CN101198954A - 用于处理树数据结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理被组织成互连的元素的树数据结构的方法。根据本发明，该方法包括步骤：作为互连的元素的子集的处理单元的定义，向每个处理单元分配处理数据，在其中经分配的处理单元的数据将被由用于所述数据的接收单元使用。以上是渐进传输元数据的有关应用，尤其是适合于分级的多媒体内容。

Description

用于处理树数据结构的方法

本发明涉及一种用于处理被组织到互连的元素的树数据结构的方法。

本发明一般应用于电信领域，尤其是经由因特网的电信。然而，本发明的另一个特别有利的应用涉及连续地传送元数据(流式传输)，尤其用于适合于分级的多媒体内容。

MPEG SC29/WG 11 M11611(71st MPEG Meeting，Hong Kong，China，17/21-01-2005)会议文献定义对遵循由MPEG-21标准(ISO/IECTR 2100-1：2004，Part 1：Vision，Technologies and Strategy)定义的概念的数字项流式传输的方法，以及代表在MPEG-21环境中的基础事务和分发单元。数字项是一个或多个语义上链接的多媒体内容(例如视频、图像、音频)的摘要以及任何链接到那些内容的元数据，整个组成事务和终端用户单元。

以被广泛地使用的树数据结构语言即XML(可扩展标记语言)频繁地写链接到数字项的元数据。由于该数字项是用来通信的，其中可适用于经由因特网类型的网络，所以传送包含在其中的元数据以及更普遍地传送XML文件出现问题。

具体地说，流式传输(连续地传送)XML文件是有益的，所以目的地实体能够使用其已经接收的片断而没必要等待接收整个文件。此外，有时XML文件的使用被链接到被连续地发送的诸如视频流的其他数据的使用。然后有必要相互同步各种数据流，并且由此XML文件的片断分配定时信息。

以上提及的MPEG文献提出一种用于分片数字项和分配定时信息给获得的片断的解决方案。其尤其适合于XML文件，虽然其并不局限于它们。该解决方案依靠Xpath表达式指示将被传送的片断，Xpath(XML路径语言，version 1.0，W3C Recommendation，16 November 1999)作为用于识别在XML文件中的节点或一组节点的表达式语言。此外，一个参数被用来定义用于那些片断的传送时间。

然而，该现有技术的处理方法具有某些缺点：

首先，该方法使用表达式语言Xpath来选择XML文件的片断。对于Xpath的问题是整个XML文件必须被加载到存储器以评价该表达式。对于小的XML文件，这不成问题。相反，对于大的文件，这能够消耗相当大的存储器资源并且能够显著地减低系统性能。

第二，且出于相同的理由，该方法不能被用于动态(on the fly)生成的XML文件。

第三，应用于片断的定时信息无法定义对前趋的片断的时间关系。

与该背景技术相反，将由本发明解决的技术问题将提出一种处理被组织成互连的元素的树数据结构的方法，其使得特别是以XML类型的文件的形式选择一组片断成为可能，以及对它们灵活地分配定时信息。

同样，除了其无论将被流式传输的文件的大小如何都将要求有限的存储器资源的事实外，此方法应当也适合于动态地生成的文件。

根据本发明，对于所述的技术问题的解决方案存在于所述方法包括操作：

将处理单元定义为互连的元素的子集；和

给每个处理单元分配处理时间，在此时间内与处理单元关联的数据由编址所述数据至其的实体使用。

本发明更特别地规定每个处理单元，其将基于称为锚元素的给定元素被定义为按照给定附着模式链接到所述锚元素的一组元素。

根据本发明，所述附着模式从以下模式中选出：“简单”、“祖先”、“后代”、“祖先和后代”、“祖先、后代、和前趋的兄弟姐妹”。以下定义这些不同的附着模式。

本发明还规定将通过时间寻址模式和时间规范模式定义的所述处理时间。

在本发明的第一实现中，所述时间寻址模式是绝对寻址模式并且处理单元的处理时间被绝对地按时间定义。所述处理时间规范模式则是按给定规范格式的处理时间。

在本发明的第二实现中，所述时间寻址模式是相对寻址模式并且处理单元的处理时间被相对前趋的处理单元而定义。所述处理时间规范模式由于是能够被设想的时间间隔组成，且同样地所述时间间隔被表示为在时标上的许多单位。

如下详细公开的，能够静态地或动态地实现本发明。

更确切地，当静态地实现时，依靠以树的形式组织数据的文件实现的本发明的方法在此中值得注目：分配给所述元素的模式在所述文件中被指定。

此外，当动态地实现时，依靠以树的形式组织数据的文件实现的本发明的方法在此中值得注目：所述文件被与在其中指定分配给顾及所述文件的元素的模式的模板文件相关联。

尤其，存在对包含一组模板的所述模板文件的规定，每个模板由模板模式和由将为该元素或满足所述模板模式的元素指定的一组属性定义。

最后，本发明也涉及用于实现本发明的方法的服务器，涉及包括用于当程序在计算机中执行时执行本发明的方法的程序代码指令的计算机程序，并且涉及代表以树(其依靠属性指定处理单元和关联的处理时间)的形式组织数据的文件的信号。

作为非限制性示例，参考附图的以下描述，清楚地解释本发明由什么组成以及其如何能够变为现实。

图1显示互连元素的树结构。

图2a、2b和2c显示来自图1树结构的三个处理单元。

图3显示与图1树结构关联的XML文件。

图4a、4b和4c显示分别与来自图2a、2b和2c的各处理单元关联的XML文件。

图5显示依照本发明的处理方法的与来自图2a、2b和2c的各处理单元关联的XML文件。

图6显示图2c的处理单元的变体。

图7显示图5中与图6的变体关联的XML文件的变体。

图8显示来自图5的包括用于该处理单元的处理时间属性的XML文件。

图9显示与图3的XML文件关联的模板文件。

图10显示由本发明的方法使用的属性和模板的语法。

图11是显示根据本发明的方法，(a)在静态模式和(b)在动态模式中来自图3的XML文件的元素的处理流的图。

图1显示被组织成互连元素的树数据结构。元素对应于树的节点并且一般由字母el标识。树的第一个元素称为根。

图2a、2b和2c显示此结构的三个处理单元UT1、UT2、UT3，其作为同样能够由目的地实体使用的树的子集、或片断。片断是任何相连的元素组。处理单元UT1包括元素el0和el1，处理单元UT2包括元素E10、el2，el21和el211，以及处理单元UT3包括元素el0、el2、el22、el221和el222。

图3XML文件与图1树结构关联。当然，本发明不单单局限于XML文件并且能够应用于任何树数据结构。

假设目的地应用能够连续地使用该文件。关于这点，处理单元是文件的片断，其能够被独立于文件的其余部分而使用。

图4a、4b和4c显示从图3的原始文件中提取的XML文件，其可以分别与处理单元UT1、UT2和UT3相关联，并且与该原始文件独立地存储在服务器的存储器中。

然而，该解决方案将引入由数据的冗余导致的不一致的风险，以及不必要的消耗存储器空间和带宽。

为了避免这些缺点，本发明提出以下参照图5到10描述的处理方法。

一般而言，此处理方法提供定义所述处理单元的方法以及对每个处理单元分配处理时间，在该时间期间与相关联的处理单元的数据将被构成所述数据的目的地的实体使用。

基于称为锚元素的给定元素将处理单元定义为按照给定附着模式链接到所述锚元素的一组元素。在图2a、2b和2c中，处理单元UT1、UT2和UT3的锚元素分别是由树中的白圆圈表示的el1、el211和el22。

能够设想各种附着模式，即，“简单”、“祖先”、“后代”、“祖先和后代”、以及“祖先、后代和前趋的兄弟姐妹”附着模式。

在“简单”附着模式中，该处理单元仅包含锚元素本身。

在“祖先”附着模式中，该处理单元包含锚元素和它的全部祖先。

在“后代”附着模式中，该处理单元包含锚元素和它的全部后代。

在“祖先和后代”附着模式中，该处理单元包含锚元素、它的全部后代和它的全部祖先。

在“祖先、后代和前趋的兄弟姐妹”附着模式中，该处理单元包含锚元素、它的后代、它的祖先、它的祖先之前的元素以及它们的后代。

在图2a、2b和2c中，通过对其各自的锚元素应用“祖先和后代”附着模式来定义处理单元UT1、UT2和UT3。

使用锚元素和附着模式概念来定义应用到树结构的、将被流式传输到目的地实体的元素的性质。

锚元素概念对应于某一元素是或不是锚元素的性质。相似的，附着模式概念对应于某一元素根据给定附着模式附着到该锚元素的性质。

根据“祖先元素”性质，祖先元素定义一个并且仅仅一个处理单元。相对地，其可能属于其他处理单元。处理单元由一个且仅仅一个锚元素相互地识别。相反，它能够包含其它锚元素。

