQL Server 2008 để tạo CSDL video 69
Hình 3.13. Lược đồ quan hệ trong CSDL video 70
Hình 3.14. Bảng dữ liệu video 70
Hình 3.15. Bảng dữ liệu thể loại video 71
Hình 3.16. Dữ liệu người dùng 71
Hình 3.17. Quy trình người dùng tìm kiếm video 73
Hình 3.18. Biểu đồ ca sử dụng 75
Hình 3.19. Form đăng nhập vào hệ thống 78
Hình 3.20. Giao diện tìm kiếm video dành cho giáo viên và học sinh 79
Hình 3.21. Thông báo tải đoạn video thành công 79
Hình 3.22. Giao diện dành cho người quản trị cập nhật thể loại video 79
Hình 3.23. Giao diện dành cho người quản trị cập nhật danh sách video 80



13
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong những thập kỷ gần đây, cùng với việc đổi mới mục tiêu và nội dung

dạy học, vấn đề đổi mới phương pháp dạy học theo tư tưởng hướng vào người
học được đặt ra một cách cấp thiết.
Là một giáo viên trực tiếp giảng dạy, qua thực tế tôi thấy việc đổi mới
phương pháp dạy học để có được hoạt động học tập chủ động tích cực, sáng tạo
của học sinh, thầy dạy học lấy học sinh làm trung tâm trong học tập sẽ đem lại
hứng thú cho cả thầy lẫn trò. Học trò được bộc lộ bản thân, được đánh giá ở
nhiều khía cạnh, như vậy thầy sẽ hiểu được thực chất về trò để từ đó có phương
pháp dạy học thích hợp nhằm đem lại hiệu quả cao trong dạy học. Mặt khác,
chính sự đổi mới phương pháp sẽ giúp học sinh chủ động chiếm lĩnh tri thức, tạo
cho các học sinh có nề nếp làm việc khoa học và tự tin trong học tập.
Nói về vấn đề này, Nghị quyết Trung ương II (khóa 8) đã khẳng định
“phải đổi mới phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một
chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học, từng bước áp dụng
các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm
bảo điều kiện và thời gian tự học cho học sinh".
Định hướng trên đã trở thành tinh thần cơ bản của đổi mới phương pháp
dạy học trong các bậc học, nhất là ở bậc học trung học phổ thông. Đó là đề cao
vai trò chủ động, tích cực của học sinh trong hoạt động nhận thức, cảm thụ và
lĩnh hội tri thức; và nêu cao tầm quan trọng của việc ứng dụng các phương tiện,
công nghệ vào việc giảng dạy kiến thức, kỹ năng cho học sinh. Giáo viên không
còn chỉ dạy học theo cách đọc chép truyền thống, không giảng lý thuyết xuông,
mà còn biết vận dụng khoa học công nghệ vào giảng dạy, giúp học sinh nhận
biết và cảm thụ vấn đề bằng trực giác, làm tăng cường khả năng nhận thức, kích
thích hơn nữa sự phát triển trí tuệ của các em học sinh. Với sự trợ giúp của các
phương tiện khoa học kĩ thuật và công nghệ, giáo viên là người có vai trò tổ
chức, hướng dẫn học sinh tự tìm tòi, khám phá vấn đề để hiểu, cảm nhận, vận
dụng các kiến thức, kỹ năng được học đúng hướng, và bộc lộ sự hiểu, cảm ấy
bằng ngôn ngữ và tình cảm của lứa tuổi mình.
Bên cạnh đó, học sinh ở trường Trung học phổ thông có những đặc điểm
tâm sinh lý mà người giáo viên phải luôn chú ý. Đó là nguyện vọng có được vị

trí mới trong quan hệ với người lớn, có tính tự lập cao, có sự tự do trong hành
động, và nhất là đây cũng là thời điểm hợp lý để các em có thể tự tìm hiểu, cảm


14
nhận và lĩnh hội tri thức thông qua sự hướng dẫn, điều khiển của giáo viên. Điều
này tạo nên ưu điểm lớn của tuổi thiếu niên là sự sẵn sàng của các em đối với
mọi hoạt động, mọi hình thức giáo dục học tập. Học sinh dễ bị cuốn hút vào các
hình thức hoạt động tự lập, và những tài liệu học mới mẻ, phức tạp, muốn phát
huy và khẳng định khả năng của mình trong các hoạt động nhận thức. Học sinh
không còn thích ngồi nghe những lời giải thích tỉ mỉ mà chờ đợi những cách tiếp
cận tri thức mới thông qua những hình thức truyền đạt kiến thức khác nhau của
giáo viên, thích được chủ động tích cực tham gia vào bài giảng. Chính vì thế,
việc phát huy tính tích cực của học sinh trong học tập được xem như là một
nguyên tắc dạy học đảm bảo chất lượng và hiệu quả. Từ đó, trí tuệ của các em sẽ
được phát huy một cách tốt nhất. Muốn phát huy được tính tích cực, chủ động
sáng tạo ở học sinh trong học tập đòi hỏi giáo viên phải có những phương tiện
cần thiết, thiết bị dạy học thuận lợi cho học sinh thực hiện các hoạt động độc lập
và theo nhóm, hình thức lớp học được thay đổi linh hoạt, hấp dẫn với học sinh.
Mặt khác, ngày nay trẻ em được lớn lên trong môi trường truyền hình và
công nghệ thông tin thì các phương tiện truyền thông nghe nhìn đã là một phần
thiết yếu của việc dạy và học. Rất nhiều giáo viên sử dụng những đoạn video
clip là một trong những hình thức giảng dạy của họ. Nhờ sự hiện diện của
Internet băng thông rộng, các phương tiện truyền thông kỹ thuật số, video có
khả năng trở thành một nguồn tài nguyên mở vô cùng quan trọng trong lớp học.
Tài nguyên này đã, đang và tiếp tục được nghiên cứu mở rộng.
Điều gì xảy ra khi chúng ta học tập thông qua các đoạn video? Một trong
những đặc điểm rõ ràng nhất của video là khía cạnh âm thanh và hình ảnh của
nó. Con người bằng trực giác nắm bắt sức mạnh của âm thanh và hình ảnh để
chuyển tải ý nghĩa. Khi chỉ nghe, con người chỉ có thể nhớ được 10% nội

dung, nhưng khi nhìn, có thể nhớ được gấp ba lần, và khi kết hợp cả nghe và
nhìn, sự nhớ được tăng lên gấp sáu lần. Hoặc như trong một câu châm ngôn nói
rằng: "giá trị của một bức tranh bằng 1000 lần giá trị của một từ". Video clip,
tất nhiên cung cấp thông tin ở nhiều hình thức khác nhau: hình ảnh, âm thanh,
chuyển động, văn bản, Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các thông tin từ hình
ảnh, âm thanh của một đoạn video clip phù hợp đem lại những lợi ích học tập
mạnh mẽ, rất hữu ích trong việc kích thích khả năng sáng tạo, phát triển trí tuệ
cho học sinh.
Việc nghiên cứu và xây dựng một CSDL video phục vụ cho nhu cầu học
tập và giải trí của học sinh trong các trường học là một việc làm cần thiết. Nếu
việc này được thực hiện tốt sẽ mang lại nhiều lợi ích trong hoạt động giáo dục,


15
hỗ trợ đạt được mục tiêu đổi mới dạy học là lấy học sinh làm trung tâm trong
hoạt động dạy học nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh, từ đó
kích thích phát triển tư duy học sinh.
Là một giáo viên giảng dạy bộ môn tin học trong trường trung học phổ
thông, tôi hiểu được sự cần thiết có một CSDL video phục vụ công việc học tập
và giải trí trong một trường học. Do đó tôi lựa chọn luận văn với đề tài “Thu
thập và tổ chức các đoạn video clip nhằm phát huy trí tuệ cho học sinh Trung
học Phổ thông” nhằm mục đích thu thập, tìm hiểu, nghiên cứu các đoạn video
giúp phát huy trí tuệ cho học sinh, tổ chức thành một cơ sở dữ liệu video, và
bước đầu xây dựng một hệ thống tìm kiếm video đơn giản dành cho đối tượng là
giáo viên và học sinh nhằm phục vụ cho quá trình học tập và giảng dạy trong
nhà trường.
2. Cấu trúc luận văn
Với mục tiêu như đã nêu ở trên, luận văn bao gồm ba chương với nội
dung nghiên cứu như sau:
1. Chương 1: Tìm hiểu về dữ liệu đa phương tiện và cơ sở dữ liệu

đa phương tiện để làm cơ sở nền tảng giải quyết các vấn đề của
luận văn.
2. Chương 2: Nghiên cứu vai trò của đa phương tiện đối với việc dạy
và học, nhất là ảnh hưởng của đa phương tiện với việc phát huy
năng lực sáng tạo và phát triển trí tuệ của học sinh.
3. Chương 3: Thu thập, tìm hiểu và tổ chức các đoạn video phát huy
trí tuệ học sinh thành một cơ sở dữ liệu video, xây dựng hệ thống
tìm kiếm video đơn giản dành cho giáo viên và học sinh trong
trường trung học phổ thông.
Cuối cùng là phần đánh giá kết quả đã đạt được và chỉ ra hướng phát triển
tiếp theo của luận văn.



16
Chƣơng 1
DỮ LIỆU ĐA PHƢƠNG TIỆN VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU
ĐA PHƢƠNG TIỆN
1.1. Dữ liệu đa phương tiện
Đa phương tiện (xét theo nghĩa rộng) là bao gồm các phương tiện: văn
bản, hình ảnh tĩnh (vẽ, chụp), hoạt hình (hình ảnh động), âm thanh và phần mềm
có điều khiển được tích hợp trong một môi trường thông tin số.
Dữ liệu là số, văn bản, video, hình ảnh phản ánh thực tại, phục vụ cho con
người. Dữ liệu được xử lý bởi con người hoặc bằng máy tính. Trong máy tính,
dữ liệu được lưu trữ, xử lý hoặc được chuyển đến thiết bị khác.
Dữ liệu đa phương tiện có thể chia làm hai lớp: lớp dữ liệu liên tục và lớp
dữ liệu không liên tục. Dữ liệu liên tục bao gồm âm thanh, video thay đổi theo
thời gian; dữ liệu không liên tục là các dữ liệu không phụ thuộc vào thời gian
như dữ liệu văn bản (có hoặc không có cấu trúc), dữ liệu ảnh tĩnh, hoặc các đối
tượng đồ họa.

Các kiểu dữ liệu đa phương tiện thông thường bao gồm:
1. Dữ liệu văn bản
2. Đồ họa
3. Hình ảnh
4. Các hoạt hình
5. Âm thanh
6. Video
1.1.1. Văn bản
Bao gồm đầy đủ chữ, số và các ký tự được sắp xếp theo trật tự nhằm thể
hiện những ý nghĩa khác nhau. Văn bản có thể có cấu trúc hoặc không có cấu
trúc. Trong máy tính, văn bản được mã hóa bằng các bộ mã khác nhau như bộ
mã chuẩn ASCII, UNICODE,…
1.1.2. Đồ họa
Đồ họa là thể hiện nhìn thấy trên bề mặt, như trên tường, giấy in, màn
hình… Các thí dụ về đồ họa là: ảnh chụp, bức vẽ, đường nét, đồ thị, sơ đồ, trang
in, con số, kí hiệu, thiết kế hình học, bản đồ, bức vẽ kĩ thuật, minh họa… Đồ


17
họa kết hợp với văn bản, minh họa, màu sắc. Việc thiết kế đồ họa gồm việc lựa
chọn cân nhắc, sáng tạo, sắp đặt trang in trên trang tin, sách, trang quảng cáo…
 Bức vẽ. Tranh vẽ để lại dấu ấn trên bề mặt nhờ công cụ hay dùng
công cụ di chuyển trên bề mặt. Công cụ thông thường là bút chì,
bút màu, than chì… Các kĩ thuật chính là đường, hình vẽ, đường
bóng. Người ta phân biệt bức vẽ với tranh vẽ ở chỗ tranh vẽ sử
dụng màu lỏng với công cụ là chổi vẽ.

Hình1.1. Tranh “kẽ nứt” của Irina Minaeva
 Trang in. Trang in được tạo nên bằng rập bản khắc, bản sắp chữ…
trên giấy. Con người in khắc gỗ đầu tiên tại Trung Hoa, năm 105

trước Công nguyên.
 Đường nét. Đường nét là thuật ngữ dùng cho hình ảnh chỉ gồm các
đường thẳng, đường cong, mà không có hình bóng, màu sắc, để thể
hiện đối tượng 2 hay 3 chiều.
 Minh họa. Minh họa là thể hiện qua bức vẽ, tranh vẽ, ảnh chụp…
để rõ đối tượng. Mục đích của minh họa là làm sáng tỏ, trang trí
cho câu chuyện, bài thơ hay đoạn văn, cột báo. Người ta dùng minh
họa để hiển thị khuôn mặt, con số, từng bước của thao tác kĩ thuật,
liên kết các ý tưởng sáng tạo, gây cười,…

Hình 1.2. Ảnh minh họa con trâu 2009
 Đồ thị. Đồ thị là biểu đồ dạng đồ họa thể hiện bảng, cột số. Biểu
đồ được dùng để hiểu rõ hơn dữ liệu về định lượng, hay mối quan
hệ giữa các dữ liệu.


18
 Sơ đồ. Sơ đồ là dạng thể hiện đơn giản, theo cấu trúc đối với khái
niệm, ý tưởng, kiến thiết, mối quan hệ, dữ liệu thống kê,…
 Kí hiệu. Theo nghĩa cơ bản, kí hiệu là thể hiện thông dụng đối với
khái niệm hay số lượng, tức ý tưởng, đối tượng, chất lượng,… Về
bản chất, các khái niệm xuất phát từ kí hiệu.
 Bản đồ. Bản đồ là miêu tả đơn giản không gian, cho phép tìm kiếm
theo quan hệ không gian giữa các đối tượng. Thông thường bản đồ
được thể hiện theo hình 2 chiều cho không gian 3 chiều.
 Ảnh chụp. Khác nhau giữa ảnh chụp với các dạng đồ họa khác ở
chỗ người chụp ảnh ghi lại thời điểm của hiện thực. Người ta có thể
chọn trường nhìn, góc chụp, kĩ thuật ống kính,… như khía cạnh
sáng tạo.
 Bức vẽ kĩ thuật. Bức vẽ kĩ thuật là bức vẽ đáp ứng nhu cầu kĩ thuật,

về bản chất là kĩ thuật, tuân theo qui định chuẩn kĩ thuật.


