シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


30840006 

△数理科学特論
Advanced Lectures in Mathematical Sciences
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  岩本 真裕子

<概要/Course Content Summary>

自然界や現代社会・文化など様々な複雑な現象を理解するために数理科学的な解析手法は大変重要である。音などの物理現象は,信号処理によって解析することができるが,コンピュータを用いた信号処理では,信号が離散データとして扱われるため,フーリエ変換,特に離散フーリエ変換が重要である。また2次元画像も同様にフーリエ変換により特徴量を捉えることができる。本講義では,音の仕組みや微分方程式との関係性,さらに1次元および2次元信号を解析する方法を学び,コンピュータを活用して,離散フーリエ変換による信号処理の特徴を理解することができるようになることを目標とする。さらにフーリエ変換を用いることでパターン形成を可能とする反応拡散方程式について数学的な解析を行い,フーリエ変換の幅広い有用性について知る。

<到達目標/Goals,Aims>

離散フーリエ変換を用いた信号処理の特徴を理解できるようになる 
2次元フーリエ変換の仕組みについて理解できるようになる 
フーリエ変換を用いた解析ができるようになる 
微分方程式による数理モデルとフーリエ解析について考察できるようになる

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) 第1回  (内容/ Contents) イントロダクション:音の仕組みと信号  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第2回  (内容/ Contents) 波動方程式  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第3回  (内容/ Contents) アナログ信号処理  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第4回  (内容/ Contents) フーリエ級数  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第5回  (内容/ Contents) フーリエ変換とスペクトル分解  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第6回  (内容/ Contents) 高速フーリエ変換,音の信号処理  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第7回  (内容/ Contents) 声の信号処理  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第8回  (内容/ Contents) フーリエ逆変換,デジタル信号圧縮  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第9回  (内容/ Contents) 1次元フーリエ変換のまとめ  (授業時間外の学習/ Assignments) 中間レポートの作成 
(実施回/ Week) 第10回  (内容/ Contents) 2次元フーリエ変換  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第11回  (内容/ Contents) 画像処理  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第12回  (内容/ Contents) パターン形成と反応拡散方程式  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第13回  (内容/ Contents) パターン形成とフーリエ変換  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第14回  (内容/ Contents) 非局所発展方程式  (授業時間外の学習/ Assignments) 演習問題による講義の復習 
(実施回/ Week) 第15回  (内容/ Contents) フーリエ解析の応用のまとめ  (授業時間外の学習/ Assignments) 期末レポートの作成 

オンラインでの授業を予定している。対面の予定はないが,履修者から要望があれば相談の上変更する可能性がある。 
詳細は決まり次第e-classにて履修者に連絡する。 
第6回以降は,実際に音声や画像などフーリエ変換などの演習も行う予定である。

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

平常点(出席・理解度確認テスト・授業中の発言・発表)  40%   
中間レポート  20%   
期末レポート  40%   

<参考文献/Reference Book>

和田成夫著  『よくわかる信号処理 フーリエ解析からウェーブレット変換まで』(森北出版、2009)
 

適宜,授業にて配布する。

 

お問合せは同志社大学 各学部・研究科事務室まで
 
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