2025年度前期デジタル信号処理

曜日・時限 月曜日３時限 期別 前期 週時間数 2
ナンバリング EE330603
開講学科等 工学部-電気電子工学科
教員名 海老原　聡
海老原　聡
職務履歴

https://research.osakac.ac.jp/index.php?%e6%b5%b7%e8%80%81%e5%8e%9f%e3%80%80%e8%81%a1

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目的

デジタル信号処理はデジタルシステムによって信号を分析・加工・変形などを行うための技術である。この技術は情報通信，音響・音声処理，計測制御，画像・映像，ロボット，医療，地球科学，天文学などの幅広い分野で利用されている。いまやデジタル信号処理は科学技術のあらゆる分野における必要不可欠な基礎技術である。このように多岐に発展するデジタル信号処理の分野にあっても，離散フーリエ変換とデジタルフィルタリングが最も重要な信号処理手法であることは将来にわたり変わらないと思われる。さらに，デジタルフィルタリングを理解するには，離散フーリエ変換の正しい理解が必要である。以上の背景のもと，本講義では，デジタル信号処理のなかでも離散フーリエ変換にテーマを絞り，講義を行う。離散フーリエ変換の理論だけでなく，計算機実習を通して離散フーリエ変換の実際も修得する。この科目は知識・理解力、応用力　【DP-E-1-1】の養成につながる。

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 遠隔A 1.1周期関数と非正弦波交流、1.2三角関数の直交性 事前学修 三角関数の微分、積分を復習しておくこと（２.5時間）
事後学修 出題された三角関数の微分、積分の問題を解くこと。（２.5時間）
2 A 1.3フーリエ級数展開(1)フーリエ係数の計算 事前学修 三角関数の微分、積分を復習しておくこと（２.5時間）
事後学修 フーリエ係数の計算に関する指定問題を解くこと（２.5時間）
3 A 1.3フーリエ級数展開(2)フーリエスペクトル 事前学修 三角関数の微分、積分を復習しておくこと（２.5時間）
事後学修 フーリエスペクトルの計算に関する指定問題を解くこと（２.5時間）
4 A 2.1時間連続信号の離散化、2.2デジタル信号処理とは、2.3サンプリング定理、2.4相互相関関数 事前学修 サンプリング定理に関して調べておくこと。相関に関して調べておくこと。（２.5時間）
事後学修 授業ノートをよくみてサンプリング等を復習すること。相互相関関数に関してよく復習すること。（２.5時間）
5 A 第1回総合問題演習
（１～５回目の授業内容を複合した問題を演習する）		 事前学修 １～５回目の授業内容をよく復習すること（２.5時間）
事後学修 出題された問題をもう一度解いてみること（２.5時間）
6 C 演習1：MATLAB入門 事前学修 ＭＡＴＬＡＢについて調べておくこと（２.5時間）
事後学修 出題された課題をレポートにして提出すること（２.5時間）
7 A 3.1スペクトル解析とは、3.2離散フーリエ変換の導出 事前学修 １～３回目の授業内容をよく復習すること（２.5時間）
事後学修 離散フーリエ変換の導出法を復習すること（２.5時間）
8 A 3.3離散フーリエ変換の計算例 事前学修 複素数と１～３回目の授業内容をよく復習すること（２.5時間）
事後学修 出題された課題をもう一度解いてみること（２.5時間）
9 A 3.4高速フーリエ変換(FFT)、3.5単発信号の離散フーリエ変換、（3.6窓関数とその効果） 事前学修 ＦＦＴ、窓関数について調べておくこと（２.5時間）
事後学修 とくに、単発信号の離散フーリエ変換を復習すること（２.5時間）
10 C 演習2：スペクトル解析 事前学修 演習１及び8～10回目の授業を復習すること（２.5時間）
事後学修 出題された課題をレポートにして提出すること（２.5時間）
11 A 4.1フィルタリングの必要性4.2周波数領域での窓かけによるフィルタリング 事前学修 フィルタリングについて調べておくこと。（２.5時間）
事後学修 周波数領域でのフィルタリングを復習すること（２.5時間）
12 A 演習3：信号のフィルタリング 事前学修 演習１～２及び12回目の授業を復習すること（２.5時間）
事後学修 出題された課題をレポートにして提出すること（２.5時間）
13 C 5.1FIRフィルタ、5.2FIRフィルタの出力信号 事前学修 FIRフィルタについて調べておくこと（２.5時間）
事後学修 FIRフィルタの出力信号の計算方法を復習すること（２.5時間）

授業形式記号

  • A:一斉授業（通常の講義）
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク（ディスカッション・ディベートを含む）
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業　連携型学習
  • I:その他

到達目標

〇　修得する資質・能力：知識・理解力、応用力【DP-E-1-1】
１．フーリエ級数に関して説明できること
２．離散フーリエ変換により時間領域と周波数領域が結びつくことを説明できること
３．任意の信号を離散フーリエ変換して、スペクトル解析ができること
４．任意の信号をフィルタリング処理することができること

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 50% 50% 50% 100%
小テスト、小論文 20% 50% 50% 100%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 20% 50% 50% 100%
授業での姿勢（ノート、質疑など） 10% 0%
作品、パフォーマンス（実技、実演） 0%
その他1(具体的に： 0%
その他2(具体的に： 0%
100% 45% 45% 0% 0% 0% 90%

教科書・参考書

１～３回目の教科書は

「続電気回路の基礎」西巻正郎他著、森北出版

です。４回目以降の教科書は

「MATLAB対応ディジタル信号処理」樋口龍雄，川又政征著，昭晃堂

です。教科書の具体的な使い方は授業中に指導します。なお、参考書として

「ビギナーズデジタルフーリエ変換」中村尚五著，東京電機大学出版局

を挙げておきます。

オフィスアワー

(授業期間中)月曜日、９：００－１０：３０、A号館3階教員室42です。
授業期間外、あるいはオフィスアワーの時間以外に質問などがある場合は、あらかじめアポイントメントを取ること。アポイントメントは、メール:ebihara@osakac.ac.jpにて行う。
「演習」の回は演習室で授業を実施し、その他の回は講義室で実施します。

その他

１．重要な連絡：本授業では、各自が所持するパソコンを教室へ持ち込み演習をしていただきます。そのため、1回目の授業までに、個人のパソコンに MATLAB をインストールし、教室へ持ってこれる方のみが履修登録可能です。インストール法は以下のサイトで、「個人利用」のタブを参照し、利用申し込み、インストール作業を行ってください。
https://www.mc2.osakac.ac.jp/software/index.php?MATLAB

２．試験については、学生の要望に応じて適宜解答を解説する。 

実務経験のある教員による授業科目

（該当なし）
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