以XML原生資料庫實現影音儲存庫之研究

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(1)國立台灣師範大學資訊工程研究所碩士論文. 指導教授：指導教授：葉耀明. 博士. 以 XML 原生資料庫實現影音管理儲存庫之研究. Research On Video Content Management Registry/Repository Using Native XML Database. 研究生：研究生：凃長助撰中華民國九十八年六月.

(2) 摘要. 以 XML 原生資料庫實現影音管理儲存庫之研究. 凃長助近年來由於電腦軟硬體設備的進步與多媒體技術的蓬勃發展，使得多媒體應用在生活中越來越普及，而使用者與影片資料量也越來越多，影片資料之管理也日漸重要。因此影片儲存庫之實現，方便使用者查詢並擷取影片資料。因此如何妥善管理及規劃影片資源是影片資源管理系統建置的重要探討議題。. 本研究透過語意網(Semantic Web)的技術，以及依據XML檔案本身具有結構性的特性，以原生型XML資料庫(eXist)來儲存紀錄影音資訊的XML檔案，並將 RDF/OWL技術，運用在以XML檔案文件為主的eXist資料庫上，如此可以將XML文件，作更加有效的管理。使用者可以利用我們所建立的影音平台上，使用OWL/RDF這個文件，將XML儲存庫中的資料做樹狀式的儲存，如此可以使得資料彼此之間具有一定的相關程度，讓使用者可以達到便利影片查詢的目的。本研究也利用 XQuery的查詢語言，可對XML資料的結構作查詢，能更有效率查詢到XML資料中每個標籤的內容。除此之外，本研究結合同步多媒體集成語言(SMIL)，提供豐富的多媒體資訊整合，我們利用其可控制多媒體的特點，在影音廣播伺服器中建立可排程的網路影音廣播系統，達成影音排程之規劃，將廣播伺服器所產生之多媒體串流，導入CDN串流伺服器，使多媒體內容能以CDN機制傳播給更多瀏覽者觀看。. (關鍵詞: Protégé、eXist資料庫、資訊網本體論語言、同步多媒體整合語言、XQuery) I.

(3) ABSTRACT Research On Video Content Management Registry/Repository Using Native XML Database By Chang-Zhu Tu. Due to the advance of computer technology and the rapid growth of multimedia applications, a huge quantity of video contents are available for browsing in our daily life. Management of video clips in proper classification schema is becoming more important. Therefore, the development of video content management registry/repository(VCMRR) which aims at providing a friendly user-interface and an efficient retrieval mechanism is an urgent issue.. In this thesis, we attempt to use Semantic Web and native XML-based database (eXist) to enrich the capability of VCMRR. We proposed using RDF/OWL documents to depict video contents and storing them in the eXist database. Users can create the RDF/OWL document for a newly uploaded video clip. This enables users to describe the video contents in more effective and intelligent way. Our system also facilities the search of video contents using XQuery and RDF/OWL. Moreover, we also integrate Synchronized Multimedia Integration Language (SMIL) and Windows Media Server (WMS) in our VCMRR. It not only supports on-demand and broadcast mode to watch the video contents but also enables users to schedule their playing list whatever they want. In order to provide more viewers for internet video broadcasting services, Our system can integrate with Peer-to-Peer broadcast server and form an efficient Content Delivery Network(CDN) for streaming services.. Keyword：Protégé、eXist Database、RDF、OWL、SMIL、XQuery II.

(4) 誌. 謝. 誠摯的感謝葉耀明教授對於學生在研究上的指導與啟發，老師自由開放的學風，對我們學生有莫大的影響，讓學生在求學過程中更具備獨立思考及自主學習的能力。面對壓力時，老師適時的幫助，使我們能解決所遭遇到的困難。除了研究以外，跟隨著老師參與研究計畫，讓我們遇到許多不同的問題並解決，使學生除了校園中的研究生活外，更有許多機會接觸業界實務上的想法，開拓學生的視野，並從中獲得許多寶貴的經驗。. 感謝黃能富教授、葉慶隆教授與黃文吉教授，能夠在百忙之中抽空前來擔任學生的口試委員，不厭其煩的指正缺失，並且對本論文內容惠賜良多寶貴意見，使本論文更加完備。. 感謝博士班士翔學長，能夠撥空教導以及適時的解決我的疑惑，使我在論文寫作上有莫大的幫助。感謝實驗室同學宗翰、裕舜、琮瑋、彥辰、儷玶、佩璇、潔予、一睿在研究上的幫忙，提供了我在實作系統上莫大的幫助；在師大的這兩年，與你們一起在實驗室，都能保持愉快的心情，大家一起趕作業，克服功課上的困難，如此的情感是值得回味的記憶。. 感謝本實驗室的學弟妹孟君、玟瑄、嘉陳、靖山、正成、欣培、智翔、智伊在計畫上面的協助，讓我可以擁有更多時間來完成本研究；實驗室新的事務需要你們的幫忙。. 最後，要感謝我的父母及家人在生活上的叮嚀與照顧，在求學的過程中給我的鼓勵，還要感謝我的女友盈岑，在忙碌的研究生活中，貼心的陪伴與支持，讓我能夠專心的完成系統架設與論文寫作。 III.

(5) 目錄第一章 1.1 1.2 1.3 第二章 2.1 2.2. 緒論............................................................................................................ 1 緒論研究背景與動機 ....................................................................................... 1 研究目的.................................................................................................... 1 研究目的論文架構.................................................................................................... 2 論文架構文獻探討.................................................................................................... 3 文獻探討語意網(Semantic Web) .......................................................................... 3 語意網資源描述架構(Resource Description Framework, ............................. 4 資源描述架構. RDF) ...................................................................................................................... 4 2.3 本體論(Ontology) ................................................................................... 9 本體論 2.3.1 資訊網本體論語言(Web Ontology Language, OWL)............. 10 資訊網本體論語言 2.3.2 Protégé 本體編輯工具 ............................................................... 11 2.4 XML 原生資料庫 .................................................................................. 13 2.4.1 Native XML Database 簡介....................................................... 13 簡介 2.4.2 Native XML Databases 的功能 ................................................. 13 2.5 同步多媒體整合語言同步多媒體整合語言(Synchronized Multimedia Integration, SMIL) 16 2.5.1. SMIL 簡介.................................................................................. 16 簡介. 2.5.2 SMIL Markup ............................................................................ 17 2.6 台灣學習物件詮釋資料標準(Taiewn Learning Objects Metadata, 台灣學習物件詮釋資料標準 TW LOM) ........................................................................................................... 19 2.6.1 學習物件詮釋資料標準(Learning Objects Metadata, LOM) 19 學習物件詮釋資料標準 2.6.2 台灣學習物件詮釋資料標準(Taiwan Learning Objects 台灣學習物件詮釋資料標準第三章 3.1 3.2. 3.3. Metadata, TW LOM).............................................................................. 29 影音儲存庫查詢之規劃 ......................................................................... 32 影音儲存庫整合情境 ............................................................................. 32 影音資料庫之發展 ................................................................................. 35 3.2.1 影音 Metadata 之描述 ............................................................... 35 3.2.2 影音語意描述定義 ..................................................................... 36 3.2.3 影音儲存機制 ............................................................................. 40 影音資料庫查詢 ..................................................................................... 41. 3.3.1 Querying the OWL Model......................................................... 41 3.3.2 XQuery 簡介 ............................................................................. 43 3.3.3 XQuery 查詢語法 ..................................................................... 44 3.4 影音資料排程廣播 ................................................................................. 47 3.4.1 影音廣播伺服器 ......................................................................... 47 3.4.3 影音排程...................................................................................... 48 影音排程 IV.

(6) CDN 影音串流平台架構 ........................................................................ 50 3.5.1 內容傳遞網路（） ............... 50 內容傳遞網路（Content delivery network, CDN） 3.5.2 CDN 影音廣播機制 .................................................................... 51 第四章系統實現.................................................................................................. 53 系統實現 4.1 系統架構規劃與環境建置 ..................................................................... 53 4.2 操作概念.................................................................................................. 56 操作概念 4.2.1 使用案例圖 ................................................................................. 56 4.2.2 循序圖.......................................................................................... 57 循序圖 4.3 影音資料庫系統呈現 ............................................................................. 60 4.3.1 影音上傳與影片資訊建置系統 ................................................. 60 4.3.2 影音查詢系統 ............................................................................. 62 4.3.3 影音排程系統 ............................................................................. 63 4.3.4 影音管理系統 ............................................................................. 64 4.4 系統使用分析 ......................................................................................... 66 第五章結論與未來發展 ......................................................................................... 67 5.1 結論.......................................................................................................... 67 結論 5.2 未來發展.................................................................................................. 68 未來發展參考文獻...................................................................................................................... 69 參考文獻 3.5. V.

