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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 電気電子工学科 ディジタル信号処理

ディジタル信号処理

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科目ナンバリング
  • U-ENG26 36061 LJ72
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 月4
教員
  • 西野 恒(情報学研究科 教授)
  • 延原 章平(情報学研究科 准教授)
授業の概要・目的 計算機を用いて1次元時系列信号および2次元画像を処理・符号化するための基礎理論およびフィルタ設計法について講述する.具体的には,離散フーリエ変換をはじめとする直交変換,高速フーリエ変換アルゴリズム,1次元・2次元信号の符号化法とJPEG・MPEGなどメディア符号化の原理,離散線形システム理論に基づくFIR,IIRフィルタを中心に,具体的な事例を示しつつ講述する.
到達目標 ディジタル信号処理は,理論的解析・設計だけでなく,実践的なシステム・ソフトウェア作成が重要な分野であることから,本講義では,Pythonを用いた演習が自学自習できるように,TAによる指導やホームページを介した情報提供を行い,深い理解が得られるよう指導する.また,講義に際しては,適宜演習課題およびその解答例を提示して理解を深めることを目指す.
授業計画と内容 ディジタル信号処理の概要,2回,ディジタル信号処理の目的と基本的考え方,利点を説明し,多次元信号に対するフーリエ変換および,1次元フーリエ変換と2次元フーリエ変換の関係を表す例としてCT(Computer Tomography)の原理を紹介する.

信号のディジタル化,2回,1次元時系列信号の標本化について述べた後,2次元画像のディジタル化法を紹介する.

離散フーリエ変換とFFT,3回,1次元ディジタル信号に対する離散フーリエ変換を説明したのち,その高速計算アルゴリズムであるFFT(Fast Fourier Transform)を紹介し,それらの2次元ディジタル画像への拡張について述べる.
直交変換と短時間フーリエ変換,3回,離散フーリエ変換以外の直交変換として,離散コサイン変換を概説し,直交変換を用いたディジタル信号の処理について述べる.また,短時間フーリエ変換,信号の多重解像度解析について述べ,ウェーブレット変換の基本的考え方を紹介する.

符号化,2回,信号の符号化として,波形符号化,ベクトル量子化,変換符号化を説明したのち,音声,文書画像,写真(JPEG),ビデオ(MPEG)の符号化法を概説する.

離散時間システムに基づくフィルタリング,4回,z変換による線形離散時間LTI(Linear Time Invariant)システムの特性記述を概説したのち,FIR,IIRフィルタによるディジタル信号処理の方法について述べ,直線位相FIRフィルタおよび基本的なIIRフィルタの設計法を紹介する.また,2次元ディジタル画像に対するフィルタリング処理についても言及する.

演習,2回,講義内容に関する理解を深めるための演習を,Pythonによるプログラミングを通じて行う.
成績評価の方法・観点 平常点20%,筆記試験80%によって評価する.
なお平常点は授業への参加状況および演習課題に基づき評価する.
履修要件 工業数学E1(20540)および通信基礎論(60320)を前提としており,並行して開講されるディジタル制御(60270)も合わせて受講すること.
授業外学習(予習・復習)等 講義中に出題する演習課題を通じて,Pythonを用いたプログラミングについても予習・復習することが望ましい.
教科書
  • ディジタル信号処理システムの基礎, 渡部英二, (森北出版), ISBN:4627785712
参考書等
  • デジタル信号処理の基礎: 例題とPythonによる図で説く, 岡留 剛, (共立出版), ISBN: ISBN:4320086481
  • ディジタル信号処理の基礎, 電子情報通信学会, (電子情報通信学会), ISBN: ISBN:4885520681
関連URL
  • http://hdl.handle.net/2433/245698
  • http://greenteapress.com/wp/think-dsp/
  • https://www.analog.com/en/education/education-library/scientist_engineers_guide.html