Hình1.3. Bức vẽ kĩ thuật
 Đồ họa máy tính. Năm 1950, người ta bắt đầu dùng máy tính để tạo
nên hình vẽ, tạo nên hình ảnh theo đồ họa máy tính. Có hai dạng đồ
họa máy tính là đồ họa điểm ảnh và đồ họa vecto. Từ 1990, đồ họa
máy tính 3 chiều trở nên thông dụng trong trò chơi, đa phương tiện.
 Trang tin. Các trang tin sử dụng dạng file GIF để thể hiện các đồ
họa nhỏ, như dòng tiêu đề, quảng cáo, phím chọn… Đồ họa trang
tin có phần mềm trợ giúp như Adobe Photoshop, Corel Paint Shop
Pro, MS Paint.
1.1.3. Hình ảnh
Hình ảnh là các ảnh dạng thô (ảnh bitmap) hoặc ảnh vector được mã hóa
sử dụng các dạng thức chuẩn như là JPEG hoặc MPEG.


19
Ảnh bitmap (hay còn gọi là ảnh raster) sử dụng lưới các điểm ảnh (pixel)
để hiển thị ảnh. Ảnh được tạo ra bởi các thiết bị như máy ảnh kĩ thuật số, máy
quét hay các chương trình chỉnh sửa ảnh kỹ thuật số. Ảnh bitmap thường bị thay
đổi chất lượng ảnh khi kích thước của ảnh thay đổi.
Ảnh vector sử dụng các yếu tố toán học như điểm, đường thẳng, đa giác,
hình dạng. Do yếu tố toán học vector là xác định nên việc thay đổi kích thước
ảnh chỉ là thay đổi địa điểm toán học của hình ảnh đó. Do vậy chất lượng của
hình ảnh không bị ảnh hưởng khi thay đổi kích thước ảnh.
1.1.4. Các hình động
Hình động là thể hiện nhanh chuỗi hình ảnh 2D, 3D hay vị trí mô hình tạo
nên ảo ảnh về chuyển động.
1.1.5. Âm thanh

Do lan truyền vật chất ở dạng sóng đến tai người ở tần số từ 20Hz đến
20KHz. Sự kết hợp của các biên độ tạo nên sự du dương, mềm mại, trầm
bổng cho âm thanh. Âm thanh bên ngoài môi trường được thu bằng các thiết
bị thu âm ở dạng tín hiệu liên tục, sau đó được số hóa và đưa vào lưu trữ
trong máy tính dưới dạng tín hiệu số rời rạc. Nén âm thanh sử dụng chuẩn
nén PCM (pulse coded modelation) hoặc MPEG (Moving Picture Experts
Group) dùng mặt nạ nén.
1.1.6. Video
Do các video camera tạo ra. Là công nghệ ghi, xử lý các ảnh tĩnh và tái
tạo các ảnh tĩnh tạo nên chuyển động. Mỗi đoạn video bao gồm nhiều khung
hình, số khung hình xuất hiện trong một giây thể hiện tốc độ xác định. Ví dụ với
phim tốc độ thường là 24 hình trên giây; hoạt hình có thể là 12 hình trên giây;…
Nén video sử dụng các chuẩn nén MPEG, cần thực hiện đồng bộ việc nén
ảnh và nén âm thanh. Chuẩn MPEG1, MPEG2 được dùng cho CDRom và Tivi
số. Từ năm 1991 xuất hiện chuẩn nén MPEG4 cung cấp công nghệ lõi chuẩn
hóa để lưu trữ hiệu quả, truyền và xử lý dữ liệu đa phương tiện, giúp cải thiện
đáng kể khả năng nén ảnh và video. Chuẩn này thực hiện nén ảnh theo các khối
macroblock 16x16 điểm ảnh thay vì các khối 8x8 điểm ảnh như trước đây. Điều
này giúp tăng cường đáng kể khả năng nén không gian đối với các hình ảnh có
chứa nhiều khoảng lớn các điểm ảnh giống nhau. Ngoài ra chuẩn MPEG7 có
giao diện mô tả nội dung đa phương tiện.
Các đặc tính chung của dữ liệu đa phương tiện bao gồm:


20
1. Tính thiếu cấu trúc: Các dữ liệu đa phương tiện có khuynh hướng
phi cấu trúc vì vậy các tác nghiệp quản trị dữ liệu chuẩn như chỉ
số hoá, tìm kiếm nội dung, truy vấn dữ liệu thường là không áp
dụng được.
2. Tính phụ thuộc vào thời gian: Một vài kiểu dữ liệu đa phương tiện