(7) 附表目錄表 2.1 Dublin Core 之標籤說明 .................................................................................. 7 資料來源: 表 2.2 常用的一些 Native XML Databases 的資訊。的資訊。(資料來源資料來源 Wikipedia) ..... 15 表 2.3 SMIL sequence Element ................................................................................. 18 表 2.4 SMIL Parallel Element ................................................................................... 18 表 2.5 SMIL Media Elements 主要元素 ................................................................... 18 表 2.6 SMIL Media Elements 主要屬性 ................................................................... 19 表 2.7 LOM 一般元素 ................................................................................................ 20 表 2.8 LOM 生命週期元素 ........................................................................................ 21 詮釋－表 2.9 LOM 詮釋－詮釋資料元素 ............................................................................ 21 表 2.10 LOM 技術元素 .............................................................................................. 22 表 2.11 LOM 教育元素 .............................................................................................. 24 表 2.12 LOM 版權元素 .............................................................................................. 25 表 2.13 LOM 關聯性元素 .......................................................................................... 26 表 2.14 LOM 註解元素 .............................................................................................. 26 表 2.15 LOM 分類元素 .............................................................................................. 27 制訂在地化標準表 2.16 各國以 LOM 制訂在地化標準 .................................................................... 29 元素總覽(數位典藏國家型科技計畫後設資料工作組數位典藏國家型科技計畫後設資料工作組,2005) ... 30 表 2.17 TW LOM 元素總覽數位典藏國家型科技計畫後設資料工作組表 3.1 採用 TW LOM 標準之影片標籤 .................................................................. 35 之屬性............................................... 50 表 3.2 Windows Media Services 支援 SMIL 之屬性表 4.1 系統建置環境 ................................................................................................. 55 表 4.2 活學網與語意影音儲存庫系統比較表 ......................................................... 66. VI.

(8) 附圖目錄圖 2.1 Semantic Web Layer Cake(Tim Berners-Lee,2001) ...................................... 4 圖 2.2 RDF Graph (Asunción Gómez-Pérez and Oscar Corcho,2002) ................... 5 圖 2.3 RDF 範例 ........................................................................................................... 6 圖 2.4 SMIL 整合網路的視訊多媒體 ....................................................................... 17 圖 3.1 影片儲存庫整合情境 ..................................................................................... 32 圖 3.2 eXist 資料庫儲存 XML 檔案 ......................................................................... 33 圖 3.3 RDF/OWL file 紀錄 XML file 類別 ............................................................... 34 圖 3.4 剖析 RDF/OWL file ....................................................................................... 43 圖 3.5 播放清單內容 ................................................................................................. 48 圖 3.6 CDN 架構 ......................................................................................................... 51 圖 3.7 通訊協定概觀 ................................................................................................. 52 圖 4.1 使用者架構圖 ................................................................................................. 53 圖 4.2 管理者架構圖 ................................................................................................. 54 圖 4.3 使用案例圖 ..................................................................................................... 56 圖 4.4 上傳循序圖 ..................................................................................................... 57 圖 4.5 查詢循序圖 ..................................................................................................... 58 圖 4.6 排程循序圖 ..................................................................................................... 58 圖 4.7 管理循序圖 ..................................................................................................... 59 圖 4.8 上傳畫面 ......................................................................................................... 60 教育類別<一圖 4.9 教育類別一> ................................................................................................. 62 教育類別<二圖 4.10 教育類別二> ............................................................................................... 62 圖 4.11 查詢畫面 ........................................................................................................ 62 圖 4.12 查詢結果 ....................................................................................................... 63 排程畫面<一圖 4.13 排程畫面一> ............................................................................................... 63 排程畫面<二圖 4.14 排程畫面二> ............................................................................................... 64 管理畫面<一圖 4.15 管理畫面一> ............................................................................................... 65 管理畫面<二圖 4.16 管理畫面二> ............................................................................................... 65. VII.

(9) 附程式碼目錄程式碼 3.1 XML 檔案 ................................................................................................ 36 程式碼 3.2 OWL 格式 ................................................................................................ 38 程式碼 3.3 使用 XML:DB API 進行儲存 XML 檔案到 eXist 資料庫.................. 41 程式碼 3.4 Protégé OWL 所提供的 Java API ......................................................... 42 程式碼程式碼 3.5 XQuery:XML 檔案範例 ......................................................................... 47 程式碼 3.6 XQuery: XQuery 語言............................................................................ 47 程式碼 3.7 XQuery: XQuery 回傳結果.................................................................... 47 新增子類別”娛樂娛樂” ................................................................................. 65 程式碼 4.1 新增子類別娛樂. VIII.

(10) 第一章緒論 1.1. 研究背景與動機進年來網際網路與電腦資訊科技的快速發展，網際網路的迅速蔓延到每個地. 方，漸漸地影響及改變了社會大眾的生活模式，影響範圍廣大，包括了商業、教育、工業、醫療…等等各方面。網際網路的應用發展，例如有線上交易、Blog 發表、網路學習，而網站瀏覽影片最近在網路應用上也蔚為風潮。數位電視時代的來臨，改變了人類傳統的生活型態。數位電視則是將畫面信號經數位化處理後，變成一串數據資料，再經過數位調變傳送到家，數位廣播是從電視台的發射端到家庭的通道發生不一樣的傳送方式。數位電視涉及很多領域的標準。其中傳輸標準分為：地面傳輸（無線）、有線傳輸、衛星傳輸、手持設備傳輸四個體系。目前在台灣，有相當多的影音服務，包括了 Youtube、天空影音、I’m TV… 等等影音服務平台。由於網路上觀看影音內容的瀏覽者相當多，透過這樣的服務平台，越來越多使用者在網路上分享自己的影片，也使的影片資源的種類及數量均成長迅速，內容及涵蓋範圍也不斷的擴張，各式各樣的影片資源越來越多，面對這樣的衝擊，必須重視影片資源管理的議題。如何妥善管理及規劃影片資源，進而提供給使用者更多的影片資訊，是開發影片儲存庫的主要目標。. 1.2. 研究目的目前影片資源眾多確缺乏有效的組織和整理，影片資源多藉由關鍵字的搜尋. 以取得影片，這樣的使用方式往往難以管理，因此為了提升影片資源的管理，必須有一個可以供機器閱讀和了解的語言，用以描述影片資源內容。而本體論以邏輯為基礎的知識表述，提供了一個良好的研究議題，利用本體知識技術，建構完整的影音資料庫架構，可使影片資源更方便管理。透過建置 RDF/OWL 資訊描述，將影音資料訊息與 RDF/OWL 結合，達成語意影音架構目 1.

(11) 標，在明確的分類架構下，使用者將可以更清楚的了解每個影片所屬之類別。目前影片資源標籤格式不一，各影音服務平台皆自定標籤格式，運用「台灣學習物件詮釋資料標準」制訂影片標籤，以加強互通性。影音服務平台皆以點播模式運行，對於頻寬的佔用相當龐大，因此本研究結合了同步多媒體整合語言，建立起可排程的影音廣播系統，可進行影音排程之規劃。並導入 CDN 廣播伺服器機制，如此可解決廣播伺服器頻寬不足之問題。. 1.3. 論文架構本論文一共分為五個章節。第一章為緒論，介紹研究背景和動機、研究目的. 和論文架構。第二章為文獻探討，介紹語意網(Semantic Web)與 OWL/RDF，描述 OWL/ RDF 是如何應用，Protégé 本體論編輯工具，並介紹 XML 原生資料庫的使用，另外針對同步多媒體集成語言(SMIL)說明，最後則是台灣學習物件詮釋資料標準 (TW LOM)種類及定義。第三章為 XML 影片儲存庫查詢之規劃，首先說明影片儲存庫整合情境，其中包含 Native XML 資料庫如何與 RDF/OWL 動態結合，已達到研究的目的。將影片資訊匯入 Native XML 資料庫，透過 RDF/OWL 類別架構進行 XML 文件讀取，並利用 XQuery 語法在 Native XML 資料庫的查詢。搭配 Windows Media Services 9 達到影片排程串流，將串流影片導入 Net Xtream Service 進行 Peer-to-Peer 串流廣播。第四章影片儲存庫系統實現，其中分別敘述系統架構規劃與環境建置、系統操作概念、影片資料庫系統呈現與系統使用分析。第五章為結論與未來發展，總結本研究的初步成果，並提出建議以供未來研究使用。. 2.