当本发明的处理方法通过例如XML文件实现时，元素的性质通过XML属性定义或者从其父母元素中继承。

图5显示来自图2a、2b和2c的各处理单元如何能够在图3所示的原始XML文件中被静态地选择。

在分配给元素el1、el211和el22的“anchorElement”属性中反映“锚元素”性质。该锚元素属性的值是布尔值：如果且仅仅如果元素包含具有值“真”的“锚元素”属性，则其是锚元素。

为XML文件的元素定义的次序关系存在，其对应于下列导向路径：随着文件从左至右和从上至下扫描，元素的次序是开放标签发生的次序。例如，在图3的文件中，元素被如下排序：{el0，el1，el2，el21，el211，el22，el221，el222，el3}。处理单元的次序是定义它们的锚元素的次序。尤其对于定义相对于前趋的处理单元的处理单元的处理时间的相对时间寻址，该次序在下面使用。

注意在元素无法从父母元素中继承性质的意义下，“锚元素”性质无法被继承。

在被用来基于该锚元素选择处理单元的“puMode”属性中反映链接到附着模式的第二性质。此性质直接由“puMode”属性定义或者从父母元素中继承。其值是下面中的一个：

●“自己”用于“简单”附着模式；

●“祖先”用于“祖先”附着模式；

●“后代”用于“后代”附着模式；

●“祖先后代”用于“祖先和后代”附着模式；

●“祖先后代前趋的兄弟姐妹”用于“祖先、后代和前趋的兄弟姐妹”附着模式。

在图5所示的文件中，“puMode”属性被用于根元素el0来定义具有例如值“祖先后代”的性质puMode。这里此性质被该文件的全部元素继承。由此锚元素el1，el211和el22继承此性质。由此，每个将处理单元定义为如上解释的性质的函数。依此方式定义的处理器单元UT1、UT2和UT3对应于在图4a、4b和4c中表示的和在图2a、2b和2c中图示的三个文件。

在此例中，“puMode”生质一旦被“puMode”属性定义用于根元素，然后就被其它元素继承。同样可能独立地为其它元素定义此性质。如果图2c的处理器单元UT3由图6的处理器单元UT′3取代，对此锚元素仍然是元素el22但是对于该元素，“puMode”性质通过“后代”附着模式定义，则“puMode”属性的“后代”值必须在锚元素el22中指定。

由本发明提出的用于按照属性和继承定义性质的机制并且由此定义具有良好颗粒度(即，如果有必要，对于每个元素独立)的性质并且其有效地：如果文件的子树的元素享有相同的性质，则没有必要将属性加至每个元素来定义该性质。将属性加到子树的根元素就足够了并且然后依此方式定义的性质被其全部后代继承。

此相同机制用类推方法可应用于给处理单元分配处理时间。

第一性质timeMode定义时间寻址模式。其通过“timeMode”属性定义或者从父母元素继承。“timeMode”属性的值如下：

●“未定义”：时间寻址模式没有定义；

●“相对”：时间寻址模式是相对的，即，处理单元的处理时间相对于前趋的单元被定义；

●“绝对”：时间寻址模式是绝对的，即，绝对地定义处理单元的处理时间；

第二性质timeScale定义用于相对时间寻址的时标。其通过“timeScale”属性定义或者从父母元素中继承。其值是定义时标的整数，即，每秒单位数目。

第三性质timeInterval定义介于用于相对时间寻址的两个连续处理单元之间的时间间隔。其通过“timeInterval”属性定义或者从父母元素中继承。其值是定义相对于前趋处理单元的时间单位的数目的整数，该时间单位由上面定义的timeScale性质定义。

第四性质absTimeScheme定义用于绝对时间寻址的时间格式。其通过“absTimeScheme”属性定义或者从父母元素中继承。其值是定义时间寻址格式的字符流。例如，流“mp7t”指示由MPEG-7 MDS(MediaTimePointType)定义的时间寻址格式。

最后，第五性质absTime定义用于绝对时间寻址的处理时间。其不可继承，且通过“absTime”属性定义。其值是根据由absTimeScheme性质定义的时间寻址格式定义的时间的字符流。对于MPEG-7地址格式，此值的一个例子是“T17:30:45:2F10”。

例如，在图8所示的文件中，应用于根节点el0的“timeMode”、“timeScale”和“timeInterval”属性指示关于该元素的时间寻址是相对的，时标是22050单位每秒，并且在两个处理单元之间的间隔是1024单位。这里这些性质被文件的元素并且尤其是锚元素继承。处理单元从它们各自的锚元素中继承这些性质。由此处理单元UT1将在时间t1＝0处被呈现给目的地应用，处理单元UT2在时间t2＝1024/22050秒处，以及处理单元UT3在时间t3＝2048/22050秒处。

上面已经显示如何能够依靠静态添加到原始文件(如图8说明的文件)的属性来指定定义处理单元和其关联的处理时间的性质。

下面解释如何能够通过应用一组模板来动态地添加属性。

在此动态实现中，如同图3所示的原始XML文件与模板文件关联，其中通过模板模式定义每个模板。此模式定义该模板将被应用到的XML元素和然后将被添加到这些元素的一组属性。在图10中定义全部属性和模板的语法。

图9给出动态模板文件的例子。此例的结果与使用来自图8的静态指令一致。

遵照STX(Streaming Transformations for XML(STX)，Version 1.0，WorkingDraft 1 July 2004)中定义的表达式语言STXPath的语法，写该模板模式。STX是用于变换动态的XML文件，即，没必要首先将全部文件加载到存储器。这允许变换大的XML文件和动态生成的并且因此使得其整体是不可用的文件。由此STXPath特别适合于本发明的上下文。

STXPath语法与XPath接近。相反，它的语义有别。如在STXPath中，在XPath中，相对于上下文元素分解表达式。为评价此表达式，XPath必须考虑存在于整个文件的上下文。相反，STXPath仅考虑该上下文元素和其祖先的栈。由此在STXPath中解析必需的上下文是有限的且特别适合本发明的上下文。STXPath尤其被用来表达关于上下文的元素的名称、其序数、及其可能的属性的名称和值的约束。

例如，XPath表达式“/el1/el2”选择其父母元素名为el1并且是该文件的根的全部名为el2的元素。在STXPath中相同的表达式选择最多一个元素，即，在上下文元素的祖先的栈中的元素，其父母元素是名为el2且其父母名为el1。

给定实现能够使用STXPath的子集来提供既灵活又快速的过滤过程。

下面参考图11解释依照本发明的方法的，在(a)静态模式和(b)动态模式中图3的XML文件的元素处理。

通过称为语法分析器(解析器)的软件模块读原始的XML文件。几类解析器被广泛使用。这些模块允许应用经由给定应用程序接口(API)存取包含在XML文件中的信息。通过由网站联盟(XML Information Set(SecondEdition)，W3C Recommendation 4 February 2004)标准化的称为信息组(Infoset)的摘要模块模拟所有包含在XML文件中的信息。

本发明能够被用于几种类型的解析器，诸如DOM(文件对象模型)(Document Object System Level 2 Core Specification，Version 1.0，W3 CRecommendation 13 November 2004)或SAX(用于XML的简单API)。在此描述的本发明使用SAX，一种就存储器消耗而言高效的实现。

SAX类型的解析器读XML文件并且输出一序列描述该内容的事件。例如，读图3中表示的一般文件基本引起以下事件序列：

事件	此事件预示：
		startDocument	文件的开始
startElement el0	元素el0的开始+为el0声明的属性列表
		startElement el1	元素el1的开始+为el1声明的属性列表
endElement el1	元素el1的结束
		startElement el2	元素el2的开始+为el2声明的属性列表
startElement  el21	元素el21的开始+为el21声明的属性列表

本发明利用定义处理单元的信息充实XML文件的信息组。

在静态模式(a)中，如图8所示，属性被加入原始文件中。SAX解析器因而产生包含充实了信息的SAX事件序列。

在动态模式(b)中，通过分析原始文件生成的事件由一组(bank)模板处理以动态添加属性。称为流指令处理器的模块接收通过读原始文件而由解析器输出的SAX事件作为输入，应用在称为动态流指令的文件中规定的模板，并且输出包含充实了信息的SAX事件序列。由此编码器接收充实了流指令(正如设想该指令已经被静态地添加到原始XML文件)的信息组。由此该处理的其余部分与静态指令的情形一致。

编码器然后使用定义处理单元的信息来编码它们。编码器的输出存在于一序列存取单元UA中，其是经编码用于传输的的数据实体，从而解码该连续的存取单元重建由流指令定义的处理单元。

能够使用几种编码方法，诸如MPEG-7系统(ISO/IEC 15938-1：2002，Part1：Systems)、TeM(文字编码)或BiM(二进制编码)。对于每种编码方法可能有几种编码策略。

