理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC200XD（電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 200）ディジタル信号処理Digital signal processing
中村 哲夫Tetsuo NAKAMURA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2021 |
| 授業コードClass code | H5560 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 月5/Mon.5 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
I will carefully explain the sampling theorem, Fourier transform, digital filter, complex frequency and transfer function which are the basis of digital signal processing. In addition, you can learn how to process digital signals using convolution integral and delay operator (z), and design and evaluation method of digital filter. As a practical technology, I will also describe ΣΔ converter technology and noise shaping technology, High Bit High Speed Sampling Technology (PCM) and Low Bit Super High Speed Sampling Technology (DSD) which are High Resolution standards.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
ディジタル信号処理の基本である標本化定理、フーリエ変換、ディジタルフィルタ、複素周波数と伝達関数についてわかりやすく解説する。さらに、畳み込み積分や遅延演算子（ｚ）を用いたディジタル信号の処理方法を理解し、ディジタルフィルタの設計および評価方法も習得する。AD/DA変換技術ではΔΣ型コンバータ技術とノイズシェーピング技術、High Resolution規格である高ビット高速標本化技術（PCM）と低ビット超高速標本化技術（DSD）を紹介する。
到達目標Goal
ディジタル信号処理手法をアナログ信号処理手法と対比させて理解する。さらに、ディジタルフィルタの設計手法、評価手法を多角的に身に付ける。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
米国の半導体教育などで一般的な効率的集中教育プログラム（ブートキャンプ方式）を活用する。具体的には実習モデルを最適単位として、そこを起点に派生技術や応用知識へと多極的に発展させる。
１，企業の技術者教育で有効だった講習テーマをベースに、大学講義用にアレンジする。
２，高速フーリエ変換はExcelのFFT機能を用いて視覚化する。ディジタルフィルタは設計ツールを提供し、フィルタ特性の確認からFPGAへのプログラム出力まで、将来も役立つ技能を提供する。
３，ΔΣ型ノイズシェーピング技術の開発経緯、近年のハイレゾルーション技術など、ディジタルオーディオ技術の進歩を講義に組み入れ、最先端技術との整合性を確保する。
課題等の提出・フィードバックは「学習支援システム」を通じて行う．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回：ディジタル信号処理講習概要
ガイダンス、ディジタル信号処理講習の概要
第2回：ディジタル信号処理に必要な基礎知識
フィルタ基礎知識、フェーザー法、周波数特性（振幅、位相）
第3回：複素周波数とラプラス変換
複素周波数、複素平面と伝達関数、ラプラス演算子、例題
第4回：周波数伝達関数とフィルタ
低域通過フィルタと伝達関数、極配置とピーク、例題
第5回：アナログ信号処理からディジタル信号処理へ
デルタ関数、ジンク関数、離散信号、畳み込み積分、インパルス応答、例題
第6回：フーリエ級数と高速フーリエ変換
FFTの原理、FFTの応用、ハードウェアとしてのFFT、例題
第7回：フーリエ変換からラプラス変換へ
ラプラス変換の必要性、過渡特性とラプラス変換、例題
第8回：前半のまとめと中間テスト
演習問題解説、中間テスト
第9回：z変換とディジタル信号処理
級数としてのz変換、z演算子によるディジタル信号表記、例題
第10回：ディジタルフィルタの基本
ディジタルフィルタの基本、ディジタルフィルタの直感的理解、例題
第11回：FIR Filter, IIR Filter と変換技術
FIR・IIRフィルタの比較、インパルス不変法、双一次変換法、例題
第12回：ディジタルフィルタの設計と評価
FIR・IIRフィルタの設計・評価、例題
第13回：ディジタルオーディオ機器にみるディジタル信号処理の進歩
Anti-Aliasing Filterの検証、オーバーサンプリング、ΔΣコンバータ、ハイレゾルーション
第14回：ディジタル信号処理を実現するハードウェア
FFT（DSP，FPGA），ADC/DAC，ディジタルフィルタ、講習全体のまとめ
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】ディジタル音楽プレーヤー、ディジタル放送技術などを通じて、ディジタル信号処理技術の応用に関心を持つ。
テキスト（教科書）Textbooks
授業支援システムを介して配付する。
参考書References
「ディジタル信号処理(第2版) 」 萩原 将文 (著) 森北出版
「ディジタル信号処理の基礎」 電子情報通信学会 (著)
「わかりやすいディジタル信号処理」辻井重男他(著) オーム社
「アナログフィルタ設計の基礎」 中村哲夫他(著) オーム社
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法:授業出席を前提として、中間試験（40%） 定期試験(60%)で採点する。
評価基準: 本科目において設定した達成目標を60%以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
各項目の基本説明に時間を割き、例題の解説により知識の定着を図る。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
ディジタルフィルタの設計、FFTの例題は、各自WindowsPCを使って自習すること。また、オンライン授業となる場合は、スマートフォンではなくPC で受講すること。