《数据压缩的原理与应用》教材使用情况介绍

数据压缩的原理与应用

主编姓名:吴乐南

出版时间:1995年2月

出版单位:电子工业出版社

教材形式:文字教材

适用层次:本科/研究生

适用专业:信息工程、通信工程

获奖情况:江苏省优秀教学成果奖，2000年

作者简介:

吴乐南教授，1952年生，1987年5月获南京航空学院通信与电子系统专业硕士学位后到东南大学无线电工程系任教至今。历任数字信号处理实验室主任、数字信号处理研究室副主任兼党支部书记、信息工程教研室主任、无线电工程系副主任（1990—1997年在职取得信号与信息处理专业博士学位）。2000年至今任东南大学多媒体技术研究所所长、江苏省数码技术工程研究中心主任。1993年起享受政府特殊津贴，1997年以来两次被选拔为江苏省“333工程”第二层次培养对象。

先后主讲了“图像编码”、“微型计算机系统与结构”、“数据压缩”、“多媒体技术”、“多媒体及其相关技术”、“多媒体技术及应用”、“数字视频处理”、“通信中的联合信息处理”等课程。已培养毕业博士后7人、博士生27人、硕士生76人；指导本科生毕业设计79人。指导学生获“挑战杯”特等奖2项、一等奖1项、三等奖1项、优秀奖1项；获江苏省教学成果一等奖2项。参与、主持各类研究课题和产品开发40余项，通过部省级以上鉴定成果18项，获部省级科技进步二等奖2项、三等奖4项、其他奖多项。出版了《数据压缩的原理与应用》、《多媒体及其相关技术的原理与应用》、《数据压缩》等9部著作/教材/译著，发表论文380余篇，申请专利22项，其中8项已授权。

曾任全国工科电子类通信与信息工程专业教学指导委员会委员、中国计算机学会多媒体专业委员会副主任，现为中国电子学会会士、中国通信学会/中国计算机学会高级会员、中国仪器仪表学会微机应用学会副理事长、中国计算机学会/中国图像图形学会多媒体专委会委员、国家信息标准化委员会多媒体技术专业分委会委员、江苏省智能建筑学术委员会委员、南京市音像技术学会理事、中国管理科学研究院研究员。

教材简介:

分八章较全面、系统地阐明了数据压缩的基本原理、实用技术、最新标准和具体应用。其特点是在选材上强调系统性、实用性、先进性和全面性，内容新颖，适应面宽，理论联系实际，可适应本科与研究生教学的不同层次。书中各章附有参考文献和习题，书后附有习题解答及部分实用源程序，除了用作高校电子信息类专业教材，还可作为从事实际工作的通信工程师、多媒体计算机设计师、广播电视与数字音像工作者、数据信息系统管理员等科技人员入门与深入自学的参考书籍。

教材的主要特色与创新点:

教学改革力度大，能反映一个虽然古老但受需求牵引近年来发展又最为迅速且极为活跃的学科的最新成就，符合我国实际，在内容和体系上有明显特色，新颖、实用:

1.取材合理。因为数据压缩最终是数字处理，故删除了较难且又不实用的有关连续信源的熵等内容，以及已过时或在文献中能查到的HT、WHT、ST、DFT和DST等内容；

2.内容新颖。以1990年后的国际标准为范例，将最新技术与基本原理有机结合，使之具有与本门学科发展相适应的科学水平；

3.适用面宽。各专业读者只要具有“概率论”与“线性代数”的普通理工科大学生的工程数学基础即可自学（而较难或较深入的章节则标有“＊”号，可供不同层次的读者选择）；

4.循序渐进，理论联系实际。附有综合性应用实例、习题和源程序，便于自学；

5.富有启发性，系统性强。以H.261为核心，对比剖析了JPEG、MPEG－1/2等图像压缩标准，指出其异同，便于理解；

6.兼顾学术性。广征博引参考文献，标明出处，并附有小波、分形、模型基等图像编码的新进展。

教材使用情况:

1.本教材于1995年2月由电子工业出版社正式出版后，本校无线电工程系4092～4097级本科生近1000人（包括电气工程系及河海大学少量选修的学生）、留学生已连续使用6年（另外，出版前作为《数据压缩》自编讲义曾连续使用2届），已第二次印刷；

