Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
33974:Signal Processing (6T) 2024 Fall Thu3 College　of　Science　and　Engineering SAHO KENSHI 2

Campus

BKC

Class Venue

Co-learning205

Language

日本語

Course Outline and Method

　信号処理は、音声や画像、通信や計測で用いられる光や電波など電磁波データ、脳波などの生体信号、及び株価や為替などの経済時系列（これらは全て「信号」と呼ばれる）について、数学的に扱うことで適切に処理解析するための学問である。本講義では特に時系列とも呼ばれる横軸を時間とする信号の処理解析法の習得を目的とし、主にコンピュータで扱うために離散化されたディジタル信号の基本的な処理方法を学ぶ。
　毎回の講義は、板書をベースとする講義＋小演習となる。そのため、板書をメモするためのノート等や小演習を解くためのレポート用紙等を準備すること。

Student Attainment Objectives

(1) アナログ信号とディジタル信号の関係、及びこれらの信号処理の数学的な表現方法の類似点と相違点を説明できる。
(2) ディジタル信号処理を離散時間システムと捉え、代表的な方法（ブロック図、差分方程式、伝達関数、インパルス応答）で簡単なシステムの解析ができる。
(3) 信号の周波数解析の目的と方法について説明でき、周波数解析結果を適切に解釈できる。
(4) ディジタルフィルタの役割と設計方法論を本講義で学んだ概念に基づき説明できる。

Recommended Preparatory Course

微分方程式／ラプラス変換の事前履修を強く推奨する。

Course Schedule

Lecture/Instructor（When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information
1

信号処理の概要と位置付け

ディジタル信号、アナログ信号、A-D変換、サンプリング、フィルタ処理（教科書1.1、2.1）

2~4

信号とシステムの数学的表現

離散時間システム、単位インパルス信号、ブロック図、差分方程式、差分方程式と微分方程式、z変換、z変換とラプラス変換、時間遅延、逆z変換（教科書2章, 4章、参考書①2章）

5~6

伝達関数に基づく信号処理システムの解析

伝達関数、インパルス応答、たたみ込み、システムの接続（教科書3章, 5章）

7~11

信号の周波数領域表現とシステムの周波数特性

フーリエ変換、離散フーリエ変換、周波数分解能、周波数特性とz変換、振幅スペクトル、サンプリング定理、伝達関数と周波数特性 (教科書6章, 7.1～7.3, 8.1～8.3、参考書①3章)

12~13

ディジタルフィルタの設計と応用

ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドバスフィルタ、FIRフィルタ、IIRフィルタ、雑音除去、微分処理、所望信号抽出 （教科書8.4、参考書②）

14

総まとめ演習

15

最終確認テストと解説

Class Format

第10回(11/28)のみメディア授業とし、他の回は全て対面授業とする。

Recommendations for Private Study

・時間内に終わらなかった小演習はその次の回までに必ず解いておくこと。
・テキストの演習問題にも取り組むこと。
・Matlab（あるいはPython, Maxima）を用いて講義内容についてプログラミングや数式処理の演習を行うと本講義の理解が深まるので、予復習に用いることを強く推奨する。

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 0

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)		 0

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment　
(Evaluation of Everyday Performance in Class)		 100

毎回の演習、２回のレポート課題、最終回に実施する確認テストにより評価する。

Grade Evaluation Method （Note）

　最終確認テストでは、基礎知識と簡単なシステムの解析・設計について総合的に問い、受講生の到達目標の全ての項目について達成度を評価する。
　レポート課題を２回予定しており、信号処理システムの基礎及び信号処理のプログラム実装を題材として出題し、受講生の到達目標(1)～(3)を中心に達成度を評価する。考察の質、設計・解析手順の明瞭さ、図表や文章のクオリティを評価する。

Advice to Students on Study and Research Methods

・同じ2回生秋学期配当のフーリエ解析では信号処理理論の土台となる数学を深く学び、通信理論では通信システムにおける信号処理の応用を学ぶ。そのため、信号処理、フーリエ解析、通信理論の3科目を同時に履修することを推奨する。（同時履修が難しい場合も卒業までにすべての科目を履修してほしい）
・レポート課題以外についても、適宜Matlab,Python,Maximaなどを用いたプログラミング・数値処理演習により本講義で学んだ事項の演習を行うと理解が深まる。（特にフーリエ変換による周波数解析とディジタルフィルタ）
・本講義のさらなる深い理解のため、3回生秋学期に制御工学を履修することが望ましい。

Textbooks

Title Author Publisher ISBN Code Comment
ディジタル信号処理入門 太田正哉 コロナ社 978-4-339-00857-9

Textbooks （Frequency of Use, Note）

毎回の講義で教科書を参照するが、要点は板書及び配布資料でわかるようにする。2回生時点の知識を考慮し、説明する事項の順を教科書と一部変更して講義を進める。

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
ディジタル信号処理 岩田彰 コロナ社 4-339-00630-0
はじめて学ぶディジタル・フィルタと高速フーリエ変換 三上直樹 CQ出版社 978-4-7898-3088-1

Reference Books （Frequency of Use, Note）

参考書①(岩田, コロナ社): 教科書はアナログ信号処理に関する記述がほぼ無いため、アナログ信号処理に関するトピックは本参考書で学ぶとよい。参考書②(三上, CQ出版社): 本講義最後のトピックであるディジタルフィルタについて詳しく解説されている。

Web Pages for Reference

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Learning Management System （manaba+R）,Talk with Students,Other (Separate instructions will be provided)

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