【入門】信号処理の基礎について理解する

信号処理は、アナログおよびデジタル信号の解析、操作、変換を行う技術です。信号は、音声や画像、センサーデータ、通信データなど、さまざまな形式で存在します。信号処理の目的は、データをフィルタリングしたり、圧縮したり、ノイズを除去することで、元の情報を正確に再現することです。現代のデジタル社会において、信号処理は音声認識、画像処理、通信システム、医療機器、音楽配信など、さまざまな分野で活用されています。特にデジタル信号処理 (DSP) は、コンピュータやマイクロプロセッサを利用して信号をリアルタイムで処理するため、効率的かつ精度の高い技術として重要な役割を果たしています。

1. 信号処理の知識補充

2. デジタル信号処理の基礎

離散時間信号とシステム
線形時不変システム (LTIシステム)
畳み込みと相関
Z変換と逆Z変換
離散時間フーリエ変換 (DTFT)
窓関数

3. フィルタ設計

FIRフィルタとIIRフィルタ
フィルタの応答特性
フィルタ設計法 (ウィンドウ法、チェビシェフ法など)
ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ
デジタルフィルタの安定性

4. 周波数領域の解析

フーリエ解析
スペクトル解析
パワースペクトル密度 (PSD)
周波数応答

5. 信号の変換と圧縮

ウェーブレット変換
離散コサイン変換 (DCT)
小波変換
信号圧縮 (ロスレス圧縮とロッシー圧縮)
MP3とAAC: 信号の圧縮技術

6. 信号の再構築

サンプリングされた信号の再構築
量子化誤差とその軽減方法
オーバーサンプリング

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