như là video, âm thanh và hoạt hình đều phụ thuộc vào yếu tố thời
gian liên quan mật thiết đến việc lưu trữ, thao tác và mô tả chúng.
3. Có dung lượng lớn: các dữ liệu video và âm thanh thường đòi hỏi
các thiết bị lưu trữ lớn.
4. Các ứng dụng hỗ trợ: các dữ liệu phi chuẩn có thể đòi hỏi các quy
trình xử lý phức tạp như việc sử dụng các thuật toán nén dữ liệu đối
với các ứng dụng CSDL đa phương tiện.
1.2. Dữ liệu hình động
Hình động được xác định gồm nhiều hình tĩnh. Tùy theo thiết kế, có thể
chọn 30 ảnh tĩnh trong một giây thể hiện của ảnh động.
Hình động được tạo nhờ các phần mềm tạo hình động từ các hình tĩnh.
Các phương pháp tạo hình động là tạo từng khung hình tĩnh rồi ghép lại, hoặc
tạo một số khung hình chính, rồi tự động suy diễn nhờ các hiệu ứng, kĩ xảo
video; Bên cạnh đó có thể thu được hình động từ máy quay video. Cần quan tâm
đến chuẩn thể hiện video.
Thu nhận hình động là thuật ngữ dùng để mô tả quá trình ghi lại chuyển
động và chuyển các chuyển động sang mô hình số. Khi làm phim, người ta ghi
lại hành động của người, sử dụng thông tin này để làm động các mô hình số
trong hình động 3 chiều. Nhận xét về việc thu nhận hình động, người ta thấy có
ưu điểm:
 Nhanh, thời gian thực;
 Đối tượng phức tạp với chuyển động đa dạng không gây khó khăn
đột biến;
 Dễ lặp lại các thao tác phức tạp.
Tuy nhiên có vài nhược điểm:
 Cần thiết bị chuyên dụng;
 Cần phần mềm;


21

 Việc thu lại hình không dễ;
 Khó thu hình đối với đối tượng có nhiều đặc tính;
 Không ghi được các chuyển động không theo nguyên lí vật lí.

§èi t-îng thùc
CÇn t¹o ®èi
t-îng míi
M« h×nh hãa
Thu nhËn b»ng
m¸y quÐt
D÷ liÖu 3 chiÒu
Sö dông thiÕt bÞ
trùc quan
Dùng
h×nh
H×nh 2 chiÒu
H×nh 3 chiÒu
§èi t-îng
3 chiÒu
KÕt hîp víi
¸nh s¸ng, h×nh bãng

Hình 1.4. Số hóa hình ảnh 3 chiều
1.3. Cơ sở dữ liệu đa phương tiện
Một cơ sở dữ liệu đa phương tiện là tập hợp của các loại dữ liệu đa
phương tiện như văn bản, hình ảnh, âm thanh, video, Nó có thể là một bộ sưu
tập, một kho dữ liệu, hay gồm nhiều mục truyền thông.
Khi thiết kế một hệ thống CSDL đa phương tiện mô tả các loại dữ liệu đa
phương tiện khác nhau, chúng ta bắt buộc phải đối diện với một số câu hỏi quan
trọng được đặt ra về cách thức tổ chức hệ thống như:

 Việc tổ chức về mặt nội dung đối với dữ liệu của các loại dữ liệu đa
phương tiện.
 Việc lưu trữ vật lý của các dữ liệu này trên các thiết bị lưu trữ như thế nào.
Để trả lời cho các câu hỏi này, trước hết chúng ta sẽ xem xét tới khía cạnh
tổ chức nội dung trong một CSDL đa phương tiện thông qua một số nguyên lí tổ
chức như sau:
1.3.1 Nguyên lí tự trị
Nguyên lý này đề cập tới việc chúng ta nhóm tất cả các dữ liệu ảnh, dữ
liệu video và tất cả các dữ liệu văn bản và chỉ số hóa chúng theo nguyên tắc tối
đa hóa hiệu suất của tất cả các loại truy nhập đối với các loại dữ liệu mà chúng
ta dự định. Nguyên lý này đảm bảo rằng với mỗi loại dữ liệu (ảnh, video, văn
bản) chúng đều được tổ chức với một cách thức đặc trưng phù hợp với mỗi loại
dữ liệu này[20].


22

Hình 1.5. Hình mô tả nguyên lí tự trị
1.3.2 Nguyên lí đồng nhất
Một nguyên lý kiến trúc khác mà chúng ta có thể lựa chọn là nguyên lý
đồng nhất, nguyên lý này giúp chúng ta tìm được một cấu trúc tóm tắt chung cho
tất cả các loại dữ liệu. Cấu trúc này có thể được dùng trong việc chỉ số hóa tất cả
các loại dữ liệu qua đó tạo ra một “chỉ số thống nhất” mà chúng ta có thể dùng
để truy cập tới các đối tượng khác nhau. Hay nói một cách khác là chúng ta có
thể trình bầy tất cả các đối tượng khác nhau (ảnh, video, âm thanh, văn bản)
trong một cấu trúc dữ liệu duy nhất và qua đó phát triển các thuật toán để truy
vấn cấu trúc dữ liệu này[20].