然后存取单元能够经由网络(例如因特网)被发送或连接在存储器中以便稍后发送。图11显示这两种情况。在每种情况下，当其被解码之后可被应用时，每个存取单元与指定时间的处理时间关联，在该时间处理单元必须可用于目的地实体以便被使用。图11的右侧显示由目的地实体使用存取单元。

Claims (27)

1.一种处理被组织成互连的元素的树数据结构的方法，其特征在于所述方法包括操作：

将处理单元定义为互连元素的子集；以及

给每个处理单元分配处理时间，在该处理时间期间关联的处理单元的数据将由寻址所述数据的实体使用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于基于称为锚元素的给定元素将每个处理单元定义为按照给定附着模式链接到所述锚元素的一组元素。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述附着模式从以下模式中选出：“简单”、“祖先”、“后代”、“祖先和后代”、以及“祖先、后代和前趋的兄弟姐妹”。

4.如权利要求1到3中任何一项所述的方法，其特征在于通过时间寻址模式和时间规范模式定义所述处理时间。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述时间寻址模式是绝对寻址模式并且该处理单元的处理时间被绝对地按时间定义。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述处理时间规范模式则是按给定规范格式的处理时间。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述时间寻址模式是相对寻址模式并且相对前趋的处理单元定义处理单元的处理时间。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于该处理时间规范模式是时间间隔。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述时间间隔被表示为在时标上的多个单位。

10.如权利要求2到9中任何一项所述的方法，其依靠以树的形式组织数据的文件来实现，其特征在于在所述文件中指定已分配给所述元素的模式。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于在所述文件中处理单元的每个锚元素被分配指定对应元素的锚元素字符的“anchorElement”属性和指定与所述锚元素关联的附着模式的“puMode”属性。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于为给定元素分配的“puMode”属性被在该文件中的所述给定元素的全部后代元素继承。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于为给定元素分配的“puMode”属性被在该文件中的所述给定元素的全部后代元素继承，直到一个分配了不同于所述属性的“puMode”属性的元素。

14.如权利要求11到13中任何一项所述的方法，其特征在于通过分配给所述单元的锚元素的“puMode”属性确定处理单元的附着模式。

15.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于给每个处理单元的元素分配时间寻址“timeMode”属性和时间规范属性。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于在绝对时间寻址模式中所述时间规范属性包括在时间规范格式中的“absTimeScheme”属性和用于指定在所述格式中的处理时间的“absTime”属性。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于在相对时间寻址模式中所述时间规范属性包括指示“timeScale”的时标属性和指示“timeInterval”的时间间隔属性。

18.如权利要求15到17所述的方法，其特征在于分配给给定元素的“ timeMode”、“absTimeScheme”、“timeScale”、和“timeInterval”属性被在该文件中的所述给定元素的全部后代元素继承。

19.如权利要求15到18所述的方法，其特征在于分配给给定元素的“timeMode”、“absTimeScheme”、“timeScale”、和“timeInterval”属性被在该文件中的所述给定元素的全部后代元素继承，直到一个分配了不同于所述属性的“timeMode”、“abs TimeScheme”、“timeScale”、或“timeInterval”属性的元素。

20.如权利要求15到19中任何一项所述的方法，其特征在于处理单元的时间寻址模式、时间规范格式、时标和时间间隔由分配给所述单元的锚元素的“timeMode”、“absTimeScheme”、“timeScale”、和“timeInterval”属性确定。

21.如权利要求2到9中任何一项所述的方法，其依靠以树的形式组织数据的文件来实现，其特征在于所述文件与模板文件关联，在该模板文件中，指定分配给所述文件的有关的元素的模式。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述模板文件包括一组模板，每个模板由模板模式和由将为满足所述模板模式的一个或多个元素指定的一组属性定义。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于如果存在，则应用于给定元素的所述模板模式指定关于所述给定元素的祖先序列、所述给定元素本身、和其属性的一个或多个条件。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述条件被适配于约束所述元素的名称和序数以及所述属性的名称和值。

25.一种用于实现根据权利要求1到24中任何一种方法的服务器。

26.一种包括用于当所述程序在计算机中执行时执行根据权利要求1到24中任何一种方法的程序代码指令的计算机程序。

27.一种代表以树的形式组织数据的文件的信号，其依靠“anchorElement”、“puMode”、“timeMode”、“absTimeScheme”、“absTime”“timeScale”或“timeInterval”属性指定处理单元和关联的处理时间。

Images