40、多媒体元数据标准与本体论解析

多媒体元数据标准与本体论解析

在多媒体领域，元数据标准和本体论对于管理和描述多媒体内容至关重要。下面将详细介绍一些关键的多媒体元数据标准和本体论。

1. 同步多媒体集成语言（SMIL）

同步多媒体集成语言（SMIL）是W3C标准，它能将独立的多媒体对象（如文本、音频、图形或视频）集成到同步的多媒体演示中。在演示中，作者可以指定播放的时间协调、演示的布局以及单个多媒体组件的超链接。

SMIL的主要特点如下：
- 同步性 ：基于共同的时间线控制多媒体演示的空间布局和时间框架。
- 声明性 ：不指定显示或隐藏对象的事件，而是指定对象的数量及其同步方式。
- 集成性 ：实现媒体对象的引用集成。SMIL演示由一个或多个可通过URI访问的组件组成，这些组件可能是不同的媒体类型。标准还包括不同的媒体组合和转换功能，如视觉透明度、视觉变形、颜色效果、音轨操作或音效。

目前SMIL的版本是3.0，SMIL 2.1为SMIL 2.0添加了移动支持并扩展了部分模块，SMIL 3.0则增加了新的媒体类型smilText和smilState，以及SMIL Timesheets以提供外部时间信息。

2. Adobe可扩展元数据平台（XMP）

Adobe XMP规范通过提供数据模型、存储模型（将元数据序列化为XML流）和正式的模式定义（预定义的元数据属性定义集），对元数据的定义、创建和处理进行了标准化。XMP利用RDF来表示与文档相关的元数据属性。

XMP的重要组件包括数据模型和可扩展的模式。数据模型是RDF数据模型的子集，支持与资源相关的不同元数据属性，这些属性由属性名和属性值组成，且可以是结构化、限定性和特定语言的。XMP还支持定义用于描述资源的模式，这些模式由预定义的元数据属性定义集组成，适用于各种应用，如媒体管理、版本控制等。

XMP规范已经包含了多种模式，如Dublin Core模式、XMP基本模式、XMP权利管理模式等，此外还有更专业的模式，如Adobe PDF模式、Photoshop模式等。

3. 多媒体本体论

本体论是对共享概念化的明确规范，常用于建立领域的共同理解和捕获领域知识。多媒体本体论旨在克服现有多媒体元数据标准在描述多媒体内容语义方面的不足，主要用于以下目的：
- 注释 ：对多媒体项目的内容进行高级总结。
- 自动语义分析 ：支持对多媒体项目结构和内容的语义和语法分析。
- 检索 ：利用丰富的形式化描述实现基于上下文的检索和推荐。
- 推理 ：应用推理技术发现多媒体内容的未知事实或回答关于内容属性的问题。
- 个性化过滤 ：根据用户、网络或设备偏好提供多媒体内容。
- 元建模 ：使用本体论或规则对多媒体项目和相关过程进行建模。

下面介绍一些基于MPEG - 7标准的多媒体本体论：
|本体论名称|创建方式|特点|
| ---- | ---- | ---- |
|Hunter’s MPEG - 7 ontology|早期手动创建，后将OWL Full版本与ABC本体对齐|主要覆盖MPEG - 7 MDS部分的分解方案和不同媒体类型的结构描述，可用于分解视听材料、指定视觉描述符并集成领域本体|
|The rhizomik MPEG - 7 ontology|使用通用XML Schema到OWL的映射方法自动创建|覆盖整个MPEG - 7标准，可自动重用现有的XML格式的MPEG - 7描述|
|The DS - MIRF MPEG - 7 ontology|手动构建，实现于OWL - DL|完全捕获MPEG - 7多媒体描述方案和分类方案，利用外部XML Schema中的数据类型定义，可集成领域知识|
|The COMM ontology|基于DOLCE基础本体的本体设计模式进行重新设计|定义了用于多媒体内容分解和注释的模式，以及表示数字数据和算法的基本模式，代表了MPEG - 7的结构和语义内容描述部分|

4. 静态图像描述的多媒体本体论

• DIG35 ontology ：是DIG35元数据标准的形式化表示，该标准定义了五个元数据块和一个包含基本元数据类型和字段的公共块。DIG35本体由一组小本体组成，包括用于描述各个部分的本体以及更通用的用于描述人员、位置、事件或日期时间的本体。
• EXIF ontologies ：目前有两个本体可将基本的Exif元数据标签编码为更正式的本体，分别是Kanzaki OWL - DL本体和Norm Walsh提供的RDF(S)本体。
• PhotoRDF ：由W3C开发，用于为个人照片集定义一组基本的标准化类别和标签。它定义了三个子模式，分别是Dublin Core、技术模式和内容模式，用于指定照片的一般描述、技术属性和内容关键词。
• 其他本体论 ：如Mindswap Digital Media Ontology定义了描述静态和动态图像及其部分的基本概念；Core Image Region Ontology定义了空间关系，可用于注释图像；Descriptive Vocabulary for Image Structure提供了用于描述图像内部结构的通用词汇，支持基于内容的图像检索方法之间的互操作性。

graph LR
    A[多媒体本体论] --> B[基于MPEG - 7标准]
    A --> C[静态图像描述]
    B --> B1[Hunter’s MPEG - 7 ontology]
    B --> B2[The rhizomik MPEG - 7 ontology]
    B --> B3[The DS - MIRF MPEG - 7 ontology]
    B --> B4[The COMM ontology]
    C --> C1[DIG35 ontology]
    C --> C2[EXIF ontologies]
    C --> C3[PhotoRDF]
    C --> C4[其他本体论]

5. 音频内容描述的多媒体本体论

• 音乐本体论（Music Ontology, MO）
  音乐本体论（MO）用于在网络上正式描述与音乐相关的信息，它可以描述音乐元数据（如编辑信息）、文化元数据（如音乐流派和社交网络信息）以及基于内容的信息。该本体论分为三个层次，复杂度逐渐增加：
  • Level 1 ：提供用于简单编辑信息（如曲目、艺术家、发行等）的词汇。
  • Level 2 ：提供用于表达音乐创作工作流程（如作曲、编曲、表演、录制等）的词汇。
  • Level 3 ：提供用于复杂事件分解的词汇，包括对旋律线的描述或对音乐会等事件的细粒度描述。
    MO建立在Timeline、Events、FOAF和Functional Requirements for Bibliographic Records（FRBR）本体之上，围绕MusicalWork、MusicArtist、MusicGroup和Performance等核心概念构建，为描述音乐相关信息提供了丰富的词汇，并提供了使用更详细规范的锚点。
• 音乐推荐本体论（Music Recommendation Ontology, MRO）
  音乐推荐本体论（MRO）定义了音乐艺术家和音乐标题的基本属性以及一些低级音频描述符（如调性或节奏）。它允许描述音乐项目以及音乐项目、其他项目或音乐艺术家之间的关系，例如一位艺术家受另一位艺术家的影响或一首音乐作品是另一首音乐作品的翻唱等。MRO可映射到MusicBrainz，主要用于结合元数据、社交和基于内容的过滤的社交音乐推荐。
• Kanzaki的音乐词汇（Kanzaki Music Vocabulary, KMV）
  Kanzaki的音乐词汇（KMV）用于描述古典音乐和不同类型的表演，它提供了用于描述不同艺术家类型、乐器、事件以及音乐乐谱信息的类和个体。

本体论名称	用途	层次结构	依赖本体
音乐本体论（MO）	描述音乐相关信息	三个层次	Timeline、Events、FOAF、FRBR本体
音乐推荐本体论（MRO）	音乐推荐，描述音乐项目关系	无	可映射到MusicBrainz
Kanzaki的音乐词汇（KMV）	描述古典音乐和表演	无	无

6. 视听内容描述的多媒体本体论

• BOEMIE ontology
  BOEMIE本体论旨在实现多媒体推理，从低级特征推断高级语义，应用于体育赛事领域。它由围绕多媒体内容本体（Multimedia Content Ontology, MCO）和多媒体描述符本体（Multimedia Descriptor Ontology, MDO）的一组子本体组成：
  • MCO ：用于描述多媒体文档的结构，包括不同类型多媒体内容的表示及其分解，基于MPEG - 7媒体描述方案（MDS）构建，其语义通过形式公理捕获。
  • MDO ：处理用于描述各种视觉和音频低级描述符的描述符，包含MPEG - 7的完整视觉和音频描述符集，并添加了形式公理以捕获其语义。
    BOEMIE本体论建立在基于SUMO、DOLCE和WordNet的核心本体之上，并包括用于描述体育赛事（体育赛事本体）或地理信息（地理本体）的特定领域扩展。
• ACEMEDIA ontologies
  ACEMEDIA本体论是在欧洲项目ACEMEDIA中开发的，用于支持多媒体内容的注释和推理。它建立在基于轻量级DOLCE基础本体的核心本体之上，扩展了DOLCE的区域概念分支，以描述不同类型区域（如2D或3D区域）之间的拓扑和方向关系。在此基础上，视觉描述符本体（Visual Descriptor Ontology, VDO）对MPEG - 7视觉描述符进行建模，用于描述多媒体内容的视觉特征；多媒体描述方案（Multimedia Description Scheme, MDS）本体对MPEG - 7的基本实体进行建模。

graph LR
    A[音频内容描述本体论] --> B[音乐本体论（MO）]
    A --> C[音乐推荐本体论（MRO）]
    A --> D[Kanzaki的音乐词汇（KMV）]
    E[视听内容描述本体论] --> F[BOEMIE ontology]
    E --> G[ACEMEDIA ontologies]
    F --> F1[MCO]
    F --> F2[MDO]
    G --> G1[VDO]
    G --> G2[MDS本体]

综上所述，多媒体领域中的元数据标准和本体论为多媒体内容的管理、描述、检索和推理提供了强大的工具。不同的标准和本体论适用于不同类型的多媒体内容和应用场景，通过合理选择和使用这些工具，可以更好地实现多媒体资源的有效利用和共享。