Hình 1.6. Hình mô tả nguyên lí đồng nhất



23
1.3.3 Nguyên lí lai ghép
Ý tưởng của nguyên lý này là dựa trên sự kết hợp của 2 nguyên lý đã trình
bầy ở trên. Kết quả của nguyên lý này là một kiểu dữ liệu nào đó sử dụng chỉ số
(index) riêng của chúng, trong khi đó các kiểu dữ liệu khác sẽ sử dụng một chỉ
số (index) “thống nhất”. [20]

Hình 1.7. Hình mô tả nguyên lí lai ghép
Cả ba loại nguyên lý trên đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng của
mình. Kiến trúc dựa trên nguyên lý tự trị đòi hỏi việc tạo ra các thuật toán và cấu
trúc dữ liệu của mỗi kiểu dữ liệu, ngoài ra nó cũng đòi hỏi các kỹ thuật hỗ trợ
cho việc liên kết chéo giữa các cấu trúc dữ liệu khác nhau này. Các công việc
này đòi hỏi tính phức tạp cao và đòi hỏi một lượng thời gian lớn cho việc phát
triển. Bên cạnh các nhược điểm trên, việc xây dựng các cấu trúc được đặc biệt
hóa tối ưu cho việc truy xuất dến từng loại dữ liệu khác nhau, CSDL
multimedia được tổ chức theo nguyên lý này thường đem lại hiệu quả cao trong
việc xử lý tìm kiếm. Đối với các ngân hàng dữ liệu đã được xây dựng sẵn, nơi
mà các thuật toán và các cấu trúc dữ liệu đã được sử dụng có hiệu quả thì việc
áp dụng nguyên lý tự trị là mô hình kiến trúc thích hợp nhất. Các kỹ thuật hướng
đối tượng chính là công cụ đắc lực nhất hỗ trợ cho việc triển khai theo nguyên lý
này bằng cách xem mỗi loại dữ liệu nguồn là một đối tượng mà các phương thức
của nó có thể truy cập được từ một CSDL multimedia tổng thể.
Trái ngược với nguyên lý tự trị, nguyên lý đồng nhất đòi hỏi chúng ta phải
tìm ra được một cấu trúc dữ liệu chung mà có thể dùng để lưu trữ các thông tin
về nội dung của hình ảnh, video, văn bản, âm thanh và các loại dữ liệu khác.
Điều này đòi hỏi chúng ta phải phân tích nội dung của mỗi kiểu dữ liệu và tóm
tắt được phần chung của chúng, qua đó xây dựng một bộ chỉ số dựa trên các yếu



24
tố chung đã được xác định này. Ưu điểm nổi bật của nguyên lý đồng nhất là dễ
dàng triển khai và các thuật toán thường được thực hiện rất nhanh. Nhược điểm
chính của nguyên lý này là các sự chú giải phải được tạo ra theo một cách riêng
nào đó, thường là được tạo ra một cách thủ công hoặc là tự động, việc tạo ra các
chú giải một cách thủ công thường đỏi hòi nhiều về mặt thời gian cũng như chi
phí, mặt khác trong quá trình tạo các chú giải này thường xảy ra sự mất mát
thông tin nếu ngôn ngữ dùng để chú giải không trình bầy hết được các khía cạnh
của nội dung. Có thể đưa ra đây một số ví dụ như ngôn ngữ chú giải nội dung
của hình ảnh có thể làm mất các thông tin về bề mặt của một điểm ảnh (pixel)
hoặc một nhóm điểm ảnh. Tương tự như vậy ngôn ngữ chú giải nội dung của âm
thanh có thể làm mất các thông tin về biên độ, tần số của tín hiệu tại một thời
điểm nào đó.
Nguyên lý lai tạo tập hợp được các ưu điểm của cả hai nguyên lý nêu trên,
đồng thời giảm thiểu được một số các nhược điểm của chúng. Giả sử chúng ta
muốn tạo ra một CSDL multimedia bao gồm các kiểu dữ liệu M1,…….,Mn,
chúng ta bắt đầu bằng việc phân chia tập này thành 2 phần:
 Phần 1: bao gồm các loại dữ liệu kế thừa từ các nguồn dữ liệu có sẵn, tồn
tại sẵn các chỉ số và các thuật toán để thao tác với chỉ số. Với việc bố trí
này chúng ta đã tận dụng được lợi thế của các chỉ số và mã nguồn sẵn có.
 Phần 2: bao gồm các dữ liệu không được kế thừa từ bất kỳ nguồn nào và
do đó không có sẵn các chỉ số của mình (điều này đồng nghĩa với việc là
cũng không có bất kỳ thuật toán nào để có thể thao tác với tập chỉ số).
Trong trường hợp này việc tiếp cận xây dựng hệ thống theo nguyên lý
đồng nhất là cách thức thích hợp nhất ngay cả khi là cách tiếp cận này có
thể nẩy sinh ra việc gây mất mát các thông tin vật lý chi tiết.
Sau khi đã tiến hành xong việc phân chia, chúng ta bắt đầu tiến hành việc
xây dựng các thuật toán cần thiết để kết hợp các nguồn dữ liệu khác nhau lại
bằng việc sử dụng các tập chỉ sổ riêng của chúng. Cách tiếp cận này giúp chúng
ta thừa kế được tối đa các tài nguyên có sẵn, đồng thời giảm thiểu được các công

việc phải thực hiện thêm bởi vì các tệp chỉ số riêng có sẵn đối với mỗi loại dữ
liệu đã được tận dụng.
1.4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu đa phương tiện
Trung tâm của một hệ thống thông tin đa phương tiện chính là hệ quản trị
CSDL đa phương tiện (MDBMS). Theo truyền thống, một CSDL bao gồm các
bộ dữ liệu có liên quan về một thực thể cho trước, và một hệ quản trị CSDL