2.仅据作者所知，清华大学电子工程系、南京邮电学院信息工程系、南京理工大学通信工程系、北方交通大学信息所、福州大学、哈尔滨工程大学等高校用作研究生教材或教学参考书；

3.仅据作者所知，南京熊猫集团公司、镇江江奎集团公司、常州新科公司、中国运载火箭研究院北京704所等单位均曾批量购买本教材用于科技人员的在职培训；

4.仅据作者手头现有的材料，为哈尔滨工业大学计算机系赵德斌、薛晓辉、陈维强和上海交通大学卢官明等人的博士论文，东南大学、南京邮电学院等院校的10多篇硕士论文，以及《现代图像信息压缩技术》（科学出版社，1998）、《数字电视和高清晰度电视》（人民邮电出版社，1997）等学术专著所引用；

5.经联机检索（不完全统计，至1998年）被多种国内学术期刊引用15次（不算自引）；而事实上，仅1996年11月由原国防科工委在兰州召开的“卫星遥感图像数据传输与压缩技术专题研讨会”的论文集中，就有近1/3的论文引用了本教材。

教材建设总结:

1.信息产业的发展对教学改革提出了新要求

信息与能源和材料并列为当今世界经济社会发展的三大支柱，且发达国家的经济增长已主要依赖信息及其转换。信息已成为经济建设的战略资源和社会管理的基本要素，经济信息化是世界性的经济社会的发展趋势。信息产业，即从事信息技术的研究、开发与应用，信息设备与器件的制造，以及为经济发展和公共社会的需求提供信息服务的综合性生产活动和社会结构。在21世纪，信息产业将成为全球第一大产业。而在整个电子信息技术领域，已开始产生一场给我们带来深刻而长远影响的“数字化革命”，不仅通信、广播、电视、音响、录像、摄影、出版、汽车电子、仪器仪表等都正面临着由模拟技术向数字技术的转变，而且数字化视频和音频技术的进展也正引起计算机和网络的革命，并为计算机系统和应用开拓了新的空间。

但是，信息时代也导致了“数据爆炸”:数字化的多媒体信息特别是数字音频和视频信号的数据量特别庞大，如果不进行有效的压缩，就难以得到实际应用，数字视听产品也就不可能有如此大的市场竞争力。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、数字广播、数字存储和多媒体娱乐中的一项关键性的共性技术，有人甚至造出了“压缩主义”（Compressionism）这个新词汇。在一定程度上不妨认为:数据压缩理论和微电子技术的进展，引发了数字化革命；而反过来，数字化革命的进展又促进了数据压缩技术的不断更新。剖析一下当今信息制造业的一些新产品就不难发现，无论是通信行业的数字移动通信、可视电话、会议电视、传真机、程控交换机、ISDN终端和xDSL等，还是大众传播领域的数字电视、数字视频/音频广播（DVB/DAB）、高清晰度电视（HDTV）、激光唱机、VCD/DVD、VOD/MOD等，或是连接计算机局域/广域网络所用的网卡/调制解调器（MODEM）等，其关键的共性技术几乎都与高效的数字压缩与调制技术（有的还采用了有效的纠错编码技术）的飞速发展有关。这就是数字化革命推动了经典信息论中信源编码和信道编码理论的迅速实用化，而这恰恰是我们教学中薄弱的知识模块之一。因此，为了迎接21世纪信息时代的挑战，我们有必要在教学中加强有关信息理论及其应用的知识模块，以适应产业部门对于电子信息类人才知识结构更新的要求。由于较早地预见到了这一全球范围的“数字化革命”，东南大学无线电工程系在教学改革中，为信息工程专业方向列入了“数据压缩”限选课程，并于1992年春季起为三年级本科生开课。

2.教学改革对教材更新提出了高要求

虽然在开课伊始，我们已认识到数据压缩应作为通信与信息类（包括计算机）的共性知识而加强，但如何在教学与教材中体现当前通信、计算机和大众传播（广播、电视及出版业）这三大信息领域正通过网络和多媒体技术日益走向融合这种技术发展与产业重组的大趋势，以及如何在教学与教材中反映当时国家的一些重大科技产业工程（如HDTV、DAB、信息高速公路等）和大企业集团产品更新换代所需要的新的知识结构，则更需要认真考虑。

