Detail předmětu

Audio elektronika

FEKT-BKC-AUDAk. rok: 2022/2023

Studenti se seznámí se základy přenosu analogového a digitálního nízkofrekvenčního a audio signálu, dále s funkcí a konstrukcí předzesilovačů, korekčních zesilovačů, koncových zesilovačů a filtrů. Kurs pokračuje vysvětlením principu vzorkování, kvantování a kódování v oblasti audia a s principy komprimace audio signálů. Důraz je kladen na vysvětlení principu zdrojového kódování, zabezpečení proti chybám a metody snížení degradace signálu při záznamu a reprodukci. Studenti získají znalosti o současných možnostech záznamu a reprodukce v systémech bez redukce i s redukcí datového toku audia.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit princip přenosu analogového a digitálního nízkofrekvenčního a audio signálu
- popsat zdroje a spotřebiče nízkofrekvenčního a audio signálu
- navrhnout vhodný předzesilovač, korekční zesilovač, výkonový zesilovač nebo audio filtr
- vysvětlit princip vzorkování, kvantování a kódování zvukových a audio signálů
- vysvětlit princip komprese bitového toku digitálních zvukových a audio signálů
- popsat systémy pro záznam a reprodukci bez a s redukcí datového toku
- změřit parametry analogového a digitální audio systému nebo zesilovače

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlit základní principy analogového a digitálního zpracování signálů a funkci základních polovodičových součástek a zesilovačů signálu. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

V průběhu semestru mohou studenti získat celkem 30 bodů za aktivní práci v laboratorních cvičeních. Závěrečná zkouška je hodnocena maximálně 70 body.

Osnovy výuky

1. Úvod do nízkofrekvnenční a audio elektroniky.
2. Nízkofrekvenční signály, přenos a záznam, zpracování a reprodukce audia.
3. Principy elektroakustiky a elektroakustických měničů - mikrofony a reproduktory.
4. Třídy a vlastnosti zesilovačů pro nízkofrekvenční elektroniku (A, AB, B, D, T).
5. Předzesilovače pro audio, přepínání vstupů, fyziologická regulace hlasitosti.
6. Korekční zesilovače a vícepásmové filtry, korekce hloubek a výšek, ekvalizéry.
7. Koncové a výkonové zesilovače, digitální zesilovače s PWM modulací a ZV.
8. Digitální zpracování nízkofrekvenčních signálů.
9. Analogově-digitální a digitálně-analogové převodníky, DSP procesory.
10. Digitální záznam bez redukce datového toku (PCM, CD-Audio, SACD, DVD-Audio).
11. Digitální záznam s redukcí datového toku (MiniDisc, MPEG, Dolby Digital, DTS).
12. Princip komprimace zvukových signálů (MP3, ACC, WMA, OGG, ATRAC a další).
13. Standardy pro digitální rozhlasové vysílání DAB/DMB a komprese audio signálu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s metodami a technickými prostředky pro zpracování, přenos a archivaci zvukových a audio signálů v oblasti analogové a digitální nízkofrekvenční techniky a audio elektroniky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

ŠŤÁL, P. Výkonové audio zesilovače pracující ve třídě D. BEN - technická literatura, Praha, 2008. ISBN 978-8073002305. (CS)
WIRSUM, S. Abeceda nf techniky. BEN - technická literatura, Praha, 2003. ISBN 978-8086056265. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Osnova

1. Nízkofrekvenční signály, přenos a záznam, zpracování a reprodukce audia.
2. Principy elektroakustiky a elektroakustických měničů - mikrofony a reproduktory.
3. Třídy a vlastnosti zesilovačů pro nízkofrekvenční elektroniku (A, AB, B, D, T).
4. Předzesilovače pro audio, přepínání vstupů, fyziologická regulace hlasitosti.
5. Korekční zesilovače a vícepásmové filtry, korekce hloubek a výšek, ekvalizéry.
6. Koncové a výkonové zesilovače, digitální zesilovače s PWM modulací a ZV.
7. Digitální zpracování nízkofrekvenčních signálů, A/D s D/A převodníky, DSP.
8. Digitální záznam bez redukce datového toku (PCM, CD-Audio, SACD, DVD-Audio).
9. Digitální záznam s redukcí datového toku (MiniDisc, MPEG, Dolby Digital, DTS).
10. Princip komprimace zvukových signálů (MP3, ACC, WMA, OGG, ATRAC a další).
11. Standardy pro digitální rozhlasové vysílání DAB/DMB.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Osnova

1. Vstupní audio zesilovač s nastavitelnou citlivostí a korekcí RIAA.
2. Korekční zesilovač hloubek a výšek s fyziologickou korekcí.
3. Digitální výkonový zesilovače ve třídě T s PWM.
4. Stereofonní aktivní výhybka pro satelity a subwoofer s nastavitelným kmitočtem.
5. Princip digitálního koncového zesilovače ve třídě D a PWM modulací.
6. Digitální vícepásmový ekvalizér a limiter pro audio signál řízený pomocí PC.
7. A/D a D/A převod nízkofrekvenčního signálu s volitelnými parametry konverze.
8. Měření D/A převodníku CD přehrávače audio analyzátorem Audio Precision.