(12) 第二章文獻探討語意網(Semantic Web) 語意網. 2.1. 語意網(Semantic Web)是從現存的資訊網路所逐漸演變出來的，並非是並行於現有的資訊網之外的。Semantic Web 這個技術之所以會演化出來，是基於對現存的搜尋引擎關鍵字搜尋的缺失，而提出的一種改善方法。現存的搜尋引擎是利用使用者下關鍵字(Keyword-based)來做搜尋，然而，它們的使用有一些問題存在: . 大數量回傳，低精確度。即使得到了使用者所要的相關網頁，如果也取回了低相關或不相關的文件，這些文件就具有很少的價值。「太多」很容易變成像「太少」一樣的糟糕。. . 少數量或沒有回傳。往往發生這個問題時，是所下的關鍵字，得不到搜尋引擎回傳相關的網頁。雖然這個機會發生的機率很低，但是它確實發生。. . 結果對關鍵字高度敏感。經常所下的關鍵字得不到我們所要的，而回傳一些與關鍵字極度相符合的不相關文件。這個結果往往令人不滿意，因為語意相似的查詢應該得到相似的答案。. . 結果是許多的單一網頁。如果我們所要的結果是散佈於不同的文件，我們必須利用不同的關鍵字來收集相關的文件，然後必須手動的抽出部分資訊後再放在一起。. Semantic Web 就是為了要解決上述的問題而發展出來的，目的就是要依據關鍵字，精確地找出相關聯的結果出來。為了讓電腦能夠了解文件與資料的語意，而不是人類的語言及其撰寫的文件；因此，最重要的兩個技術即是 XML 與 RDF。. 在 XML 所提供的標籤(Tag)，在我們人類的觀點上是直覺易明白的，但是標籤本身並不能夠提供語意，讓電腦可以辨別語意；但 RDF/RDFS 則可以提供一個詮釋資料的架構(Metadata Framework)，使得 Semantic Web 的願景可以呈現。 3.

(13) 圖 2.1 Semantic Web Layer Cake(Tim Berners Berners-Lee,2001) Lee,2001) 此圖說明了主要的核心技術是 RDF 核心模型、RDF RDF Schema(RDFS)、及 Schema(RDFS) Web Ontology Language(OWL) Language(OWL)等三個元件(Components)，並且利用一個建立在這些核並且利用一個建立在這些核心組件上的查詢語言，來結合來自各個不同來源的來結合來自各個不同來源的 RDF data。【16 16】. 2.2. 資源描述架構資源描述架構(Resource (Resource Description Framework, RDF) 資源描述架構(Resource Resource Description Framework, RDF RDF)是一種提供描述網站資是一種提供描述網站資. 源的技術，它是利用詮釋詮釋資料(Metadata)來展現，詮釋資料所指的是資料的資料資料所指的是資料的資料 (data about data)，是對我們原先資料的補充是對我們原先資料的補充，例如:標題、作者、網路頁面的修改網路頁面的修改日期、文件的所有權與授權資訊文件的所有權與授權資訊、或是一些分享資源的時效…等等等等。因此，它可以做為提供附加語意到文件的一種手段，以利查詢文件時，可以增加準確性。【3】 RDF 雖然常被稱為「「語言」，但是在實質上 RDF 是一種資料模型(data-model) 是一種資料模型， 4.

(14) 它的基本建構的型態是「「物件-屬性-值」(object-attribute-value)的三元組的三元組，這樣稱為一個「敘述」(statement) (statement)。RDF 的基本概念是資源(Resources)、性質性質(Properties) 與敘述(Statements)【9】】: . 資源(Resources): (Resources):任何使用 RDF/RDFS 敘述所描述的東西，或是利用 URI 表示的東西。資源可以是作者資源可以是作者、URL 網址的網站、網頁網頁、ㄧ本書…等等。. . 性質(Properties): (Properties):是用來描述特點、特性或資源之間的關係特性或資源之間的關係。例如:網站的建立者、建立日期與圖書作者建立日期與圖書作者。而性質的值(Property (Property Value)則是性質 Value) 的文字值。. . 敘述(Statements): (Statements):一個敘述是個「資源-屬性-值」的三元組的三元組，其組成是一個資源、一個性質和一個值一個性質和一個值，RDF 敘述是 RDF 語言的基本架構。語言的基本架構. 圖 2.2 RDF Graph (Asunción Gómez-Pérez Pérez and Oscar Corcho,2002). RDF 敘述是由資源、、性質與性質值組成，資源 R 擁有性質 P，其值為 P V，我們將這樣的關係寫成 P(R P(R，V)。而以英文文法來做對應關係的話而以英文文法來做對應關係的話，R、P、V 分別對應主詞(Subject)、述詞述詞(Predicate)、受詞(Object)。舉例來說:. 5.

(15) 圖 2.3 RDF 範例上圖的英文敘述，其主詞為 : http://www.example.org/index.html ，述詞 : http://purl.org/dc/elements/1.1/creator http://purl.org/dc/elements/1.1/creator，受詞則為: http://www. example.org/staffid/ 85740。而其對應的 RDF/XML 文件內容應為: <RDF xmlns: xmlab ＝ ”http://www.w3.org”> <Description about ＝ ”http://www.example.org/index.html”> <xmllab:creator>85740</xmllab:creator> </Description> </RDF> 以上例子，在述詞部份省去了名稱空間在述詞部份省去了名稱空間(Namespace) http://purl.org/dc/ elements/1.1/，受詞部份則是受詞部份則是: http://www.example.org/staffid/ 。 RDF 語法(RDF (RDF Syntax) Syntax)決定 RDF 資料模型的表現方式，而其預設的名稱空而其預設的名稱空間(Namespace)為:http://www.w3.org/1999/02/22 http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#。RDF RDF 文件中是以 RDF 為根元素，rdf:Description rdf:Description 元素內容是對資源的描述，也就是之前提到的性也就是之前提到的性質(Properties)。在 RDF 中有三種不同型態的容器中有三種不同型態的容器(Container)，容器只是資源的清單或者集合，容器只是資源的清單或者集合集合可以是文章的清單，，內含一個網站或者寫作文章的作者清單。。而在 RDF 文件中的這三種容器為: . rdf:Bag -- 是用來包含一個屬性的多個值是用來包含一個屬性的多個值，其中每個值的排列順序沒有其中每個值的排列順序沒有 6.

(16) 特別的意義。 . rdf:Seq -- 需要依順序排列的資源清單時，這樣的清單就可以利用容器 rdf:Seq 來產生。. . rdf:Alt -- 容器元素 rdf:Alt 是可以建立群組清單的選項，但使用者只能選擇當中的一項資源或文字值。. 在各個方面來說，擁有通用的詮釋資料(metadata)是不可能實現的，因為在各個領域上所使用的關鍵字是不一樣的，不同的社群對同一個東西也會有不同的想法。不過實際上許多的搜尋引擎還是有利用一套目前使用的很好的詮釋資料 (metadata)，Dublin Core，來幫助資料的找尋。 “Dublin Core”，是圖書館員、電腦工程師、以及其他領域的專家，經過數年的努力，所訂定之標準。它描述適合各種用途的參考目錄，包含了圖書目錄、搜尋引擎、資料查詢…等其他用途。以下就是它所訂定的一系列的詮釋資料 (metadata): 表 2.1 Dublin Core 之標籤說明元素名稱 Title. 定義資源的名稱. 描述此為資源的名字，好比一本書的書名或一個網頁的名字。. Creator. 創造資源的創造者. 製作這個資源以及擁有所有權的人、機構，就如一本書的作者。. Subject. 資源的主題。. 通常會以關鍵字、關鍵詞或者分類碼來描述資源的主題。. description. 資源的相關敘述。. 一個 description 會包含:抽象的資料、內容的圖表或是對於當中所包含的圖片描述；但不侷限於這些東西。 7.

(17) Publisher. contributor. Data. 使資源可供使用的. 負責出版、維護此資源的個人或是機構單. 發表者。. 位。. 資源的貢獻者，但不對於資源有所貢獻的個人或機構。例如一本含創作者此項。. 書的出版社、又亦或是一個網站的維護者。. 事件在資源的生命. 通常來說，日期與資源的製作日期、第一次. 週期的日期。. 存取的日期有關。是採取 ISO8601 的格式來編碼，以 YYYY-MM-DD 格式。. Type. 資源內容的性質或. 包含了以下幾個項目:描述資源的類別、功. 類型。. 能、風格或內容的集合層次。而 type 有以下幾個控管字彙(以 Dublin 為例):collection、 dataset、event、image、interactive resource、 model、sound…等。. Format. 顯示資源的實體或. 包含媒體的形式，或資源的大小。也可能判. 資料格式。. 斷需要用來顯示或運作資源的軟體、硬體、或其他設備。. Identifier. 鑑別資源的一種識. 藉由已經給予的上下文資訊，來參考到一個. 別資訊。. 明確的資源。若有一個字串或號碼可以用來標註資源，而且與一個已經存在的標註系統一致的話，那是最好不過的了。. Source. 描述出目前資源的. 目前所呈現的資源或許全部或者某部份出. 來源位置的資訊。. 自於某個原始資料，同樣地，若有一個字串或號碼可以用來標註這個原始資源，且與現存的標註系統一致的話，那就使用它!!. language. 資源或知識文件所. 必須以 RFC 1766 標準來編碼這個語言元. 使用的語言。. 素。在這個標準裡面包含了 ISO 639，以及 8.

