シラバス情報

注）公開用シラバス情報となります。在学生の方は、「UNIVERSAL PASSPORT」で詳細をご確認下さい。

科目名	メディア処理演習２Ａ（Exercises in Media Processing 2A）
担当教員名	星芝　貴行
配当学年	2	開講期	後期
必修・選択区分	選択	単位数	1
履修上の注意または履修条件	メディア処理１を履修しておくことが望ましいです。メディア処理２Ａと一緒に履修しなければなりません。
受講心得	毎回配布する資料を持参して下さい。
教科書	Excelで学ぶフーリエ変換小川智哉[監修], 渋谷道雄・渡邊八一[共著] オーム社開発局
参考文献及び指定図書	マンガでわかるフーリエ解析トレンドプロ・渋谷道雄・晴瀬ひろき著オーム社高専学生のための「ディジタル信号処理」酒井幸市著コロナ社「ディジタル信号処理」岩田彰編著コロナ社
関連科目	（先修科目）メディア処理１、応用数学１、応用数学２（後修科目）（先修・後修に関係なく関連性の高い科目）情報処理Ａ、情報処理Ｂ、メディア処理１、メディア処理２Ａ
オフィスアワー

授業計画	学習内容	学習課題(予習・復習)
授業の目的	この科目の目的は、視覚情報や聴覚情報などの連続信号をデジタル処理するための基礎的な知識と技術を習得することにあります。特に、時間領域の波形信号を周波数領域へ変換し、各種周波数領域での分析・処理手法であるフーリエ変換について詳しく理解し、エクセルなどで実際に処理ができるようになります。
授業の概要	フーリエ変換を理解し、PC上で実際に処理できるようになります。
授業計画	○第１回　波とスペクトル　波にかかわる基本的な概念をつかみ、時間変化する波のイメージとスペクトルとの関連付けの基礎を理解します。 ○第２回　フーリエ解析のための基礎知識（１）　フーリエ級数やフーリエ変換を理解するうえで、最も大切なのが三角関数とその積分と微分の概念です。これまで学習してきた三角関数の微分と積分の結果が、本当に得られるのか、エクセルなどを用いて実際に確認します。 ○第３回　フーリエ解析のための基礎知識（２）　フーリエ級数やフーリエ変換を理解するうえで、関数の直交性の概念も重要です。三角関数の直交について、エクセルなどを使って数値積分で確認します。 ○第４回　フーリエ級数（１）　互いに直交する関数を重ね合わせることで、新たな関数を作り出すことができます。このことを逆に考えると、ある関数はいくつかの互いに直交する関数の組み合わせに分解することができます。授業では、矩形波が三角関数で合成できることを確認します。 ○第５回　フーリエ級数（２）　前回と同様に、COS関数を重ねることでデルタ関数（インパルス列）を合成できることを確認します。また、フーリエ変換を利用したフィルター等についても学びます。 ○第６回　フーリエ変換（数値解析）（１）　音をフーリエ変換するためには、「サンプリング」を行う必要があります。サンプリングには、「標本化・量子化・符号化」の３段階の処理があります。更に、「サンプリング定理（標本化定理）」や「ナイキスト周波数」などについて学びます。 ○第７回　フーリエ変換（数値解析）（２）　サンプリングされたデータ（離散値）のフーリエ変換である、「DFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)」について学びます。 ○第８回　高速フーリエ変換(FFT)（１）　「DFT」よりも計算量が少なく、高速に処理できる「FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)」について学びます。「FFT」を理解する上で必要となる、「虚数」について学びます。 ○第９回　高速フーリエ変換(FFT)（２）　前回に引き続き、「FFT」について学びます。「オイラーの公式」と「ド・モアブルの定理」について学び、「複素フーリエ係数」を理解しますます。 ○第10回　高速フーリエ変換(FFT)（３）　前回に引き続き、「FFT」について学びます。第８回と第９回で学んだ内容を利用し、エクセル上でFFTを再現する方法について学びます。 ○第11回　電気信号のフーリエスペクトル（１）　様々な信号のフーリエ変換を行います。信号を送るためには、搬送波(carrier wave)の振幅・周波数・位相などを変調し伝送を行います。これを「変調方式」といい、変調方式によるフーリエスペクトルの変化について学びます。 ○第12回　電気信号のフーリエスペクトル（２）　前回に引き続き、様々な電気信号のフーリエ変換を行います。実際に、正弦波・三角波・矩形波・ノコギリ波のスペクトルに加え、単一正弦波・パルス波・インパルス・ホワイトノイズ・トーンバーストのスペクトルについても学びます。 ○第13回　様々な音のフーリエスペクトル（１）　実際の楽器の音のフーリエスペクトルについて学びます。楽器の音色の違いがスペクトルの上ではどのように違うか、耳と目で確認します。 ○第14回　様々な音のフーリエスペクトル（２）　前回に引き続き、実際の楽器の音のフーリエスペクトルについて学びます。楽器には音階があり、その音階がスペクトルでどのように現れるのか、また音階がどのように生まれてきたのかを学びます。 ○第15回　様々な音のフーリエスペクトル（３）　前回に引き続き、実際の人の声のフーリエスペクトルについて学びます。マイクを使って各自の声を録音しスペクトル分析を行い、発生する声の様々な違いが、スペクトルにどのように現れるのかを学びます。 ○第16回　期末試験　第１回～第15回のすべての内容が試験範囲です。毎回の授業で取り組んだ課題を中心に出題されます。	○第１回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第２回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第３回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第４回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第５回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第６回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第７回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第８回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第９回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第10回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第11回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第12回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第13回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第14回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分 ○第15回　スライド・配布資料・演習問題　課題の時間 60分
授業の運営方法	パワーポイントのスライド画面を用いて授業を行います。スライド画面を印刷したものを資料として配布し、重要なポイント等を授業内に書き込みながら学習します。毎回授業内容に関する演習問題を出題します。授業終了時に提出して下さい。授業で使用するスライドおよび配布資料のデータ(Power Point形式)は、星芝研究室のページ(http://www.nbu.ac.jp/~hoshishiba/)の講義情報のページからダウンロードできます。予習復習に利用して下さい。
備考
学生が達成すべき到達目標	①アナログ信号のデジタル化（標本化、量子化）の知識を得る。 ②フーリエ変換、フーリエ逆変換を学び、その応用ができる。 ③フーリエ変換をエクセル等を使って、PC上で実際に処理できる。

評価方法	評価の割合	評価の実施方法と注意点
試験
小テスト
レポート	100
成果発表
作品
その他
合計	100	―