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ゼミ研究室紹介

理工学部 電気電子工学科
半導体システム工学研究室(分野:工学/情報)

指導教員 安田 彰 教授

1988年法政大学大学院工学研究科修士課程修了。民間企業での研究開発職、法政大学工学部(現理工学部)非常勤講師、同助教授を経て、2007年より現職。著書に『ΔΣ型アナログ/デジタル変換器入門』(丸善出版)がある。

自ら手を動かしてゼロからモノづくり。
デジタル技術でアナログな人の五感に挑む

研究テーマ

身近な「音」を題材にアナログとデジタルを学修


ゼミ合宿にて

なぜ携帯電話を使うことで離れた場所にいる人と会話ができるのか。これに明快に答えてくれたのが「アナログ信号とデジタル信号の変換」を研究テーマとする安田彰先生だ。

「携帯電話で話す場合、生身の人間の声であるアナログ信号は、一度デジタル信号へと変換され、相手の携帯電話まで届けられます。そして、改めてアナログ信号に変換され、“声”となって相手の耳に入っていくのです。これは、スタジオなどで録音した音楽をCDやMP3形式などのデジタルデータにして、聴く段階でアナログの音に戻すのと同じ。最近では、音の“ひずみ”やノイズを抑える量子化ビット数が従来の16bitから24bitに向上した『ハイレゾリューションオーディオ』という高精度データが登場し、アナログからデジタルに変換する際のサンプリング周波数も向上しています。このアナログとデジタルの変換を低い消費電力で効率的に行い、高精度な音質で再現することが、研究室のミッションのひとつです」

研究の成果

研究成果が実用化される達成感が次なる挑戦へのモチベーションに

音を聴く際には、スピーカーやイヤフォンなどが不可欠だが、従来のステレオシステムの場合、音はアナログ電気信号としてアンプで増幅され、人間の耳で聴こえる音量となってスピーカーから出力される。また、スピーカーもアナログ信号に応じて振動し、音が出る仕組みのため、「アンプ+スピーカー」では、高精度なデジタルデータがあっても、そのメリットは感じにくいのが実情だ。

「そこで研究室では、アンプを経由せずデジタル信号でスピーカーの振動をコントロールする技術開発に着手。デジタル信号を直接音にする『デジタル直接駆動技術』は低電圧での駆動や高い指向性を実現するなどの特徴を持ち、すでにカーオーディオやヘッドフォンで商品化されています。研究成果が形となるのは、学生の大きな達成感につながり、次の研究のモチベーションになっています」

興味深いのは、いかに優れたアナログ/デジタル変換技術でも、最終的な音質評価は人間の耳で行うということ。デジタルの最先端研究だが、アナログな感覚もまた大切なのだ。


ゼミの特徴

大学時代は“スクラッチ開発”ができる貴重なチャンス!

安田研究室では、アンプの自作や、市販の集積回路でデジタル基板をつくるなど、「ゼロからつくる」プロセスを重視する。ポイントは、自ら手を動かして何かをつくり上げる喜びを知ること。「天才でなくても発明できること」を理解することが研究のスタート地点となる。アナログ信号もデジタル信号も目に見えないが、誤った設計では正常に動作しないという結果を突きつけられる。モノづくりはモノが正直にフィードバックしてくれる点が、学びの効果を上げる分野なのだという。また、時間が豊富で即座に結果を求められない学生時代の研究は、ゼロから開発する“スクラッチ開発”を経験できる貴重なチャンスだと安田先生は語る。

「研究室で開発したデジタル直接駆動技術は、消費電力の削減や使用電圧の抑制に直結するため、ロボットや電気自動車など次世代型マシンへの応用も期待されます。今後は学内の機械系研究室との共同研究も進めていきます」と安田先生。その言葉からは、モノづくりの楽しさと、それを学生にも体験させたい先生の思いがひしひしと伝わってきた。

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