(18) 一部分的 ISO 3166 標準。例如 en 代表美文，fr 代表法文而 en-UK 則表示英國使用的英文。. 本體論(Ontology) 本體論. 2.3. 本體論(Ontology)一詞源至於哲學領域。在計算機科學領域中，本體論代表著對特定領域中概念與知識的描述。本體論是將事物作分類以及描述事物之間的規則，再以結構化的方式表現知識。所以，本體論是一種具備邏輯基礎的知識表述(Knowledge representation)，因此被提議用來作為註解網路資源或一般電子化資源的一種手段，以提供語意及機器能瞭解的意義【11】。本體論是針對現存某種現象或領與的抽象模型，利用概念化的方式，藉由共享、機器的易讀性與明確的方式呈現。依照用途可以分成四類：上層本體論 (Top-Level Ontology)、領域本體論(Domain Ontology)、任務本體論(Task Ontology) 與應用本體論(Application Ontology)。 . 上層本體論：描述一般概念，如空間、時間、物件、事件及活動等。. . 領域本體論與任務本體論：描述特定領域或特定任務的相關知識，例如專家的專業領域知識。. . 應用本體論：利用領域本體論與任務本體論所建立出來的實體(Entity)，描述與特定領域或任務相關的概念。. 本體論語言允許使用者寫出相關領域模型形式的概念化。主要的好處是【13】: . 定義明確的語法(a well-defined syntax)。. 定義明確的語意(a well-defined semantic)。 . 有效的推理支持(efficient reasoning support)。. . 充分表達的能力(sufficient expressive power)。 9.

(19) 表達的方便性(convenience of expression)。目前已經有許多本體論語言應用於語意網路技術中，包含 RDF、RDFS、 DAML+OIL(Darpa Agent Markup Language + Ontology Inference Languager)、 OWL 等。這些語言的共同特色就是以延伸標記語言語法為基礎所發展的【17】。 XML 是 W3C(World Wide Web Consortium)在 1997 年所提出的公開標準，是一種同時儲存資料並加入資料描述的標示語言，具有可擴充、可自行定義特性的標記語言。雖然 XML DTDs 和 XML Schemas 已經可以滿足雙方事先定義且認可的資料交換應用，但是在結構上，XML 所能描述的資訊僅限於單一 XML 文件中，相對於領域內其他 XML 文件的關連性並無法描述出來【18】。此外，XML 並不具備語意識別的功能，以致無法讓電腦分辯具有相同名稱卻不同含意或不同名稱卻有相同含意的相關內容，因此需要利用像 RDF 和 RDFS 等技術已提供簡單的語意關連及識別符號【19】。. 2.3.1. 資訊網本體論語言(Web Ontology Language, OWL) 資訊網本體論語言. OWL(Web Ontology Language)是 W3C 所推薦的語意網中本體描述語言的標準。它是以 DAML+OIL 的研究成果維基礎所發展而得的標準，目的在於描述 Web 文件或 Web 應用中所使用的實體類別與各類別間的關聯性，藉以加強 Web 環境中各項文件或應用的語意內涵。OWL 提供更多具有形式語意的詞彙，使得它在 Web 內容的機器可理解性上強於 XML、RDF 及 RDFS 所能達到的程度【4】。 OWL 是 RDFS 的延伸，其意義在於 OWL 使用類別和性質的 RDF 意義，並加入語言元素去支援所要的豐富表達性(Grigoris Antoniou,Frank van Harmelen, 2004)。OWL 依據邏輯推論能力與 RDF 語法的使用程度區分成三種次語言，分別如下【4】： . OWL Lite：支援基本的分類階層與簡單的限制關係，應用上具較少的計算複雜性。優點是容易掌握易於實作，缺點是受限制的表達性。. . OWL DL：包含所有 OWL 的語言概念，結合描述邏輯(Description Lotics)， 10.

(20) 保留完整且可執行的電腦計算能力，但有其使用上的限制。優點是允許有效的推理，缺點是損失與 RDF 的完整相容性。 . OWL Full：使用 OWL 所有的語言元素，所採用的 RDF 語法將沒有限制，提高使用的自由度。優點是在語法和語意上完整的與 RDF 向上相容。. RDF basic model 與 RDF Schema 作為一個資訊網的標準語言是非常原始的，卻因當中有許多想要運用的元素都缺乏，我們列出一些不足的地方: . 性質的區域範疇(local scope)。rdf:range 為所有類別定義出了性質的值域，例如 eats。於是乎在 RDF 中，我們不能宣告只能應用到一些類別的值域限制。如:我們不能說牛只吃植物，而其他動物也可以吃肉。. . 類別的分離(disjointness)。有時我們想要類別之間的關係是分離的。如: 男性與女性是分離的。但是在 RDF 當中，我們只能描述類別與次類別之間的關係。舉例來說:女性是人的一個次類別。. . 基數限制(cardinality restrictions)。在某些情況之下，我們想要限制性質數值的個數時，這在 RDF 中是很難表達出來的。例如:一個人恰好有一對父母親；或是一個課至少有一個上課講師來教導…。. . 性質的特性。性質的遞移性(transitive)，像是大於、唯一性或性質的相反(如:「吃」與「被吃」)。. 因為以上種種的因素，因此我們需要一個比 RDF 和 RDFS 更加豐富的語言，於是本體論(Ontology)的想法就醞孕而生了。. 2.3.2. Protégé 本體編輯工具. Protégé 是由史丹佛大學醫學資訊中心(SMI-Standford Medical Informatics)所開發的一個 Java 本體編輯工具，其 GUI 介面風格使得用戶比較容易掌握和使用。 11.

(21) Protégé 提供了本體建設的基本功能，使用起來簡單方便，有詳細的幫助文檔，模組劃分清晰，提供完全的 API 接口，因此基本上成為國內外眾多本體研究機構創建本體的首選工具。 Protégé 為一開放式、Java-Based 的圖形化應用程式，用以建立、存取、顯示及維護本體論與知識庫亦可延伸作為以知識庫為基礎系統的開發平台。具有下列特點： . 圖形化介面：Protégé 的介面為圖形化的介面，操作學習容易，經過短暫的訓練後即可操作使用。. . 自動產生知識擷取的介面：本體論建置完成後，及自動產生圖形化的知識擷取介面，供領域專家輸入知識實體，建置本體論知識庫。. . Protégé 所使用的知識表示法為框架式知識表示法(Frame-Based)，適合支援本體論的表示。. . 提供各種功能的 API，可以讓其他的應用程式(如 Java)來讀取、刪除或新增知識庫的內容，詳細的功能包含有新增或刪除類別、實體，讀取備註的文件、擷取父類別或子類別的類別名稱、知識實體論或知識實體的特徵屬性等。. . Protégé 樹形目錄結構顯示本體中的類和屬性，允許用戶增加或編輯類、子類、屬性、實例等，允許用戶在概念層次上進行領域模型設計。. . 豐富的文獻參考，全世界最少有 50 項計畫採用 c 相關系統，並發表相關文章。. . 支援多種知識本體、儲存格式及資料型態。在 Protégé 中，本體的文件輸出格式可以制定，可以將 Protégé 的內部表示轉換成多種形式的文本表示格式，包括 XML、RDF(S)、OIL、DAML、DAML+OIL 和 OWL 等系列語言。. . Protégé 支持多重繼承，並對新數據進行一致性檢查。 Protégé 具有很強的可擴展性，通過安裝不同的插件取得對本體的不同操作能力。. . 提供各種外掛的 Plug-in 程式，協助本體知識的開發。. . 為免費軟體，可自由使用並分享其任何資源。 12.

(22) Protégé 除了可以利用它來做 Ontology 的編輯與管理，更可以使用圖形化的方式來瞭解 Ontology 所表示的知識架構。Protégé 架構共分成使用者介面 (UserInterface)、Protégé 核心模組(Core Protege)及長期儲存體(Persistent Storage) 三個層級【25】。. XML 原生資料庫. 2.4. Native XML Database 簡介. 2.4.1. “Native XML Databases”顧名思義，是用來存放 XML 檔案文件的資料庫。功能與一般所見的資料庫一樣，支援管理、儲存與查詢語言等。而它與一般資料庫的區別就在於內部儲存的格式是以 XML 文件的樣式為基本的單位，而不是其他的模型—如網狀式或關聯式資料模型【1】。 “Native XML Databases”，這個名字在許多方面是被大家所誤用了。事實上，有許多所謂的 Native XML Databases 並不是真正獨立的資料庫，並非真正儲存 XML 的原始文件。為了要避免這些的困擾，因此訂出了 XML:DB 的定義: . 為 XML 文件，定義了一組的邏輯(logical)模型，而根據此模型，我們可以儲存與檢索文件。而一份所謂 XML 文件，最少必須要具備以下的元件:元素(element)、屬性(attribute)、文字內容(PCDATA)與文件的次序關係。. . 以一個 XML 文件為其基本的邏輯儲存單元，就如關聯式資料庫是以一個表格為其儲存的單元一樣。. . 不需要特殊的實體儲存模型。例如，它可以建立在一個關聯式，階層式，或物件導向資料庫，或使用一個專屬的存儲格式，如索引值、壓縮檔。. 2.4.2. Native XML Databases 的功能. 因為目前有的 Native XML 資料庫的功能並不完全一樣，之間會有一些差異； 13.

(23) 但是，基於它們都是 XML 的資料庫，因此有些基本功能是會一樣的。 . XML 文件的儲存(XML Storage): Native XML Databases 會以一個 XML 文件為其儲存的基本單元，並且建立出一套 XML 規則的模型，可以任意的配合混合式及半結構化的 XML 文件。. . 收藏(Collections):此資料庫管理所儲存的 XML 文件，可以讓使用者容易地查詢及運用這些文件。. . 查詢(Ｑueries):目前的原生 XML 資料庫至少都支援一種查詢語言，那就是 XPath，來達到文件的查詢功能。XPath 提供了一個簡單的 pathing 系統，讓使用者可以容易地在 XML 文件中找到自己所要的資訊內容，省去了要去閱讀整份 XML 文件的時間。. . 更新(Updates):就目前現有的資料庫系統來看，”更新”這個方面，是此資料庫最為薄弱的一環。大多數的 Native XML Databases 都需要用戶自己去擷取一份文件，然後利用 XML 的 API 去產生一份 XML 文件之後，再將此份文件匯入到 XML 的資料庫中，而這個問題直到 XQuery 增添了一個更新的語言之後，就獲得了改善，而 DOM 在更新方面，是最常被拿來採用的。. 一般說來，Native XML Databases 善於用來儲存文件導向(Documentoriented)的資料。基本上，如果文件規格是 XML，那就非常地適合利用此類的資料庫來做儲存的工具。 eXist 是由 Wolfgang Meier 在 2000 年所建立出來的一套 XML 資料庫系統，從 2006 年的 Version 1.0 和 1.1 版本，現在已經到了 Version 1.1.*的版本了，在 2006 年被認為是最佳的 XML 資料庫【1】。 eXist 為一個公開原始碼的 XML 原生資料庫，其內容包含 XPath 搜尋過程、關鍵字搜尋、支援 XUpdate，且與其他 XML 開發工具緊密整合。該資料庫軟體十分輕便，且由 Java 所寫成，可以單獨執行，也可整合至其他應用中。在資料庫引擎的設計方面，eXist 提供了 HTTP、XML-RPC、SOAP、和 WebDAV 等多 14.

(24) 種介面給應用開發者【1】。 eXist 的優點有以下幾點: . 允許軟體開發者不必去撰寫額外的中介介面，就可以儲存 XML 的原始資料。. . 它也遵守 W3C 的標準，並且提供 W3C 中所規定的 XML 的技術應用。. . 同時也支援 REST 的介面，以方便處理 AJAX 型態的 WEB 介面。應用在 XForms 上時，也只須寫幾行 CODE 就可以儲存資料了。表 2.2 常用的一些 Native XML Databases 的資訊。(資料來源: Wikipedia). XML Database Apache Xindice. License Open source. Support Yes. ,Free Commercial. Yes. DOMSafeXML. Commercial. Yes. eXist. Open source. Yes. ,Free Open source. XIndice Version 1.1 released 9th May 2007. Gemfire Enterprise. MonetDB/XQuery. Notes. TransactionService (ACID Transactions) not supported. Yes. ,Free myXMLDB. Open source. Yes. ,Free OZONE. Open source. have discontinued long age. Yes. ,Free Sedna. Open source. Commercial. 100% support including TransactionService (ACID).. Yes. ,Free Software AG’s. Works on top of MySQL;seems to. 100% support including TransactionService (ACID).. Partial. Tamino. Lacks update support. XpdateQueryService, or any other. 15.

(25) Update language not implemented. 由上述表中，我們可以得知因為 eXist 有許多的優點，例如: Open source , Free…等的優點，因此本研究是利用 eXist 來作為 XML 的資料庫【1】。. 同步多媒體整合 Multimedia 同步多媒體整合語言整合語言(Synchronized 語言. 2.5. Integration, SMIL) 2.5.1. SMIL 簡介. 是 W3C 為採用 XML 描述多媒體而提出的建議標準。它定義了時間標籤、布局標籤、動畫、視覺漸變(visual transitions)和媒體嵌入等。除此之外，SMIL 可呈現的項目包含文本、圖像、視頻和音頻，以及鏈接到其它 SMIL 演示。SMIL markup 是一種用來製作多媒體的 XML 語言，就像用 HTML 可以製作網頁【7】。. SMIL 1.0標準於1998年6月15日公佈。SMIL2.0標準於2004年11月5日公佈。 SMIL 2.1則於2005年12月正式成為官方建議標準，基於在手機的多媒體消息系統 (Multimedia Messaging System) 中使用SMIL的經驗，SMIL 2.1添加了少量的擴展。 SMIL 3.0的第一版草稿於2006年12月公佈，參與制定標準的公司眾多，其中包括 Compaq、Gateway、IBM、Microsoft、RealNetworks、Oratrix等【7】。. SMIL 文檔和 HTML 文檔有相似的結構，它們都被分為<head>和<body>兩個部分。<head>部分包含布局和元數據(metadata)信息。<body>部分則包括時間信息（通常由並行<par>和序列<seq>兩個主要標籤組成）。SMIL 通過 URI 引用媒體對象，並允許媒體共享和分散式存儲。該語言還允許為不同的媒體對象指定不同的頻寬【7】。. 16.

(26) 目前，SMIL 正被應用於手持設備正被應用於手持設備，並因此產生了一個被稱作並因此產生了一個被稱作 MMS (Multimedia Messaging Service Service，多媒體消息服務，俗稱彩信)的子集的子集。MMS 和手機簡訊(SMS)相當，但可以包含視頻但可以包含視頻、音頻和圖片(如圖 2.4 所示)。。因此，在移動內容業，很多多媒體技術人員戲稱很多多媒體技術人員戲稱 MMS 為迷你 SMIL(Mini-Me Me SMIL)。SMIL SMIL) 的語言結構對後來的 SVG（（可縮放向量圖型）標準以及時控文本(Timed (Timed Text)標準 Text) 亦產生了一定影響。. 圖 2.4 SMIL 整合網路的視訊多媒體. 2.5.2. SMIL Markup. 由於 SMIL 基於 XML XML，因此其標籤對大小寫敏感，所有的 SMIL 標記都必須是小寫字母。一個完整的一個完整的 SMIL 文件必須以<smil>標籤開始，而且以而且以</smil>標籤結束。在 SMIL 的文件中可以包含的文件中可以包含<head>這個元素，是用來儲存有關呈現佈局是用來儲存有關呈現佈局的信息，以及其他的元信息以及其他的元信息；且必須包含<body>元素，用來包含媒體元素用來包含媒體元素。以下來介紹 SMIL 的語法結構的語法結構【7】： . Sequence Element：<seq> <seq>這個標籤，它可以達到連續播放的目的它可以達到連續播放的目的，其主要的屬性如下： 17.

(27) 表 2.3 SMIL sequence Element 屬性(Attribute) 屬性. 值(Value). 功能描述(Descrition) 功能描述. begin. Time. 設定開始播放的延遲時間. dur. Time. 設定播放的時間長短. repeatCount. number. 設定播放的次數. . Parallel Element：<par>這個標籤，可使多個影音來源同時播放，其主要的屬性如下：表 2.4 SMIL Parallel Element. 屬性(Attribute) 屬性. 值(Value). 功能描述(Description) 功能描述. begin. time. 設定開始播放的延遲時間. dur. time. 設定播放的時間長短. endsync. first|last|id(clip). 同步停止元素. repeatCount. number. 設定播放的次數. . Media Elements：下列為主要的 media 元素：表 2.5 SMIL Media Elements 主要元素. 元素(Element) 元素. 描述(Description) 描述. Ver. <animation>. 定義動畫. 1. <audio>. 定義音頻片段. 1. <brush>. 定義筆刷. 1. <img>. 定義圖片. 1. <param>. 定義參數. 1. <ref>. 定義通用的媒體引用. 1. <text>. 定義文本. 1. <textstream>. 定義文本流. 1. <video>. 定義視頻. 1 18.