此前国外的经典教材且被翻译介绍到我国的主要有T.J.林奇的《数据压缩技术及其应用》（人民邮电出版社，1989）、N.S.杰因特等的《语音与图像的波形编码原理及应用》（人民邮电出版社，1990）；后来国内出现了两本同名的研究生教材，即许织新的《数据压缩》（国防工业出版社，1990）和戴善荣的《数据压缩》（西安电子科技大学出版社，1990），填补了国内在这方面的空白，但其不足均在于内容陈旧，不适合本科教学。因为数据压缩技术的迅猛发展和实用化恰恰是得益于1990年后PC与DSP/VLSI技术的飞速进步。此后出现了高文的专著《多媒体数据压缩技术》（电子工业出版社，1994），主要讨论音、视频等多媒体数据，但仍罗列了一些较陈旧的内容（如各种已不实用的正交变换）；而此后国内外的一些教材则主要针对图像/视频信号来讨论。因此，作者决定在多年来从事该领域科研的基础上，先从自编讲义着手，设法覆盖数据压缩技术的主要应用领域。此时，原江苏省科委通过一项应用基础研究课题“声、文、图、形、数的高效存储”给予我们较大的支持。同时，该教材的写作构思在一开始便得到已故的原无线电工程系分管教学的孙崇洲副主任的热情鼓励，并在何永明老师的引荐下得到电子工业出版社的立项。而原信息工程教研室的老师们都给作者提供了支持或帮助。

3.折衷教材与科技著作的关系

当时由于电子工业出版社内部的一些原因，本教材只能作为科技著作来立项，读者面必须考虑到在职科技人员（主要是从事实际工作的通信工程师、多媒体计算机设计师、广播电视与数字音像工作者、数据信息系统管理员等）的自学，并需要兼顾研究生。为此，我们尽可能使教材的内容更为全面地切合“数据压缩”这一主题，分八章从信源编码的基本理论一直覆盖到了语音、文字、传真、计算机文件、遥测信号、遥感图像、宽带音响、电视信号等数据压缩技术的全部应用领域，各专业读者只要具有“概率论”与“线性代数”的普通理工科大学生的工程数学基础即可自学，并提供了较多的实用程序以方便在职人员“学以致用”；又为了使普及与提高相得益彰，在较难或较深入、更专门的章节（如小波、分形、模型基等图像编码的一些最新进展）前均加有“＊”号，略过后并不影响对基本内容的理解，可适应本科与研究生教学的不同层次，并附有综合性应用实例、习题及解答，以便循序渐进，理论联系实际。

另外，从便于读者进一步深入研究考虑，教材又带有某种科技著作的风格:各章均附有参考文献，广征博引，并在引用时注明出处，这一点为国内教材所罕见，为同类教材（国内的）所未见，尤为众多教授、学者和研究生们所称道。总之，在写作中尽量注意科学和严谨，也想借此来培养部分有志深入的学生的科研素质。

4.进一步的改进

本教材于1995年2月由电子工业出版社正式出版后已第二次印刷，本校无线电工程系4092～4097级本科生近1000人（包括电气工程系及河海大学少量选修的学生）、留学生已连续使用6届（另外，出版前作为自编讲义使用2届），还被国内多所高校用作研究生教材或教学参考书，为学术论著广泛引用。更为可喜的是，由于课程的方向紧扣了信息时代发展的脉搏，教材的内容紧跟了数字技术进步的步伐，因而不仅学生毕业后可立即一展身手，而且也吸引了众多从事通信、多媒体、广播电视、数字音像、光盘出版、数据库系统等科技人员在职学习，并为一些大的企业集团和科研单位用作培训教材，为电子信息新技术（特别是有关数据压缩的国际标准）的普及作出了一定的贡献。被列选为全国电子信息类专业“九五”国家级重点教材。

但是，该领域虽然“古老”却发展极其迅速，某项新标准国内尚未普及，国外就又要更新，“实用”技术很快便不“适用”。因此，我们又对该教材进行了增删修订工作，淘汰了部分老化而少用的内容，并以《数据压缩》为名于2000年6月作为“面向21世纪高等学校电子信息类教材”、“高等学校电子信息类规划教材”和“全国电子信息类专业‘九五’国家级重点教材”而正式出版；2005年10月又出版了第二版，且第三版又由电子工业出版社推荐入选了“十一五”国家级规划教材。从技术的活跃程度看，作者觉得此类专业基础/专业教材还是应该保持一个不断地部分更新的态势，才能适应信息时代的新挑战。