25
(DBMS) là chương trình được dùng để mô tả, khai báo, tạo lập, lưu trữ, xử lý và
truy vấn CSDL. Tương tự như vậy, chúng ta có thể xem một hệ quản trị CSDL
đa phương tiện (MDBMS) cung cấp khả năng mô tả, khai báo, tạo lập, lưu trữ,
xử lý, truy vấn và kiểm soát các loại dữ liệu trong CSDL đa phương tiện.
Sự khác nhau của các kiểu dữ liệu trong CSDL đa phương tiện có thể đòi
hỏi các phương thức đặc biệt để tối ưu hoá việc lưu trữ, truy cập, chỉ số hoá và
khai thác dữ liệu. MDBMS cần phải cung cấp các yêu cầu đặc biệt này bằng
cách cung cấp các cơ chế tóm tắt bậc cao để quản lý các kiểu dữ liệu khác nhau
cũng như các giao diện thích hợp để thể hiện chúng.
1.4.1 Mục đích của MDBMS
Một MDBMS cung cấp một môi trường thích hợp để sử dụng và quản lý
các thông tin CSDL đa phương tiện. Vì vậy, nó phải hỗ trợ các kiểu dữ liệu đa
phương tiện khác nhau bên cạnh việc phải cung cấp đầy đủ các chức năng của
một DBMS truyền thống như khai báo và tạo lập CSDL, khai thác dữ liệu, truy
cập và tổ chức dữ liệu, độc lập dữ liệu, tính riêng, toàn vẹn dữ liệu, kiểm soát
phiên bản. Các chức năng của MDBMS cơ bản tương tự như các chức năng của
DBMS, tuy nhiên, bản chất của thông tin đa phương tiện tạo ra các đòi hỏi mới.
Bằng cách sử dụng các chức năng tổng quát của DBMS chúng ta có thể trình
bày mục đích của MDBMS như sau [12]:
 Sự thống nhất: bảo đảm rằng một dữ liệu không phải tạo lại khi các
chương trình khác nhau đòi hỏi dữ liệu đó.

 Độc lập dữ liệu: đảm bảo sự tách rời giữa CSDL và các chức năng
quản trị từ các chương trình ứng dụng.
 Điều khiển nhất quán: đảm bảo sự toàn vẹn của CSDL đa
phương tiện thông qua các quy tắc dược áp dụng trên các giao
dịch đồng thời.
 Sự tồn tại: bảo đảm các đối tượng dữ liệu tồn tại qua các giao dịch
khác nhau cũng như các yêu cầu của chương trình.
 Tính riêng: ngăn chặn các truy cập và sửa chữa các dữ liệu được
lưu trữ một cách trái phép.
 Kiểm soát sự toàn vẹn: bảo đảm sự toàn vẹn của CSDL một
giao dịch này sang một giao dịch khác thông qua việc áp đặt
các ràng buộc.


26
 Khả năng phục hồi: phải có các phương thức cần thiết để đảm bảo
rằng kết quả của các giao dịch thất bại không làm ảnh hưởng đến
dữ liệu lưu trữ.
 Hỗ trợ truy vấn: bảo đảm các cơ chế truy vấn phù hợp với dữ liệu
đa phương tiện.
 Kiểm soát phiên bản: tổ chức và quản lý các phiên bản khác nhau
của các đối tượng lưu trữ có thể được yêu cầu bởi các ứng dụng.


Hình 1.8. Kiến trúc bậc cao của một MDBMS đáp ứng các yêu cầu cho dữ
liệu đa phương tiện
1.4.2. Các yêu cầu của một MDBMS
Để có được một MDBMS đáp ứng được các mục đích đã nêu ra ở trên,
chúng ta cần phải có một số các yêu cầu cụ thể, bao gồm:
1. Đầy đủ các khả năng của một DBMS truyền thống.

2. Có khả năng lưu trữ lớn.
3. Có khả năng khai thác dữ liệu thuận tiện.
4. Có khả năng tích hợp, tổng hợp và thể hiện.
5. Hỗ trợ truy vấn đa phương tiện.
6. Có giao diện đa phương tiện và tương tác.
Bên cạnh các yêu cầu vừa nêu, để cho hệ thống hoạt động tốt chúng ta
cũng cần phải giải quyết các vấn đề sau:


27
1. Hệ thống CSDL đa phương tiện sẽ được xây dựng như thế nào để
có thể ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau.
2. Xây dựng phần hạt nhân cho việc phân rã, lưu trữ và quản lý thông
tin ở mức độ nào? Các công nghệ, cấu trúc nền tảng được sắp xếp
và sử dụng như thế nào?
3. Các kiến thức về tổng hợp dữ liệu đối với CSDL đa phương tiện,
làm thế nào để có thể phát triển được một ngôn ngữ truy vấn đáng
tin cậy và có hiệu quả để hỗ trợ cho vô số phương thức truy nhập và
các kiểu đối tượng khác nhau. Làm thế nào để ngôn ngữ truy vấn
hỗ trợ được các đặc tính và hình thái khác nhau của dữ liệu đa
phương tiện.
4. Xác định được hạ tầng thể hiện nào mà một hệ thống đa phương
tiện phải có để đạt được các yêu cầu và cách thức thể hiện khác
nhau. Làm cách nào để hỗ trợ việc đồng bộ hoá việc thể hiện các
dữ liệu tạm thời cũng như các dữ liệu bộ phận của các dữ liệu đa
phương tiện khác nhau.
5. Giả sử các kiểu phương tiện khác nhau có các yêu cầu cập nhật và
sửa đổi thông tin khác nhau thì hệ thống sẽ cập nhật các thành phần
này như thế nào.
Như hình 1.5 chúng ta thấy rằng kiến trúc bậc cao dành cho một MDBMS

đã chỉ ra được một số các yêu cầu cần phải đạt được. Kiến trúc này bao gồm hầu
hết các khối chức năng về quản lý đi kèm với DBMS truyền thống. Ngoài ra, nó
cũng bao gồm một số khối đặc biệt phục vụ cho việc quản trị dữ liệu đa phương
tiện như tích hợp các phương tiện và quản lý các đối tượng. Tuy nhiên hầu hết
các chức năng thêm vào DBMS truyền thống đều nằm ngoài phần lõi của
MDBMS bao gồm thể hiện, giao diện, và quản lý cầu hình [12].
1.4.3 Các vấn đề của MDBMS
Để đáp ứng được các yêu cầu đã nêu ra ở phần trên, MDBMS cần phải
xác định được một số vấn đề quan trọng bao gồm:
 Mô hình hoá dữ liệu đa phương tiện.
 Lưu trữ đối tượng đa phương tiện.
 Tích hợp, trình diễn, chất lượng dịch vụ đa phương tiện.
 Chỉ số hoá, khai thác và duyệt.
 Hỗ trợ truy vấn đa phương tiện.


28
 Quản trị dữ liệu đa phương tiện phân tán.
 Hỗ trợ của hệ thống.
1.5. Chỉ mục trong cơ sở dữ liệu đa phương tiện
Trong các hệ thống truy xuất thông tin đa phương tiện MIRS (Multimedia
Information Retrieve System), một trong những vấn đề quan trọng nhất là trích
rút đặc trưng hoặc biểu diễn nô
̣
i dung (cái gì là những nét đặc trưng hoặc nội
dung chính trong một khoản mục đa phương tiện). Trích rút đặc trưng có thể là
quá trình tự động hay bán tự động. Trong một vài tài liệu truy xuất dựa vào nội
dung, trích rút đặc trưng cũng được gọi là chỉ số hoá. Thuật ngữ “chỉ số”, hay
“chỉ mục”, được sử dụng như một danh từ, điều đó có nghĩa là đề cập tới cấu
trúc dữ liệu hoặc việc tổ chức những đặc trưng đã được trích rút để nghiên cứu

và truy xuất có hiệu quả.
Cũng như trong các CSDL truyền thống, các dữ liệu đa phương tiện có
thể được khai thác thông qua các định danh, các thuộc tính, các từ khoá và sự
liên kết giữa chúng. Các từ khoá là phương thức chiếm ưu thế trong việc sử
dụng để chỉ số hoá dữ liệu đa phương tiện. Con người thường chọn các từ khoá
từ một tập các từ vựng nhất định, điều này tạo ra một số khó khăn khi áp dụng
đối với dữ liệu đa phương tiện vì chúng thường được làm một cách thủ công và
rất tốn thời gian và các kết quả thường là chủ quan và rất hạn chế phụ thuộc vào
từ vựng.
Một phương thức khác được sử dụng dựa trên việc truy cập nội dung, nó
xem xét đến nội dung thực sự của dữ liệu đa phương tiện hoặc xuất phát từ ngữ
cảnh của thông tin. Trong thời gian gần đây, việc nghiên cứu chỉ số hoá dựa trên
nội dung đã được tiến hành hết sức mạnh mẽ với mục đích là chỉ số hoá dữ liệu
đa phương tiện dựa trên các đặc trưng xác định thu được trực tiếp từ dữ liệu. Các
đặc trưng khác nhau như mầu sắc, hình dạng, kết cấu bề mặt, các chuỗi đặc
trưng và các đặc trưng khác đã được dùng để chỉ số hoá các ảnh.
Để thu được các đặc trưng này đòi hỏi phải phân tích tự động dữ liệu đa
phương tiện, các phương thức chính được sử dụng đối với dữ liệu ảnh và dữ liệu
video là xử lý ảnh, đoán nhận ảnh và phân tích chuỗi video. Đối với dữ liệu
video, chuỗi video trước tiên được phân tách thành các chuỗi frame hợp thành,
sau đó các đặc trưng tóm tắt (thường là các frame khoá) sẽ được lựa chọn để đặc
trưng cho mỗi chuỗi. Việc chỉ số hoá tiếp theo đối với dữ liệu video dựa trên các
frame khoá cũng giống như đối với dữ liệu ảnh.