(28) Media Elements：下列為主要的 media 屬性：. . 表 2.6 SMIL Media Elements 主要屬性屬性(Attribute) 屬性. 描述(Description) 描述. erase. 定義計時完成後該元素的行為 1. src. 定義媒體對象的來源. 1. type. 定義媒體類型. 1. Ver. 台灣學習物件詮釋 Learning Objects 台灣學習物件詮釋資料標準詮釋資料標準(Taiewn 資料標準. 2.6. Metadata, 2.6.1. TW LOM). 學習物件詮釋詮釋資料標準 Objects Metadata, LOM) 學習物件詮釋資料標準(Learning 資料標準. 學習物件詮釋資料標準(Learning Objects Metadata)是一個詳細描述學習物件，具有多個部份的詮釋資料標準，是目前唯一被公開認證對於學習物件描述的詮釋資料標準，用以描述與管理學習資源，以達到學習資源互換的目的。LOM 標準目前已被全世界主要的教育科技產業所支持，包括:ARIADNE、MERLOT，以及美國國防部所發展的 SCORM。 1997 年 IMS (IMS Global Learning Consortium) 著手進行 Learning Resource Metadata (LRM) 規範的發展。1998 年，IMS (Instructional Management System) Global Learning Consortium 和 ARIADNE (Alliance of remote instructional authoring and distributed networks for Europe)共同向 IEEE 提案，內容以 IMS 提交的 Learning Resource Metadata(LRM)規範為基礎，此規範成為日後 IEEE LOM 的依據。2002 年 6 月，IEEE 正式通過 1484.12.1 Learning Object Metadata (LOM)標準。. 學習物件的詮釋資料實例是描述學習物件應用上的相關特徵。這些特徵可以分成一般(General)、生命週期(Life cycle)、詮釋－詮釋資料(Meta-metadata 19.

(29) )、教育(Educational)、技術(Technical)、版權(Right)、關聯性(Relation)、註解 (Annotation)、和分類(Classification)，共 9 大類目 77 個資料元素【20】: . 一般(General)：表 2.7 LOM 一般元素. 編號. 元素名稱. 1. 一般(General). 描述整體學習物件的一般性資訊. 1.1. 識別碼(Identifier). 用來識別學習物件的全球性唯一編號. 1.1.1. 編目(Catalog). 款目的識別或標目資訊的名稱或設計者。一種名稱領域(namespace)的元素。. 1.1.2. 款目(Entry). 在識別或編目元素內，識別號的值，用以指出或識別學習物件。一名稱領域特定字串. 1.2. 標題(Title). 學習物件的名稱. 1.3. 語言(Language). 用來使學習晤見和使用者溝通的主要人類語言。. 1.4. 描述(Description). 有關本課程的文字敘述. 1.5. 關鍵字(Keyword). 描述此學習物件主題的關鍵字或片語。. 1.6. 涵蓋範圍(Coverage) 學習物件所適用的時間、文化、地理或地區。學習物件內容的廣度和範圍。涵蓋範圍基本上包括空間位置(地名或地理座標)、時間距離(一時代標記、時間、時距)或管轄權(例如已命名的管理機構)。推薦的最佳典範是從控制詞彙裡選擇欄位值(例如地理名詞索引點(TGN))，並選擇適合的地名或時期名稱，而不是以數個識別號，例如座標組或時距表示。. 1.7. 結構(Structure). 本學習物件底下的組織結構. 20.

(30) 叢集層次. 1.8. 本學習物件功能上的梯度. (Aggregation Level) . 生命週期(Life cycle)：表 2.8 LOM 生命週期元素. 編號. 元素名稱. 2. 生命週期(Life. 本類目描述此學習物件的歷史與現況，以及在. Cycle). 演變過程中影響此學習物件的實體。. 2.1. 版本(Version). 學習物件版本. 2.2. 現況(Status). 本學習物件完成的狀態或條件.. 2.3. 貢獻(Contribute). 在學習物件的生命週期間（如創造、編輯、出版）有貢獻的實體（即個人、組織）. 2.3.1. 角色(Role). 貢獻的種類。. 2.3.2. 實體(Entity). 對學習物件有貢獻的實體(即人物、組織)，其識別和資訊。實體排列的順序以最相關為優先。. 2.3.3 . 日期(Date). 貢獻的日期. 詮釋－詮釋資料(Meta-metadata)：表 2.9 LOM 詮釋－詮釋資料元素. 編號. 元素名稱. 3. 詮釋-詮釋資料. 本類目描述詮釋資料本身的記錄(而不是此記. (Meta-Metadata. 錄描述的學習物件)。本類目描述詮釋資料的例. ). 子如何被識別、何人建立此詮釋資料的例子、如何、何時以及參照到什麼.. 3.1. 識別碼(Identifier). 用來識別此詮釋資料的全球性唯一編碼 21.

(31) 3.1.1. 編目(Catalog). 款目的識別或標目資訊的名稱或設計者。一種名稱領域(namespace)的元素。. 3.1.2. 款目(Entry). 在識別或編目元素內識別號的值，用以指出或識別此詮釋資料記錄。一名稱領域特定字串. 貢獻(Contribute). 3.2. 在詮釋資料生命週期中(如創造、確認)，影響詮釋資料狀態的實體(即人物或組織). 3.2.1. 角色(Role). 貢獻的種類.「創作者」應作為此資料元素內的一例. 3.2.2. 實體(Entity). 對詮釋資料實例有貢獻的實體(即人物、組織)，其識別和資訊。實體排列的順序以最相關為優先。. 3.2.3. 日期(Date). 貢獻的日期. 3.3. 詮釋資料元素. 用來建立此詮釋資料例子其權威規格. (Metadata. 的名稱和版本。. Schema) . 技術(Technical)：表 2.10 LOM 技術元素. 編號. 元素名稱. 4. 技術(Technical). 描述學習物件技術上的需求和特徵. 4.1. 格式(Format). 本學習物件(所有構件)的技術資料類型。本資料元素是用來識別檢索學習物件的軟體。. 4.2. 大小(Size). 這個數位化學習物件位元組的大小，以位元數 (octets)表示。大小以十進位表示(radix 10)。結果，只有數字 '0' 到 '9' 會被用到。這個單位是位元，不是百萬位元，億萬位元等。本資料 22.

(32) 元素應指出學習物件的真正大小。如果學習物件是壓縮的, 則此資料元素應是指未被壓縮的大小。 4.3. 位置(Location). 用來檢索學習物件的字串，可能會是一個位址 (e.g.全球資源定位)，或是一個解決位址的方法 (e.g. 全球資源識別)。本列表的第一個元素會是較適合的位址. 4.4. 需求(Requirement). 使用本學習物件在技術性能。如果有多樣的需求，則所有都是必要的，即邏輯上的連接詞是AND.. 4.4.1. 或組成. 多種需求的組成。當組成需求內的一種滿足. (OrComposite). 時，則所有組成需求即會滿足，即邏輯上的連接詞OR。. 4.4.1.1. 類型(Type). 使用此學習物件的技術需求. 4.4.1.2. 名稱(Name). 使用此學習物件所需的技術名稱. 4.4.1.3. 最低版本(Minimum. 使用本學習物件最低的技術版本需求. Version) 4.4.1.4. 最高版本(Maximum 使用本學習物件最高的技術版本需 Version). 4.5. 安裝說明. 描述如何安裝這個學習物. (Installation Remarks) 4.6. 其他平台需求. 有關其他軟體和硬體需求的資訊. (Other Platform Requirements) 23.

(33) 時長(Duration). 4.7. 當以一般的速度播放時, 連續學習物件所花的時間. . 教育(Educational)：表 2.11 LOM 教育元素. 編號. 元素名稱. 5. 教育(Educational). 本類目描述此學習物件在教育上或教學上主要的特徵。. 5.1. 互動類型. 本學習物件所支援的佔優勢的學習模式。「動. (Interactivity. 態(Active)」學習 (如做中學(learningby doing)). Type). 是由內容所支援，藉由學習者直接導引出創造性的活動。一主動學習物件促發學習者在語意上有意義的輸入或作其他種類創造性活動或決定，這些並不一定和在學習物件架構上表現。「展示(Expositive)」學習(如被動學習) 發生主要在於學習者是吸收展示在他面前的內容(通常透過文本、影像或聲訊，但不能引發學習者任何語意上有意義的輸入。展示性文件包括文章、影片片段、所有種類的圖像資料和超文件檔案。當學習物件融合了動態性和展示性互動類型時，本欄位值是「混合(mixed)」。. 5.2. 學習資源類型. 學習物件的特定種類。最顯著的類型應放在第. (Learning. 一位。. Resource Type) 5.3. 互動程度. 本學習物件表現的互動程度。此狀況下的互動 24.

