到達目標
【目的】
信号処理、画像処理などのあらゆるデータを解析する手法を学習し理解を深めることははエンジニアや研究者にとって重要である。特に、現代の情報時代ににおいて、ディジタルコンテンツが広く活用されており、今後も様々な分野に応用されていくことが予想される。本講義では、信号処理の中でも、特にデジタル信号処理に注目し、基礎となるスペクトル解析手法、線形システムにおける信号処理について学習し、実用例としてのデジタルフィルタ設計ができるようになることを目的とする。
【到達目標】
１．線形システムにおける信号をディジタル信号に変換し、ディジタル信号としての取り扱いができる。
２．ディジタル信号のスペクトル解析法を理解し、取り扱うことができる。
３．Z変換とデジタルフィルタの基礎的な設計法を理解し、取り扱うことができる。
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 | 線形システムにおける信号をディジタル信号として取り込み、ディジタル信号として取り扱うことができる | 線形システムにおける信号をディジタル信号として取り込み、ディジタル信号として取り扱う方法について概ね理解している。 | 左記に達していない |
| 評価項目2 | ディジタル信号のスペクトル解析法を理解し、取り扱うことができる。 | ディジタル信号のスペクトル解析法を理解し、取り扱う方法について概ね理解している。 | 左記に達していない |
| 評価項目3 | Z変換とデジタルフィルタの基礎的な設計ができる | Z変換とデジタルフィルタの基礎的な設計が、概ね理解できる | 左記に達していない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
信号処理は、現代の電子･情報通信システムの普遍的な基盤技術である。本講義では、電気工学科５年次の科目であるディジタル信号処理を基礎として、さらにその理解度を深めるために学習を進めていく。基礎となる線形システムにおける信号のディジタル信号としての取り扱い（信号のディジタル化、インパルス応答、畳み込み、Z変換、周波数特性）を復習し、スペクトル解析手法（FFTなど）の学習につなげる。また、実用例としてのデジタルフィルタ設計ができるようにする。
授業の進め方・方法:
毎週、課題を課すので、十分に復習を行うとともに、次回の授業初めにレポート提出すること。遅れての提出は、認めないので注意すること。なお、このレポートで、成績評価するので、真摯に課題に取り組むこと。
注意点:
遅刻3回につき1回の欠席として扱うので注意すること。また、普段から予習･復習を十分に行い、理解を深めておくこと。
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 |
アナログ信号のディジタル化
サンプリング、量子化 |
アナログ信号のディジタル化について理解し、サンプリング、量子化ができる。
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| 2週 |
ディジタル信号の配列としての取り扱い |
ディジタル信号の配列としての取り扱いを理解し、基本的な計算ができる。
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| 3週 |
線形システムの解析（ディジタル）
畳み込み、インパルス応答、システム関数 |
線形システムの解析手法について理解し、基本的な計算ができる。
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| 4週 |
Z変換、および、Z変換によるシステムの表し方 |
Z変換、および、Z変換によるシステムの表し方を理解し取り扱える。
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| 5週 |
Z変換によるシステムの周波数応答１ |
Z変換によるシステムの周波数応答について、基本的な説明・計算ができる。
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| 6週 |
Z変換によるシステムの周波数応答２ |
Z変換によるシステムの周波数応答について、基本的な説明・計算ができる。
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| 7週 |
まとめその１ |
前半のまとめ
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| 8週 |
FIRディジタルフィルタの設計 |
有限インパルス応答によるディジタルフィルタの設計について、基本的な説明・計算ができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
IIRディジタルフィルタの設計 |
無限インパルス応答によるディジタルフィルタの設計について、基本的な説明・計算ができる。
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| 10週 |
離散時間信号のフーリエ解析１
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離散時間信号のフーリエ解析について基本的な説明・計算ができる。
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| 11週 |
離散時間信号のフーリエ解析２ |
離散時間信号のフーリエ解析について基本的な説明・計算ができる。
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| 12週 |
サンプリング定理とDFT１ |
サンプリング定理とDFTについて基本的な説明・計算ができる。
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| 13週 |
サンプリング定理とDFT２ |
サンプリング定理とDFTについて基本的な説明・計算ができる。
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| 14週 |
サンプリング定理とFFT１ |
サンプリング定理とFFTについて基本的な説明・計算ができる。
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| 15週 |
まとめその２ |
科目全体のまとめ
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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 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 0 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 専門的能力 | 0 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |