| 科目責任者 | 守田 憲崇 (※) |
|---|---|
| 担当者 | 守田 憲崇 (※) |
| 科目概要 | ３年 （２単位・必修） [医療工学科 臨床工学専攻] |
臨床工学技士国家試験合格に十分なデジタル信号処理に関わる基本的知識および技法を講義と科学技術計算用ソフトウェアMATLABを用いたコンピュータ演習により修得することを目的とする。
ディジタル信号処理に必要な以下の基本的知識（数学的表現法、アナログ信号処理方法を含む）および技法を学び、演習する。
1)複素数・指数表現、2)フーリエ/ラプラス変換、3)離散時間システム、4)離散・高速フーリエ変換、5)Z変換、6)デジタルフィルタ、7)MATLABの基礎と応用
| 回 | 項目 | 授業内容 | 担当者 | 日時 |
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| 第1回 | イントロダクション アナログ信号処理とデジタル信号処理 | アナログ信号とデジタル信号の定義（教科書第1章）を学ぶ。 Moodleの使用方法を説明する。 | 守田 憲崇 | 4/4④ |
| 第2回 | 複素数計算の基礎と応用 | オイラーの公式を用いた複素数の演算を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 4/11④ |
| 第3回 | フーリエ級数とフーリエ変換 | フーリエ級数とフーリエ変換の定義とその性質を学ぶ。（教科書第2章） | 守田 憲崇 | 4/18④ |
| 第4回 | 信号のエネルギー | 信号におけるエネルギーの定義とその性質を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 4/25④ |
| 第5回 | ラプラス変換 | ラプラス変換の定義とその性質を学ぶ。（教科書第3章） | 守田 憲崇 | 5/9④ |
| 第6回 | 逆ラプラス変換 | 逆ラプラス変換により微分方程式を解く方法を学ぶ。（教科書第3章） | 守田 憲崇 | 5/16④ |
| 第7回 | MATLABプログラミング演習(1) 微分方程式 | 「MATLAB odeソルバ」を使用し微分方程式の解の算出方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 5/23④ |
| 第8回 | デジタル信号の表現方法 | 基本信号である単位インパルス関数、単位ステップ関数および離散時間信号の表現方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 5/30④ |
| 第9回 | 離散時間システムの表現方法 | ブロック線図と差分方程式によるシステムの記述方法を学ぶ。（教科書p.66 6.5デジタル信号処理での基本要素） | 守田 憲崇 | 6/6④ |
| 第10回 | インパルス応答とたたみこみ積分 | インパルス応答とたたみ込み積分について定義とその意味およびその利用方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 6/13④ |
| 第11回 | MATLABプログラミング演習演習(2) たたみ込み積分 | 「MATLAB」を使用してたたみ込み積分を行う方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 6/20④ |
| 第12回 | サンプリング定理 | サンプリング定理とエリアシングを学ぶ。（教科書第6章p.58-p.61） | 守田 憲崇 | 6/27④ |
| 第13回 | Z変換と逆Z変換 | Z変換の定義とその性質および逆Z変換を学ぶ。（教科書第4章） | 守田 憲崇 | 7/4④ |
| 第14回 | 伝達関数 | 伝達関数の定義と応用方法を学ぶ。（教科書第6章p.61-p.65） | 守田 憲崇 | 7/11④ |
| 第15回 | MATLABプログラミング演習(3) 伝達関数 | 「MATLAB」を使用した伝達関数の推定方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 7/18④ |
| 第16回 | 周波数特性 | 連続時間システムおよび離散時間システムの周波数特性を導出する方法を学ぶ。（教科書第6章p.70-p.73） | 守田 憲崇 | 9/5③ |
| 第17回 | 極の位置と安定性 | 連続時間システムおよび離散時間システムの安定性を判別する方法を学ぶ。（教科書：第3章p.36-p.37、第6章p.73-p.74） | 守田 憲崇 | 9/12③ |
| 第18回 | MATLABプログラミング演習(4) 周波数特性と安定性 | 「MATLAB」によりシステムの周波数特性，安定性を評価する方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 9/19③ |
| 第19回 | 離散フーリエ変換 | 離散フーリエ変換の定義とその性質を学ぶ。（教科書第5章） | 守田 憲崇 | 9/26③ |
| 第20回 | 高速フーリエ変換 | 高速フーリエ変換の定義とその性質を学ぶ。（教科書第7章） | 守田 憲崇 | 10/3③ |
| 第21回 | 窓関数とエンベロープ | 窓関数とエンベロープを学ぶ。（教科書p.82-p.84） | 守田 憲崇 | 10/10③ |
| 第22回 | MATLABプログラミング演習(5) 離散フーリエ変換・高速フーリエ変換 | 「MATLAB」を使用し窓関数を使用した離散フーリエ変換、高速フーリエ変換を行う方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 10/17③ |
| 第23回 | フィルタ | フィルタの種類、設計方法と周波数変換を学ぶ。（教科書第8章） | 守田 憲崇 | 10/24③ |
| 第24回 | IIRフィルタ(1) インパルス不変法 | IIRフィルタの設計方法（インパルス不変法）を学ぶ。（教科書第9章） | 守田 憲崇 | 10/31③ |
| 第25回 | IIRフィルタ(2) 双1次変換法 | IIRフィルタの設計方法（双1次変換法）を学ぶ。（教科書第9章） | 守田 憲崇 | 11/7③ |
| 第26回 | FIRフィルタ | FIRフィルタの設計方法を学ぶ。（教科書第10章） | 守田 憲崇 | 11/14③ |
| 第27回 | MATLABプログラミング演習(6) フィルタ設計 | 「MATLAB」を使用したIIR, FIRデジタルフィルタの設計方法を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 11/21③ |
| 第28回 | MATLABプログラミング演習(7) 生体信号処理 | これまでに学習したデジタル信号処理方法を利用して、「MATLAB」を使用した生体信号の処理を学ぶ。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 11/28③ |
| 第29回 | 臨床工学技士国家試験対策(1) デジタル信号処理 | 臨床工学技士国家試験に出題されたデジタル信号処理に関連する問題について学習する。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 12/5③ |
| 第30回 | 臨床工学技士国家試験対策(2) コンピューター全般 | 臨床工学技士国家試験に出題されたコンピューター全般に関連する問題について学習する。（資料別途配布） | 守田 憲崇 | 12/12③ |
デジタル信号処理のための基本的知識および技法を修得し、「情報処理工学Ⅰ」で学習したプログラミング技術とMATLABプログラミングにより、自力でデジタル信号およびデジタルシステムの解析がコンピュータで行えるようになることを目標とする。
１．アナログ信号処理とデジタル信号処理の違いが説明できる。（＊知識・理解）
２．連続時間システムと離散時間システムについて基本的なシステムを数式、ブロック線図を用いて説明できる。（＊知識・理解）
３．フーリエ級数、フーリエ変換、ラプラス変換について定義、性質が説明ができる。（＊知識・理解）
４．離散フーリエ変換、Z変換について定義、性質が説明ができる。（＊知識・理解）
５．システムの周波数特性および安定性を数式とMATLABにより評価できる。（＊技能）
５．デジタルフィルタを数式とMATLABにより設計できる。（＊技能）
授業中に出される課題（30%）と定期試験（70%）により評価する。
＊コンピュータを使用した演習での課題提出は、Moodleにより提出してもらう。Moodleを扱うためには、大学から付与されているメールアドレスが必須であるため各自第1回目の授業までにメールアドレスとそのパスワードを確認しておくこと。
＊配布資料は、Moodleにより配布する。欠席をした場合は、次週までにダウンロードし、内容を確認しておくこと。
＊予習は、講義予定内容について教科書または配布資料（前の回の授業で配布）の該当する箇所を読み、要点をA4用紙1枚以内にまとめ、疑問点を明らかにしておくこと。
＊復習は、演習内容について教科書、ノート、配布資料により概要をA4用紙1枚以内にまとめること。さらに、講義において学習した内容について、コンピュータを用いて確認することにより理解を深めること。
＊授業中に与えられた問題を完成できなかったときは、次回までに完成させること（情報演習室は放課後は自習用に開放されている）。
| 種別 | 書名 | 著者・編者 | 発行所 |
|---|---|---|---|
| 教科書 | ディジタル信号処理 第２版 | 萩原将文 | 森北出版 |
| 参考書 | 信号処理、画像処理のためのMATLAB入門 | 高井信勝 | 工学社 |
教科書の内容に準拠して授業を進めていくが、教科書に記載されていない項目については資料を配布して授業を行う。