到達目標
ツールを用いて実験データのディジタル信号処理が自由にできるようになる。
また、単に処理するするたけではなく、処理結果をその背景理論を踏まえて考察でき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 |
| ディジタル信号処理の基本原理を理解 | フィルタリングやFFTアルゴリズムを理解できる。 | 基本的な離散数学を理解している。 | データの離散的な取り扱いの概念は無い。 |
| ディジタル信号処理の基本的な処理ができる | 任意の信号を読み込んでフィルタ処理を行える。 | 任意の信号をグラフに表示できる。 | 実際には処理はできない。 |
| ディジタル信号処理を用いて分析ができる | 任意の波形を短時間フーリエ変換により時間周波数分析ができる | 任意の波形をDFTにより周波数分析ができる | 分析を行う方法はわからない。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE D1 専門分野に関する工業技術を理解し、応用する能力
教育方法等
概要:
時系列データ、画像データ、統計データの基本となる信号処理法を学ぶとともに、計算機を用いた実習を行い、実際に信号処理ができるようになることを目的とする。また、ディジタル信号処理に関係する数式や理論背景を厳密に理解し、新しい処理技術を構築するための基盤となる知識を習得する。
授業の進め方・方法:
講義（アクティブラーニングを一部取り入れたもの）＋ツールを用いた信号処理演習により実施する。
<事前学習>
BlackBoard上にある資料・問題等をみておき、不明な点をはっきりさせておくこと。
<事後学習>
BlackBoard上の演習問題を行うこと。
注意点:
第1、２クオーターに集中して開講するので、注意すること。演習の際には、技術者レベルのコンピュータリテラシを要するので、学習しておくこと。また、微積分学
が必要であるので復習しておくこと。
授業計画
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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その目的 |
ディジタル信号の概要を理解する。
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| 2週 |
Scilab のインストールと簡易演習 |
ディジタル信号処理のためのツールを使えるようにする
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| 3週 |
フーリエ級数と離散時間フーリエ変換 |
フーリエ級数と離散時間フーリエ変換の数式的意味を理解する。
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| 4週 |
離散時間フーリエ変換 |
離散時間フーリエ変換を数値演習する。
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| 5週 |
標本化定理と離散フーリエ変換 |
標本化定理と離散フーリエ変換を説明できる。
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| 6週 |
標本化定理と離散フーリエ変換についての演習 |
標本化定理と離散フーリエ変換について、定式的に導ける
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| 7週 |
離散フーリエ変換の性質と窓関数 |
離散フーリエ変換の性質と窓関数について理解し説明できる。
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| 8週 |
窓関数の演習 |
窓関数を変えながらスペクトル解析を実行し、その結果を説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
高速フーリエ変換 |
高速フーリエ変換について説明できる。
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| 10週 |
DFTと高速フーリエ変換の演習 |
FFTとDFTの計算量の違いを説明できる。
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| 11週 |
短時間フーリエ変換 |
短時間フーリエ変換の方法について説明できる。
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| 12週 |
短時間フーリエ変換によるスペクトログラムの導出 |
短時間フーリエ変換による解析を行える。
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| 13週 |
FFTを用いた高速線形畳み込み |
FFTを用いた高速線形畳み込みが説明できる。
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| 14週 |
FFTを用いた高速線形畳み込みの演習 |
FFTを用いた高速線形畳み込みを実装できる。
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| 15週 |
総合演習 |
学習したことをふりかえる
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | システムプログラム | コンピュータシステムにおけるオペレーティングシステムの位置づけを説明できる。 | 1 | |
| プロセス管理やスケジューリングなどCPUの仮想化について説明できる。 | 1 | |
| 情報数学・情報理論 | 離散数学に関する知識をアルゴリズムの設計、解析に利用することができる。 | 5 | |
| コンピュータ上での数値の表現方法が誤差に関係することを説明できる。 | 5 | |
| コンピュータ上で数値計算を行う際に発生する誤差の影響を説明できる。 | 5 | |
| コンピュータ向けの主要な数値計算アルゴリズムの概要や特徴を説明できる。 | 5 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 30 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 45 |
| 分野横断的能力 | 10 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 25 |