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快速傅立葉變換在生理訊號上的應用 - 鄭詩穎

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課程介紹

這堂課並沒有指派參考書,舒老師會在課堂上做筆記,主要介紹快速傅立葉轉換的原理和運用matlab分析生理訊號,包括計算及說明心律、呼吸、心律變異及交感平衡等來分析自己的健康狀況,另外也補充許多應用例子。

一開始,老師會先複習三角函數和複數的定義進而去說明連續和不連續變換,第二天會正式介紹快速傅立葉轉換及其應用,裡面包含一些矩陣的運算。而第三天老師會教matlab程式語言的基本語法讓零基礎的人也能學會,並讓學生們現場用老師寫的心律程式測心率後,得出人體心跳的震動波形數據,進而用matlab進行快速傅立葉轉換得出心律圖。第四天,老師會教如何用matlab濾掉不需要的頻率和將手機訊號中的雜訊去除。最後一天,老師主要教我們如何用快速傅立葉轉換從電話撥打按鍵聲的頻率反推電話號碼,也有補充影像上頻率域的應用,並針對之前測的心律做健康分析。這五天每天都有作業,分別是關於傅立葉變換的恆等式、透過matlab做快速傅立葉變換、前三堂課的總整理、從生理訊號上擷取心律以及從生理訊號上計算頻譜,它是一個時域的訊號在頻域下表現的方式,上完課後就會理解了。五個作業只要寫四個即可,而第一堂和最後一堂有課前及課後問卷填寫,全寫是加總成績10分,因此最後總成績頗高。

授課風格

舒老師上課會直接開直播,用OneNote呈現,上課步調會視我們的程度做調整,下課同學問的問題都會在課堂上再說明一次,而每次派的作業都跟下次要上的內容有關,所以具有連續性。建議課後轉1.5倍速看直播複習一次。舒老師幽默且很喜歡笑、教書認真,上課不會偏離主題閒聊又不失風趣,本課程不需學生上台發表,主要都是舒老師講話,所以語氣很像大學生,沒有代溝。

心得

一開始選這門課是因為之前在工數學過傅立葉轉換,但只知道要怎麼代公式算出答案,覺得很乏味。因此滿好奇傅立葉轉換可以運用在什麼樣的地方?再加上之前學長有修過這門課覺得收穫良多,所以很推薦我選這門課。

在課程當中,舒老師扎扎實實的從基本定義教起,建構了很完善的數學觀念, 在每次練習作業中,都能增進之後授課的理解,因為每次的作業幾乎都涵蓋下一次上課所需用到的觀念,做完之後會非常有心得,也順便預習了下次上課的內容。關於程式語言的部分,我學到了許多 matlab 所需用的語法,且了解怎麼用其來處理快速傅立葉轉換,像在課堂上量心率分析自己的 BPM(每分鐘心跳次數)、如何去除音頻裡不必要的雜訊和 透過一串聲音去做時頻圖分析數字等,我很意外死板板的程式和公式竟能給出如此有趣的應用,真的收穫良多。此外,在下課時間,老師也很認真的回答我們不懂的問題,也會用很多不同的觀點切入讓我們了解。在這門課結束後,我自己有研究一下快速傅立葉轉換應用在影像處理,能用程式將照片疊圖或做成視覺差異的照片,真的很酷。

在這次在課堂中,我們花了很多時間在教快速乘法的原理,可是這個原理的數學偏難讓不少同學很困惑。我建議如果可以換成教更多應用層面,說不定也不錯。最後,這一個禮拜下來,真的比我在系上兩學期工數課程的內容還要豐富有意義,真的很謝謝舒老師!

 最後,謝謝理學院開辦成大模組化課程,它提供了多元課程讓我們學習到跨領域的知識,更豐富了我的暑假。當時我是很後面才選課的,喜歡的課都是備取,幸好最後模組化課程有增加名額並即時通知我有備上,甚至有的課有許多同學備取,最後還臨時新增另一個時段,為的就是讓大家都有機會能夠學習。這個暑假我還上過「數學模型-練習與應用」、「超微電極之原理與應用」、「電漿基礎理論與實作」。我上的每堂課的老師都很認真,看得出來是額外為模組化課程準備的教材。除了上課之外也有一些實作和實驗室參觀讓我們能更深入了解,跟一般我們在系上修的課很不一樣。雖然每天都有作業,但因為老師剛教過印象很深刻所以並不難完成,況且每上完一門課就可以拿學分,這樣也可以減輕開學之後的修課負擔,更好的是只要是成大的大學生就不用付學分費,讓好學的人能在沒有經濟壓力的狀況下學習,這是也模組化課程建立的初衷吧!

 

關鍵字 #成大模組化 #程式語言 #跨領域 #老師認真 #豐富暑假

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