ディジタル信号処理

科目基礎情報

学校	鶴岡工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	ディジタル信号処理
科目番号	0076	科目区分	専門 / 必修選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	創造工学科（電気・電子コース）	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	Pythonで学ぶフーリエ解析と信号処理, 阿部 正英 (著), 八巻俊輔 (著), 川又政征 (著), 森北出版
担当教員	石山 謙

到達目標

ディジタル信号処理を理解するため，フーリエ解析の基礎を理解し，それらの計算ができるようになることを目標とする。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	信号関数のフーリエ級数展開を計算・説明ができる．	信号関数のフーリエ級数展開を説明できる．	信号関数のフーリエ級数展開を計算・説明ができない．
評価項目2	信号関数のフーリエ変換を計算・説明ができる．	信号関数のフーリエ変換を説明ができる．	信号関数のフーリエ変換を計算・説明できない．
評価項目3	計算機を用いたフーリエ解析を実践・説明ができる．	計算機を用いたフーリエ解析を説明ができる．	計算機を用いたフーリエ解析を実践・説明ができない．

学科の到達目標項目との関係

(E) ものづくりに関する幅広い対応能力を身につける。  

教育方法等

概要:

ディジタル信号処理を理解する上で基本となるフーリエ解析を学修する。課題問題とプログラム演習により，ディジタル信号処理の理解を深める。

授業の進め方・方法:

プリント学修を通して問題の解き方を身につけ，ディジタル信号処理に必要な基礎的な数学の知識を得る。また、プログラムによるフーリエ解析の手順を身につけ、ディジタル信号の処理方法を習得する。

注意点:

期末試験70％，レポート30%で評価し，総合評価60点以上を合格とする。試験問題はフーリエ解析までを範囲とし，演習問題と同程度の難易度とする。レポートは，課題プリント及びプログラムを用いたフーリエ解析とする。講義資料や説明動画をTeams上に準備する予定である。再試験を行う。

事前・事後学習、オフィスアワー

この科目は学修単位科目のため，事前学修として微積分の基礎を復習し，事後学修として課題問題やプログラムを用いたフーリエ解析に取り組むこと。オフィスアワーは講義日の16:00～17:00とする。また、Teamsのチャットでも受け付ける。

授業の属性・履修上の区分

遠隔授業対応

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス	信号処理におけるフーリエ解析の特徴・重要性ついて理解する。
		2週	基礎数学	信号処理の基礎となる微積分を解くことができる。
		3週	フーリエ級数展開(1)	直行基底を理解し，フーリエ級数展開の公式が三角関数の和になる意味を説明できる。
		4週	フーリエ級数展開(2)	基本的な波形のフーリエ級数展開ができる。
		5週	フーリエ級数展開(3)	基本的な波形のフーリエ級数展開ができる。
		6週	複素フーリエ級数(1)	複素フーリエ級数における基礎問題を計算できる。
		7週	複素フーリエ級数(2)	複素フーリエ級数における基礎問題を計算できる。
		8週	フーリエ変換(1)	フーリエ変換の定義に基づく基礎問題を計算できる。
	2ndQ
		9週	フーリエ変換(2)	フーリエ変換の定義に基づく基礎問題を計算できる。
		10週	Pythonの環境設定	AnacondaもしくはColaboratoryによるPython環境で，基本的なプログラムを作成できる。
		11週	データ分析と可視化(1)	Numpy，Pandas，Matplotlib，Seabornなどのライブラリにより，ビッグデータの入手，ソートや加工，ヒストグラム表示ができ，平均値や中央値，分散や標準偏差を求めることができる．
		12週	データ分析と可視化(2)	Numpy，Pandas，Matplotlib，Seabornなどのライブラリにより，ビッグデータの散布図を図示し，最小二乗法より，単回直線，相関係数や決定係数を求められる．
		13週	データ分析と可視化(3)	Numpy，Pandas，Matplotlib，Seabornなどのライブラリにより，ビッグデータの多変量解析（重回帰分析）により，データ分析による変数間の因果関係を説明できる．
		14週	フーリエ解析実践(1)	アナログ信号とディジタル信号の違いがわかり，プログラムによるフーリエ解析を実践できる．
		15週	フーリエ解析実践(2)	ディジタル信号の時系列データ処理（FFT解析）ができる。
		16週

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	70	30	100