スマホとラズパイで理解するディジタル信号処理「超々」入門【オンライン限定セミナ】

スマホとラズパイで理解するディジタル信号処理「超々」入門【オンライン限定セミナ】
―― 難解な数式の持つイメージをつかむことから始めよう

  

【開催日】2021年8月15日(日) 10:00-17:00 1日コース
【セミナNo.】ES21-0075  【受講料】23,000円(税込)
【会場】オンライン限定セミナ

※本セミナはGoogle Meetを使ったオンライン限定セミナです。
申込締切は8月5日です。
詳細は、オンライン限定セミナについてに記載されていますので、必ずお読みください。


 よく聞かれる困った質問に「ディジタル信号処理って何に使うの?」というのがあります。なぜ困った質問かというと、ほとんどの電子機器でその技術が使われているからです。
 電子産業の基幹をなす重要な技術だと言えますが、その割には得意とする人は少ないように感じられます。難しい数式ばかりの文献が多くて敬遠されるのかもしれません。
 でも大丈夫!この世界に長いこといる私ですら、数式をこねくり回すような仕事はほとんどしていません。大事なのは数式の持つイメージをつかむことです。それが分かれば、何かミスを犯したときに「あれっ?なんか変だぞ!」と気付くことができます。それで十分なのです。
 本セミナでは複雑な数式のイメージを捉えるためにスマホアプリを用意します。下記図1にあるQRコードを読んでインストールし、適当に操作してみてください。スマホをいじっているうちにディジタル信号処理を理解してしまう・・・というコンセプトを目指します。
 また、ディジタルフィルタやFFTの実装にはラズベリーパイを使い、必要最小限のC言語ソースで設計や解析ができるように工夫します。

●対象聴講者
・フーリエ変換、DFT、FFTなどは数式だらけで理解できないという人。
・サンプリング定理も数式だらけで理解できないという人。
・FIR, IIRフィルタの係数の導出方法を知りたい人。
・FIR, IIRフィルタの周波数特性の描画法を知りたい人。
・スマートフォン(Android, iPhone)を持っている人(図1のQRコードからアプリをインストールできることを確認)。
・ラズベリーパイ(C言語)でディジタル信号処理を実践したい人。

●講演の目標
・ディジタル信号処理の教科書にありがちな難解な数式のイメージをつかむ。
・フーリエ変換、DFT、FFTが理解できる。
・サンプリング定理が理解できる。
・C言語でFFTやディジタルフィルタを実装できる。
・A-D変換、D-A変換の勘所が分かる。
・スマホをいじっているうちにディジタル信号処理が理解できてしまう。

●内容
1. フーリエ変換からFFTまで
 1.1. スマホアプリでフーリエ変換のイメージをつかむ
 1.2. フーリエ変換の欠陥(?)を補うDFT
 1.3. このアプリでFFTの仕組みが分かる!
 1.4. ラズパイでFFTを実行する
 1.5. 窓関数をどう使い分けるか

2. ディジタルフィルタの設計
 2.1. 最も簡単なディジタルフィルタ(移動平均)
 2.2. Z変換とは?
 2.3. インパルス応答→伝達関数→周波数特性
 2.4. 畳み込みを単純な乗算に変えるZ変換
 2.5. ラズパイで周波数特性を計算
 2.6. 伝達関数から周波数特性を求める方法
 2.7. インパルス応答をDFTして周波数特性を求める方法
 2.8. FIRフィルタとその特徴
 2.9. FIRフィルタの係数を求める方法
 2.10. ラズパイでFIRフィルタを設計
 2.11. 直線位相とは群遅延時間一定のこと
 2.12. 畳み込みのイメージをつかもう
 2.13. IIRフィルタとその特徴
 2.14. Biquadの差分方程式と伝達関数
 2.15. Biquadの周波数特性
 2.16. ラズパイでIIRフィルタの周波数特性を計算
 2.17. IIRフィルタの係数を求める方法
 2.18. ラズパイでIIRフィルタを設計
 2.19. スマホアプリでIIRフィルタの安定性を確認

3. ディジタルフィルタの実装
 3.1. ラズパイでFIRフィルタを実行してみよう!
 3.2. ラズパイでIIRフィルタを実行してみよう!
 3.3. A-D変換とサンプリング定理
 3.4. D-A変換とオーバサンプリング

●参考URL
1. 講師サイト:スマホで学ぶ!実践ディジタル信号処理入門http://digitalfilter.com/smartdsp/mokuji01.html




図1 このサイト http://www.digitalfilter.com/smartdsp/dai1bu/manga11/fourier01.html に倣ってアプリを操作してみよう


図2 このサイト http://www.digitalfilter.com/smartdsp/dai2bu/manga28/stablem01.html に倣ってアプリを操作してみよう


図3 このサイト http://www.digitalfilter.com/smartdsp/dai3bu/manga34/dac01.html に倣ってアプリを操作してみよう


図4 ラズベリーパイでディジタルフィルタを設計したり、FFTを実行したりする。



【受講者が持参するもの】
オンライン限定で基本的に実習なしだが、図1のQRコードからスマホアプリをインストールし、講師といっしょに操作するとよい。また、ラズベリーパイ(Zero,2,3,4)を用意し、次のサイトに倣ってにOpenCVをインストールしておくとさらによい。http://digitalfilter.com/smartdsp/dai1bu/raspi/rp03.html

【講師】
岩田 利王 氏〔株式会社 デジタルフィルター 代表取締役〕
 音声・画像などのデジタル信号処理システム、VHDL/VerilogによるFPGA(Xilinx, Intel)、dsPIC, ARM Cortex、MSP430等マイコンシステム、ラズベリーパイ、Arduino、Windowsアプリケーション、スマートフォンアプリ(Android/iPhone)、プリント基板などの開発に従事。「実践ディジタル・フィルタ設計入門」、「dsPIC基板で始めるディジタル信号処理」などCQ出版社から著書多数。
講師サイト:http://digitalfilter.com/


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