ディジタル信号処理

科目基礎情報

学校	一関工業高等専門学校	開講年度	令和03年度 (2021年度)
授業科目	ディジタル信号処理
科目番号	0025	科目区分	専門 / 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	未来創造工学科（分野展開・系発展）	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	教科書：貴家仁志，”ディジタル信号処理", オーム社　/　教材：オリジナルテキスト（当該科目moodle上に掲載）
担当教員	秋田 敏宏

到達目標

①　アナログ信号からディジタル信号への変換手順を理解できる．
②　システムの伝達関数を求め，システムの安定性を評価できる．
③　周波数解析の原理を理解できる．
④　ディジタルフィルタについて理解し，構成することができる．

【教育目標】　D

【学習・教育到達目標】　D-1

【キーワード】　ディジタル信号，伝達関数，周波数解析，ディジタルフィルタ

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
アナログ信号からディジタル信号への変換手順を理解できる．	標本化・量子化・符号化について理解でき，量子化数に応じた演算をすることができる．	標本化・量子化・符号化について基本事項を理解できる．	標本化・量子化・符号化について基本事項を理解できない．
システムの伝達関数を求め，システムの安定性を評価できる．	z変換により，システムの伝達関数を求めることができ，伝達関数から極と零点を求め，安定性を評価できる．	z変換により，基本的なシステムの伝達関数を求めることができ，伝達関数から極と零点を求めることができる．	z変換により，基本的なシステムの伝達関数を求めることができない．または，伝達関数から極や零点を求める方法を理解できていない．
周波数解析の原理を理解できる．	DFT，FFTの原理を理解でき，サンプリングとエイリアシングの関係性について数学的に理解できている．	DFT，FFTの原理を理解でき，その基本問題を解くことができる．	DFT，FFTの原理を理解できていない．
ディジタルフィルタについて理解し，構成することができる．	FIRフィルタ，IIRフィルタの特徴を理解でき，フィルタを加算器・乗算器・遅延器で構成することができる．	FIRフィルタ，IIRフィルタの特徴を理解できる．	FIRフィルタ，IIRフィルタの特徴を理解できていない．

教育方法等

概要:

　ディジタル信号処理は，音声や画像，各種センサ入力に対する解析など，幅広く利用されている．これらの基本となる考え方を習得するとともに，演習を通じて具体的な信号処理の実現方法を理解することが目的です．

授業の進め方・方法:

・　授業資料はmoodle上の本科目のサイトよりダウンロードして事前にその内容を読んでおくこと．その授業資料を中心に授業を進めます．
・　ディジタル信号処理の実例として，ファンクションジェネレータとオシロスコープを用いた演習を行います．
・　授業開始時までに各自PCを起動しておくこと．

注意点:

【事前学習】
・　教科書と事前公開している授業資料の内容を確認し，教科書の太字で書かれている重要語句は和名・英語名・意味を含めて確認しておくこと．
・　フーリエ級数やラプラス変換などの数学的知識が必要となるため，十分に予習しておくこと．

【評価方法・評価基準】
　課題（100%）で評価する．詳細については，第1回目の授業で告知する．ディジタル信号処理において必要不可欠な数学的知識を活用した信号処理に関する内容の理解とその習熟の程度を評価する．以上に加えて，自学自習課題を課すので自己学習レポートとして提出すること．自己学習レポートの未提出が4分の1を超える場合には，評価を60点未満とする．総合評価60点以上を単位修得とする．
自己学習レポートを規定数以上提出している学生で総合評価が60点未満の学生に対して，再試験を1回実施する。その点数が60点以上で最終評価60点とする。

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	ディジタル信号処理とは	標本化について理解できる．
		2週	ディジタル信号処理とは	量子化について理解できる．離散時間信号表現について理解できる．
		3週	信号処理システム	たたみ込みについて理解できる．
		4週	z変換とシステムの伝達関数	システムの伝達関数を求めることができ，システムを加算器・乗算器・遅延器で構成することができる．
		5週	z変換とシステムの伝達関数	伝達関数から極，零点を求めることができる．システムの安定性について理解し，安定性を判断できる．
		6週	信号の周波数解析	離散時間フーリエ変換について理解できる．
		7週	信号の周波数解析	サンプリング定理について理解できる．
		8週	高速フーリエ変換と窓関数	高速フーリエ変換のアルゴリズムを理解できる．
	2ndQ
		9週	高速フーリエ変換と窓関数	窓関数について理解できる．
		10週	ディジタルフィルタ	FIRフィルタについて理解できる．
		11週	ディジタルフィルタ	IIRフィルタについて理解できる．
		12週	信号処理演習	複数の周波数信号を合成できる．
		13週	信号処理演習	複数の周波数信号を発生できる．
		14週	信号処理演習	周波数解析を行うことができる．
		15週	まとめ	ディジタル信号処理について振り返る．
		16週

評価割合

	課題	合計
総合評価割合	100	100
小テスト	80	80
信号処理演習	20	20