(34) 5.4. (Interactivity. 是指學習者影響學習物件某個方面或行為的. Level). 程度。. 語意密度(Semantic. 學習物件精練的程度。一學習物件的語意密度. Density). 可依其大小、橫跨範圍來估計、或－本身即為時間性資源，例如影、音－時長。一學習物件的語意密度和其難度是互為獨立。最好的佐證是展示性材料，雖然同樣可用在動態資源。. 預期使用者的角色. 5.5. 本學習物件所針對的主要的、最優先的使用者.. (Intended End User Role) 5.6. 背景(Context). 預期會學習和使用此學習物件的主要環境。. 5.7. 基本年齡範圍. 典型預期使用者的年齡.這個資料元素應表示. (Typical Age. 發展年齡(developmental age)，此將會不同於依. Range). 年齡前後排列的年齡。. 困難度(Difficulty). 對基本預期針對的觀眾來說，以此學習物件或. 5.8. 透過此學習物件來作業的困難度。 5.9. 5.10 . 基本學習時長. 對基本預期針對的觀眾來說，以此學習物件或. (Typical Learning. 透過此學習物件來作業所需花費的約略或基. Time). 本時間。. 描述(Description). 評論此學習物件要如何被使用. 版權(Rights)：表 2.12 LOM 版權元素. 編號. 元素名稱. 6. 版權(Rights). 這個目錄描述智慧財產權和使用這個學習物件的條件 25.

(35) 6.1. 價格(Cost). 使用此學習物件所需的費用. 6.2. 版權及其他的限制(Copyright. 使用此學習物件所需遵守的版權或. and Other Restriction). 其他限制. 描述(Description). 評論使用此學習物件的條件. 6.3 . 關聯性(relation)：表 2.13 LOM 關聯性元素. 編號. 元素名稱. 7. 關聯性(relation). 本類目定義了本學習物件和其他學習物件之間的關係.為了定義多重的關係，這個目錄可能是多值的。如果有多個目標學習物件還多，則每一個目標就會有新的關係款目. 種類(Kind). 7.1. 學習物件和目標學習物件兩者的關係類型，目標學習物件會由7.2:關聯性.資源識別. 7.2. 資源(Resource). 此關聯性參照的目標學習物件. 7.2.1. 識別碼(Identifier). 用來識別目標學習物件的全球性唯一編號. 7.2.1.1. 編目(Catalog). 款目的識別或標目資訊的名稱或設計者。一種名稱領域(namespace)的元素. 7.2.1.2. 款目(Entry). 在識別或編目元素內，識別號的值，用以指出或識別目標學習物件。一名稱領域的特定字串. 7.2.2. . 描述(Description). 目標學習物件的描述. 註解(Annotation)：表 2.14 LOM 註解元素. 編號. 元素名稱. 8. 註解(Annotation). 本類目提供學習物件在教育使用上的評註；並 26.

(36) 提供何時以及何人建立此評註。本類目使得教育者可以分享他們對學習物件的評價及使用建議等 8.1. 實體(Entity). 建立此評註的實體（即個人、組織）. 8.2. 日期(Date). 本註解建立的日期.. 8.3. 描述(Description). 本評註的內容. . 分類(Classification)：表 2.15 LOM 分類元素. 編號. 元素名稱. 9. 分類(Classification). 這個類目是描述此學習物件是屬於一特定分類系統.的哪一類為定義多種分類法，此類目可以有多個輸入值. 9.1. 目的(Purpose). 對學習物件分類的目的. 9.2. 分類路徑(Taxon. 特定分類系統下的分類路徑。每一後繼層級是. Path). 之前層級定義的精鍊化。在相同或不同的分類裡可能有不同的路徑，來描述相同的特徵.. 9.2.1. 來源(Source). 分類系統的名稱.這個資料元素可用任何已被認可「官方」的分類法或任何使用者定義的分類法。註：任何索引、目錄或檢索工具可提供建製完整的分類系統最高層的輸入項，例如國會圖書館分類系統(LOC)、國際十進分類法 (UDC)、杜威十進分類法(DDC)等。. 9.2.2. 類(Taxon). 在分類法上特定的術語。一個類可能是一個節點以定義標籤或術語。為了標準化參照，一個類可能有字母與數字符號或識別號。兩者之 27.

(37) 一或兩個標籤和款目可用來指出特定的類。類的順序列表建立了分類路徑，即「分類階梯」：在分類上，從較一般到較特定款目的路徑。 9.2.2.1. 類別碼(ID). 類的識別碼，如利用數字或字母結合來提供分類法的來源. 9.2.2.2. 款目(Entry). 類的文字標籤. 9.3. 描述(Description). 相關於特定分類法的學習物件，其描述在9.1: 分類.目的的內容描述，像是學科、看法、技術水準、教育目標等。. 9.4. 關鍵字(Keyword). 相關於特定分類法的學習物件，其描述在9.1: 分類.目的裡的關鍵字或片語敘述，像是存取性、安全水準等。越相關的放越前面。. 28.

(38) 2.6.2. 台灣學習物件詮釋 Learning Objects 台灣學習物件詮釋資料標準詮釋資料標準(Taiwan 資料標準. Metadata,. TW LOM). Learning Object Metadata (IEEE 1484.12.1-2002 LOM v1.0)是目前國際間描述學習物件（Learning Object）時所採用或參考的主要標準，而其它國外數位學習 Metadata 標準在定義與應用方面，也以 LOM 為基礎；在實際應用 LOM 時，因為標準內的文字深奧難懂，會產生建置的困難，LOM 為了符合所有需求而作的廣泛定義，常引發不同的解讀而無法統一，另外，各國家各社群在地化的需求，為加強互通性與在地化的功能，LOM 在地化的標準因此而生【21】：表 2.16 各國以 LOM 制訂在地化標準國家. 標準. 加拿大(Canada) 加拿大. Can Core. 美國(USA) 美國. SCORM. 英國(UK) 英國. CETIS UK LOM Core. 中國(China) 中國. CELTSC CELTS-3, CELTS-4, CELTS-42. 台灣(Taiwan) 台灣. ELNP TW LOM. 中央研究院後設資料工作組分析各教學網站回傳之「教學內容 Metadata 問卷」並與國外 E-Learning Metadata 標準進行研究比較後，加上數次開會討論，建議「教學資源網」採用採用其九個類目(Categories)【20】：一般(General)、生命週期 (Life Cycle) 、詮釋 - 詮釋資料 (Meta-Metadata) 、技術 (Technical) 、教育 (Education)、版權(Rights)、關聯性(Relation)、註解(Annotation)、分類(Classification)，來描述學習物件。這份著錄規格書以 IEEE 1484.12.1-2002 LOM V.1.0 為基礎，依其元素順序及定義以排列及描述元素，建議出一套適合此教學資源平台的「著 29.

(39) 錄原則」與「系統建議」，並於其後列出相關 Metadata 標準所共有的元素，以供參考。目前「教學資源網」使用「數位教學資源交換規格 V2.0」作為系統平台間交換教學資源共通之 Metadata 規格【20】。此份規範的適用對象主要包括：系統建置者、詮釋資料管理者、詮釋資料記錄創造者、教學設計者等，較著重與學習物件有關的後端發展者。對於前端的使用者，不建議使用此份規範。若為了讓前端使用者瞭解著錄或搜尋學習物件的正確方式，系統建置者可根據此規範，建立符合需求的使用者指引【21】。為讓詮釋資料系統開發者能夠充分結合個案需求，就功能面發展出一份系統發展需求指引。表 2.17 TW LOM 元素總覽(數位典藏國家型科技計畫後設資料工作組,2005). 30.

(40) 31.

(41) 第三章影音儲存庫查詢之規劃影音儲存庫查詢之規劃由於網路所能提供的頻寬及品質的增進，數位化影片資料越來越普及，透過網路瀏覽影片日益普遍，當使用者與影片資料量越來越多時，對於影片資料之管理成為極為重要的議題，因此有越來越多的研究在影片資料庫系統之實現。在本研究中，結合影片資料與資料庫系統，並且提供使用者查詢影片資訊。本章對影片儲存庫查詢之規劃、架構以及開發時所使用到的技術進行探討： . 影片儲存庫整合情境. . 影片儲存庫之發展. . 影片儲存庫之查詢. . Windows Media Services 之探討. . P2P 影片串流平台架構. 3.1. 影音儲存庫整合情境影音儲存庫整合情境. 圖 3.1 影片儲存庫整合情境本研究是透過利用 XML 原生資料庫(eXist)這個資料庫，來儲存使用者上傳 32.

