到達目標
1.ディジタル信号処理が身近でどのように利用されているか例を挙げることができる。
2.エリアジングがどのような現象か説明できる。
3.インパルス応答の定義を説明できる。
4.畳み込み演算の式を導出できる。
5.畳み込み演算とインパルス応答の関係を説明できる。
6.ディジタルフィルタ処理を実行できる。
7.離散フーリエ変換結果が何を表しているか説明できる。
8.サンプリング定理を説明できる。
9.ディジタルフィルタ設計時の設計仕様の指定方法を理解している。
10．画像の空間周波数を説明できる。
11．二次元畳み込み計算を実行できる。
12．二次元伝達関数から振幅特性が計算できる。
13．分離・非分離伝達関数とは何か説明できる。
14．MATLABを用いて簡単なプログラムを作成できる。
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 |
| 到達目標
項目１，２，８ | サンプリングに伴う信号スぺクトルの変化を説明できる。 | サンプリングに伴う信号スぺクトルの変化の概要を説明できる。 | サンプリングに伴う信号スぺクトルの変化を理解することができず，説明することが困難である。 |
| 到達目標
項目３，４，５，６ | インパルス応答と畳み込み演算やブロック図、特性計算を説明できる。 | インパルス応答と畳み込み演算やブロック図、特性計算の概要を説明できる。 | インパルス応答と畳み込み演算やブロック図、特性計算を理解することができず，それらの説明が困難である。 |
| 到達目標
項目７ | 離散フーリエ変換と離散時間フーリエ変換の関係と相違点を説明できる。 | 離散フーリエ変換と離散時間フーリエ変換の関係と相違点の概要を説明できる。 | 離散フーリエ変換と離散時間フーリエ変換の関係と相違点を理解することができず、説明が困難である。 |
学科の到達目標項目との関係
本科学習目標 1
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本科学習目標 2
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創造工学プログラム B1専門(電気電子工学&情報工学)
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教育方法等
概要:
音声・画像信号などのデータを計算機上で正しく扱い，工学上の種々の課題を解決するために必要となるディジタル信号処理の基本的な概念を修得する。ディジタルフィルタの処理手順および各種特性の評価方法を学ぶとともに，DTFT(離散時間フーリエ変換）とDFT（離散フーリエ変換）の違いとその正しい適用法を理解する。さらに，信号処理を応用する上で特に重要な線形位相ディジタルフィルタの特徴と実現および二次元信号（画像信号）の基本的な取り扱いなどを学ぶ。また，後期には，米国Math Wroks社の数値演算ツールであるMATLABを用いて授業で学んだ処理を実行し，シミュレーション言語としてのMATLABが様々な課題の解決に利用可能であることを学ぶ。
授業の進め方・方法:
【事前事後学修など】授業内容の理解を深めるため、レポート・演習課題等を課す。
【関連科目】情報理論I，情報理論II，画像情報処理，電子回路II
注意点:
課題の演習問題は期限までに必ず提出すること。
【評価方法・評価基準】成績の評価基準として60点以上を合格とする。
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の目的と信号の表記法 |
ディジタル信号処理の目的と信号の表記法を説明できる。
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| 2週 |
サンプリング定理と信号のサンプリング |
信号のサンプリングで何が生じるかを説明できる。
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| 3週 |
線形シフト不変システムと畳み込み演算 |
畳み込み演算を実行できる。
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| 4週 |
差分方程式とブロック図 |
差分方程式からブロック図を記述できる。
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| 5週 |
インパルス応答とシステムの各種特性 |
インパルス応答からシステムの特性を計算できる。
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| 6週 |
ディジタルフィルタの実現 |
ディジタルフィルタを実装したコードを説明できる。
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| 7週 |
z変換と伝達関数 |
伝達関数を求められる。
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| 8週 |
伝達関数とシステムの実現 |
伝達関数とブロック図の関係を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタ |
FIRフィルタとIIRフィルタの特徴と違いを説明できる。
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| 10週 |
DTFT(離散時間フーリエ変換）とz変換の関係 |
DTFT(離散時間フーリエ変換）とz変換の関係を説明できる。
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| 11週 |
DTFTとDFT（離散フーリエ変換）の関係 |
DTFTとDFT（離散フーリエ変換）の関係を説明できる。
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| 12週 |
DFTによるスペクトル分析 |
DFTによるスペクトル分析を実行できる。
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| 13週 |
サンプリング定理の導出 |
サンプリング定理の導出を説明できる。
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| 14週 |
時間－周波数分解能の関係 |
時間－周波数分解能の関係を説明できる。
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| 15週 |
前期復習 |
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ディジタルフィルタの分類 |
ディジタルフィルタの特性を分類できる。
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| 2週 |
理想フィルタと実際のフィルタ |
理想フィルタと実際のフィルタの違いを説明できる。
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| 3週 |
直線位相フィルタの性質 |
直線位相フィルタの性質を説明できる。
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| 4週 |
窓関数法によるFIRフィルタの設計 |
窓関数法によるFIRフィルタの設計ができる。
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| 5週 |
MATLABのコマンドウインドウとワークスペース |
MATLABのコマンドウインドウでのワークスペースの概念を説明できる。
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| 6週 |
スクリプトM-fileと関数M-file |
スクリプトM-fileと関数M-fileの違いを説明できる。
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| 7週 |
課題演習(1) |
MATLABに関する基礎的な課題を実施できる。
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| 8週 |
画像信号の表現とMATLABでの画像ファイルの取り扱い |
画像信号の表現とMATLABでの画像ファイルの取り扱いの相違を説明できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
画像の空間周波数 |
画像の空間周波数の定義を説明できる。
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| 10週 |
二次元畳み込み演算とMATLABでの実行 |
二次元畳み込み演算をMATLABで実行する関数を説明できる。
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| 11週 |
2次元ｚ変換と伝達関数 |
2次元ｚ変換により伝達関数を求められる。
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| 12週 |
分離・非分離伝達関数と行-列分解法 |
分離・非分離伝達関数での行-列分解法の処理手順を説明できる。
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| 13週 |
課題演習(2) |
MATLABに関する課題を実施できる。
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| 14週 |
課題演習(3) |
MATLABに関する課題を実施できる。
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| 15週 |
後期復習 |
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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 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |