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Module 215 Bases de Données Avancées Bases de données et multimédia 1 - Définit

Module 215 Bases de Données Avancées Bases de données et multimédia 1 - Définitions : Bases de données et multimédia 2 - Spécificités des bases de données multimédias 3 - Exemples de bases de données multimédias Bibliographie Angélique Saget a_saget@yahoo.com Définitions : Bases de données et Multimédias Contenu : 1. Introduction 2. Bases de données : conception et architecture 3 - Multimédia, hypermédia, hypertexte 4 - Bases de données multimédias 1. Introduction Faisant l’objet d’intérêt depuis les années 1990, un regain autour du thème des bases de données multimédia, dans le milieu de la recherche, est actuellement visible. Le nombre magistral de documents multimédia mis à disposition de l’internaute peut expliquer ce renouveau du thème dans la recherche. En effet de nombreuses bases multimédia sont consultables sur Internet souvent financées par de grandes institutions publiques : les musées comme Le Louvre, la Bibliothèque nationale de France, la Bibliothèque du Congrès (bibliothèque nationale des Etats-Unis), l’INA (Institut national de l’audiovisuel), l’INRIA (Institut national de la Recherche en Informatique et Automatique), et bien d’autres. La mise en place d’une base de données multimédia n’a rien d’évident car elle pose des problèmes bien particuliers dus au type multimédia des documents qui sont volumineux et plus difficiles à manipuler et consulter que du texte. Le stockage des documents multimédia et leur accès rapide demandent d’avoir des serveurs adaptés pouvant stocker un grand volume et les retrouver rapidement. La consultation de ces documents demande l’installation de différents logiciels adaptés. Ces documents posent un autre type de problème par rapport au texte : comment les rechercher et les retrouver rapidement et de manière pertinente ? En effet, l’indexation textuelle ne suffit plus pour permettre une recherche efficace dans les données multimédia et on a actuellement recours à d’autres modes d’indexation et de recherche. Dans ce mémoire, le plan adopté est dans un premier temps de donner des définitions des notions de base : définir ce qu’est une base de données, comment la concevoir et quels sont les modèles existants ; définir les termes de multimédia et des expressions satellites comme l’hypermédia, enfin préciser les spécificités d’une base de données multimédia. Dans un second temps, ces spécificités sont détaillées : structure de la base de données, stockage et compression, transmission des données, synchronisation, enfin, indexation et recherche. Dans un troisième temps et pour finir, des exemples de différents types de bases de données multimédia sont exposés. Le tout est complété par une bibliographie et une webographie. 2 - Base de données : conception et architecture Une base de données est un ensemble ou une collection structurée de données. Elle est gérée par un SGBD (Système de gestion de base de données) qui est à la fois un ensemble de logiciels systèmes permettant de stocker et d’interroger un ensemble de fichiers de données et un outil permettant de modéliser et gérer les données. La base de données suit une structure qui peut être de différents types dont les plus connus sont : SGBDR (bases de données relationnelles) et SGBDOO (bases de données orientées objet). Les caractéristiques d’une bonne base de données (41) Une base de données doit répondre aux qualités suivantes : G Opérationnelle G Représente les données de manière exacte G Facile à utiliser et entretenir G Temps de réponse acceptable G Modification facile de la structure G Récupération et modification faciles des données G Périodes d’indisponibilité réduites G Maintenance faible G Données sécurisées G Pas de données redondantes G Sauvegarde et restauration faciles des données G Structure transparente pour l’utilisateur Concevoir une base de données La conception d’une base de données se décompose en trois phases (41) 1. analyse des besoins 2. modélisation des données : représentation par des graphiques des processus opérationnels, règles de gestion, entités et unités organisationnelles. Elle doit donner une vue claire des besoins du système 3. conception et normalisation : représentation des objets sous forme de tables en évitant la redondance dans la base de données La conception d’une base de données passe par la modélisation des données. (3) On décrit ces données tout d’abord en définissant leurs propriétés et on définit des types d’objet qui sont les propriétés communes à un ensemble d’objets. Une instance d’objet est un objet particulier identifiable parmi ceux d’un type. Le groupe ANSI/X3/SPARC a défini 3 niveaux d’abstraction : G Niveau conceptuel : on définit les entités et relations G Niveau interne : correspond à la structure de stockage des données G Niveau externe : correspond à des vues externes de la base pour un groupe d’utilisateur Lorsqu’on conçoit une base de données on doit donc élaborer 3 schémas : G Le schéma conceptuel qui est une description des données en types d’objets et liens logiques, indépendants de toute représentation en machine G Schéma interne qui est une description des données en terme de représentation physique en machine, correspondant à une spécification des structures de mémorisation et des méthodes de stockage G Schéma externe qui est une description de la base de données correspondant à la vision d’un programme ou d’un utilisateur Une entité est un modèle d’objet défini par un nom et une liste de propriétés. Une association est un lien logique, une relation entre entités. Un attribut est une propriété d’une entité ou d’une association. La modélisation logique consiste en la représentation sous forme de diagramme des entités et des relations. Elle s’effectue au moyen de langage normalisé : Merise ou UML. La modélisation physique est la conception réelle de la base d’après les besoins identifiés dans la modélisation logique. C’est la conversion en base de données du modèle, sous forme de tables et de colonnes en fonction des entités et attributs. Elle exprime également les contraintes que sont les clés primaires et les clés étrangères. On peut créer éventuellement des vues ou des index. Architecture d’une base de données L’architecture est en général à 3 niveaux (ANSI/SPARS) (35) : G Niveau interne : relatif à la mémoire physique, niveau où les données sont enregistrées dans le système G Niveau externe : relatif aux utilisateurs, niveau où les utilisateurs voient les données G Niveau conceptuel : intermédiaire entre les deux précédents. Ainsi, le niveau externe sera une vue d’un utilisateur particulier. Le niveau conceptuel sera la vue commune à tous les utilisateurs. Le niveau interne est la vue physique des tables de la base de données. L’architecture du SGBD est une architecture client-serveur (35). C’est le serveur qui gère l’accès à la base de données et aux clients qui communiquent avec elle. Utilisateur -------Applications---------SGBD-serveur----------------Base de données Un SGBD a pour objectifs : G L’indépendance physique des programmes par rapport aux données G L’indépendance logique des programmes par rapport aux données G La manipulation des données par des langages non procéduraux G L’administration facilitée des données G L’efficacité des accès aux données G La redondance contrôlée des données G La cohérence des données G Le partage et la sécurité des données Ses fonctions sont principalement de décrire les données, y accéder, les interroger, les mettre à jour, les transformer et contrôler. Avec le Web, l’architecture est à 3 strates. Il existe un autre type d’architecture : l’architecture répartie qui met en action plusieurs serveurs, plusieurs sous-bases pouvant être gérées par un serveur. Les modèles de base de données Le modèle relationnel Une base de donnée relationnelle est basée sur la théorie mathématique des relations (issue de la théorie des ensembles) (80). Le modèle s’appuie sur les notions d’entité, relation et association telles que définies plus haut. Des groupes d’objets ou entités sont définis par des attributs. Ils prennent la forme de table dans la base de données où une ligne représente l’enregistrement des informations sur un objet particulier et une colonne représente un attribut ou propriété de la table. Une base de données ne doit pas être redondante. Ainsi chaque objet est identifiable par un identifiant unique appelé clé primaire. Des relations entre les tables peuvent exister, elles s’appellent associations. Elles prennent la forme de clé externe qui permettront d’effectuer des opérations de jointure. Des opérations sont effectuées sur les objets du type réunion, intersection, etc. basées sur la théorie des ensembles. Elles s’expriment à l’aide du langage SQL. Ce type de base de données domine actuellement le marché. Le modèle objet L’objet est une entité caractérisée par une identité, un état et un comportement. On définit également des opérations ou méthodes des objets qui sont les actions applicables sur un objet. Une classe permet de définir la structure et le comportement des objets. Le schéma d’une base de données objet est une description d’une base de données incluant les définitions de classes, d’attributs et d’opérations ainsi que les liens entre les classes. Exemple de classes : EMP + lastname VARCHAR +firstname VARCHAR +GetAddress() ADDRESS +City VARCHAR +State VARCHAR La classe EMP comprend les propriétés : lastname et firstname, ainsi que l’opération GetAddress() qui appelle la classe ADDRESS. Les propriétés sont de type VARCHAR , chaines de caractères. Un SGBO (système de gestion de base de données orienté objet) doit permettre : G La uploads/Ingenierie_Lourd/ ch4-bases-de-donnees-et-multimedia.pdf