(42) 影片時所產生的 XML 檔案。當 XML 文件很複雜時，若對原先的 XML 文件中各個元素的順序不了解，對 XML 文件結構作拆解，可能會造成文件各元素的順序，和原始文件的順序不同。以原生資料庫存放 XML 文件，如此可以完整的保留 XML 文件結構，並可快速地取回 XML 文件，適合應用在整份 XML 文件當作輸入及輸出，對於 XML 文件的使用上將更有效率(如圖 3.2 所示)。. 圖 3.2 eXist 資料庫儲存 XML 檔案而此XML檔案記錄了影片相關資訊，以「台灣學習物件詮釋資料標準」為基礎，建立XML的詮釋資料；透過「台灣學習物件詮釋資料標準」所定義影片資訊，便可清楚的紀錄每部影片的相關資訊，目的是希望能由此份規範的制訂，整合並統一在詮釋資料上的描述，以增強資源間的互通性與再利用性，達到日後影片資源能夠共享及交換。由於上傳影片的數量相當龐大，在影片內容新增之初，應完善的規劃影片資源的建置過程，於是以 Ontology 的概念與知識描述，為影片資料庫之發展基礎，用以描述影片資源，紀錄所有影片之類別，提升影片資源的管理，方便影片在搜尋時，能透過 XML 語言的基本階層結構性質，易取得使用者所需要之影片，提供給使用者更多的影片資訊。 33.

(43) 在所有影片上傳到資料庫的過程中在所有影片上傳到資料庫的過程中，每一部影片都會包含記載其內容每一部影片都會包含記載其內容 XML 檔案，所有的影片皆為獨立上傳產生所有的影片皆為獨立上傳產生，因此彼此之間並無關聯性，必須必須使用 OWL 與 RDF 這二種文件，記錄所有記錄所有的影片類別與影片序號，透過 OWL/RDF 資料的關聯與階層性，在建置過程中在建置過程中影片會依照所屬之類別，將影片資料中的分類項目，加入 OWL/RDF 的子類別子類別中，建立起影片資訊的關連性(如圖 3.3 所示)。所示. 圖 3.3 RDF/OWL file 紀錄 XML file 類別. Protégé OWL API 支援查詢支援查詢功能，使用 Protégé OWL API 操作 OWL/RDF 本體，可對 RDF/OWL 檔案進行查詢動作檔案進行查詢動作，達到較精確的查詢結果；；經過類別搜尋後，可得到此類別下的所有影片可得到此類別下的所有影片，管理者可挑選欲加入廣播排程的欲加入廣播排程的影片，加入 Windows Media Services 的播放清單之中，由 Windows Media Services 進行影片排程及影音串流處理；而而透過 NetXtream Services 的 P2P 串流發佈發佈，可提供給更多的使用者觀看。. 34.

(44) 影音資料庫之發展影音資料庫之發展. 3.2. 影片資料庫發展，可以分為以下三大模組：. (1) 影片上傳及 XML 產生. (2)建立 RDF/OWL (3)檔案儲存。. 3.2.1. 影音 Metadata 之描述. 利用 jspSmartUpload 上傳下載組件提供的對象及操作方法，可以獲得全部上傳文件的信息，能全程控制上傳，對上傳的文件在大小、類型等方面做出限制。如此可以過濾不符合要求的文件。. 以「台灣學習物件詮釋資料標準」為依據，制定影片資料庫的詮釋資料，針對影片資料庫會使用到的內容，擷取出部份的詮釋資料，描述影片資料庫所需要的資訊，包括影片的名稱、影片播放的長度、影片的來源...等等，具備下表的影片標籤，才能清楚的描述每個影片的資訊；此十項元素做為影片資料的標籤，用以描述與管理影片資源，以達到日後資源互換的目的，下表列出影片標籤與產生之影片資訊內容：表 3.1 採用 TW LOM 標準之影片標籤元素名稱. 標籤使用. 編號. 名稱(Name) 名稱. 紀錄影片名稱. 4.4.1.2. 類別碼(ID) 類別碼. 影片識別碼. 9.2.2.1. 大小(Size) 大小. 影片內容大小. 4.2. 時長(Duration) 時長. 影片所播放的時間. 4.7. 格式(Format) 格式. 紀錄影片格式 ex.WMV，MPEG. 4.1. 來源(Source) 來源. 影片提供者. 9.2.1. 版權(Rights) 版權. 影片智慧財產權. 6. 種類(Kind) 種類. 紀錄所屬的影片類別. 7.1. 35.

(45) 描述(Description) 描述. 有關影片的文字描述. 1.4. 日期(Date) 日期. 影片上傳日期. 2.3.3. <?xml version="1.0" encoding="Big5" ?> - <video> <name>實驗 DIY51-2</name> <id>1244295659994</id> <size>106MB</size> <duration>00 時 11 分 59 秒</duration> <format>WMV</format> <source>XML 實驗室</source> <rights>佐峰</rights> <date>2009/06/06 09:40:59</date> <kind>教育.NHK 百科.實驗教育百科實驗 DIY</kind> <description>密度</description> </video> 程式碼 3.1 XML 檔案. 3.2.2. 影音語意描述定義影音語意描述定義. 以 RDF/OWL 建立影片本體論，為了能夠建立影片之間的關聯，透過建立本體論可清楚的暸解每個影片之間的關聯性，使用者所上傳的影片，會給定每個影片不同的 ID 編號，並依照其不同的種類做分類。. Protégé 除了提供本體編輯工具以外，還提供了一整套的 OWL API。 Protégé OWL API 是為 Web 本體語言 OWL 和 RDF、RDFS 而實現的開源 Java 類庫，該 API 提供了加載和保存 OWL 文件。利用 Protégé 所提供的 Protégé-owl API 進行 RDF/OWL 的建置，下列檔案為影片資料的 RDF/OWL 格式： <?xml version="1.0"?> <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#" 36.

(46) xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns="http://www.owl-ontologies.com/unnamed.owl#" xml:base="http://www.owl-ontologies.com/unnamed.owl" > <rdf:Description rdf:about="#影片目錄"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#children"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#ObjectProperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#影片目錄"/> <rdfs:range rdf:resource="#影片目錄"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#kind"> <rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#int"/> <rdfs:domain rdf:resource="#實驗 DIY "/> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#DatatypeProperty"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about=""> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Ontology"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#教育"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#影片目錄"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#NHK 百科"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#教育"/> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#實驗 DIY"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#NHK 百科"/> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about="#1242971674093"> <kind rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">教育.NHK 百科. 實驗 DIY </kind> <rdf:type rdf:resource="#實驗 DIY "/> </rdf:Description> </rdf:RDF> 37.

(47) . 程式碼 3.2 OWL 格式. 下列介紹 OWL 文所需具備的語法: . 標頭(Header) : OWL 文件通常被稱做是 OWL Ontology，並且它也是一份 RDF 的文件。OWL Ontology 的根元素(root element)是 rdf:RDF 元素，同時它也描述多個名稱空間(Namespace)，如:. <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns="http://www.owl-ontologies.com/unnamed.owl#" xml:base="http://www.owl-ontologies.com/unnamed.owl" > </rdf:RDF>. . 類別元素 : 類別使用一個 owl#Class 元素作定義。例如，我們定義一個類別 Video:. <rdf:Description rdf:about="#影片目錄"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> </rdf:Description>. . 子類別元素 : 子類別使用一個 owl#Class 元素作定義。例如，我們定義一個 Video 的子類別 computer：. <rdf:Description rdf:about="#教育"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#Class"/> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#影片目錄"/> </rdf:Description>. . 性質元素 : 在 OWL 中有兩種性質： 38.

(48) . 物件性質: 將物件關連到其他物件，下列為物件性質的例子:. <rdf:Description rdf:about="#children"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#ObjectProperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#影片目錄"/> <rdfs:range rdf:resource="#影片目錄"/> </rdf:Description> . 資料型別性質: 將物件關連到資料型別(datatype)的值。例如:身分證字號、電話與年齡等等。因為 OWL 沒有任何預先定義的資料型別，也沒有提供特殊定義的型態；因此，許使用 XML 的資料型別，然後再利用語意網的層級化結構，使之成為一個合法的 OWL 文件。以下為資料型別性質的例子:. <rdf:Description rdf:about="#kind"> <rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#int"/> <rdfs:domain rdf:resource="#computer"/> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#DatatypeProperty"/> </rdf:Description>. . 資源描述：利用資料型別性質，紀錄每個影片的編號，以及影片所屬之類別，例如，我們定義"#1242971674093"為影片編號，<kindrdf: datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">教育.NHK 百科.實驗 DIY</kind> 是影片類別：. <rdf:Description rdf:about="#1242971674093"> <kind rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">教育.NHK 百科.實驗 DIY </kind> <rdf:type rdf:resource="#實驗 DIY "/> </rdf:Description>. 39.