Detail předmětu

Elektroakustika 1

FEKT-BPC-ELAAk. rok: 2022/2023

Akustické prostředí, šíření zvuku, základní veličiny a vztahy, energie přenášená zvukem. Fyziologická akustika, maskování zvuků a jeho využití v kompresních algoritmech, směrové a prostorové slyšení. Hluk a jeho měření. Akustika uzavřených prostorů. Elektromechanická a elektroakustická analogie. Druhy a principy činnosti elektroakustických měničů. Mikrofony, praktické provedení a měření charakteristik. Reproduktory, vyzařovací impedance a zkreslení, mechanická konstrukce, tlakové reproduktory, sluchátka. Reproduktorové soustavy, typy reproduktorových ozvučnic, návrh a konstrukce reproduktorových soustav a kmitočtových výhybek. Vícekanálové zvukové systémy, základy ozvučování.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vyjmenovat základní akustické veličiny a jejich jednotky,
- vysvětlit fyziologii sluchu včetně binaurálního sluchového vjemu,
- ovládat zvukoměry a využít je k měření hluku a pro elektroakustická měření,
- charakterizovat akustické vlastnosti uzavřených prostorů, změřit impulsovou odezvu prostoru a dobu dozvuku,
- vyjmenovat druhy elektroakustických měničů a popsat jejich principy, vlastnosti a použití,
- vyjmenovat druhy mikrofonů, popsat jejich vlastnosti a konstrukce a změřit jejich charakteristiky,
- popsat vlastnosti používaných konstrukcí přímo- a nepřímovyzařujících reproduktorů a změřit a vypočítat jejich parametry,
- navrhnout konstrukci reproduktorových soustav a změřit jejich charakteristiky,
- charakterisovat ozvučovací systémy a popsat jejich použití, vyjmenovat typy zvukových systémů surround sound a popsat jejich princip.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základních fyzikálních zákonů a zákonů a veličin v elektrických obvodech, vlastností prvků elektrických obvodů, chování obvodů se setrvačnými prvky, spektra periodických a neperiodických signálů, náhodných veličin a základních pojmů z oblasti statistiky. Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen používat přístroje pro měření elektrického napětí a proudu, generátory průběhů a osciloskopy.
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 závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
- Přednášky mají charakter výkladu základních principů, metodologie, problémů a jejich vzorových řešení.
- Laboratorní cvičení podporují praktické ovládnutí látky vyložené na přednáškách za aktivní účasti studentů.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na laboratorních cvičeních je kontrolovaná.
Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a Směrnicí děkana FEKT doplňující studijní a zkušební řád VUT. Maximum 22 bodů je uděleno za testy z teoretických znalostí ve cvičeních. Za správné výsledky a vypracování všech laboratorních úloh je uděleno dalších 18 bodů. Zápočet je udělen za absolvování všech laboratorních úloh a cvičení odborného základu v minimálním rozsahu. Minimální rozsah vypracování jednotlivých laboratorních úloh stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Závěrečná písemná zkouška je hodnocena maximem 40 bodů a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 25 bodů. Ústní část závěrečné zkoušky je hodnocena 20 body a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 5 bodů.
V případě distanční výuky jsou testy ve cvičení prováděny distančně v e-learningu a laboratorní úlohy nahrazeny domácími úkoly hodnocenými stejným počtem bodů. Zkouška bude probíhat prezenčně, v odůvodněných případech distančně.

Osnovy výuky

1. Akustické prostředí, základní veličiny a vztahy, vlnová rovnice šíření zvuku. Energie přenášená zvukem, zvuková spektra. Typy zvukových polí.
2. Fyziologická akustika, subjektivní a objektivní vlastnosti zvuku, maskování zvuků jeho využití v kompresních algoritmech, směrové a prostorové slyšení.
3. Vlastnosti a hodnocení hluků, třídy hluků, měření hlasitosti.
4. Zvukoměry, jejich použití, kalibrace měřicího řetězce.
5. Základy prostorové akustiky, geometrická, vlnová a statistická akustika, měření doby dozvuku.
6. Elektromechanická a elektroakustická analogie.
7. Druhy a principy činnosti elektroakustických měničů.
8. Gradientní akustické přijímače, konstrukce a měření charakteristik mikrofonů.
9. Reproduktory, vyzařovací impedance a zkreslení, mechanická konstrukce, tlakové reproduktory.
10. Sluchátka, typy a provedení, měření charakteristik.
11. Reproduktorové soustavy, typy reproduktorových ozvučnic, návrh a konstrukce reproduktorových skříní a kmitočtových výhybek.
12. Vícekanálová reprodukce zvuku, základy ozvučování.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámení studentů řetězcem zpracování akustických signálů od jejich vzniku přes transformaci do elektrického signálu a zpět na akustický signál až po konečný sluchový vjem u posluchače.

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

Pro udělení zápočtu je nutné absolvovat všechny laboratorní úlohy v řádných nebo náhradních termínech. Další formy kontrolované výuky stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

SCHIMMEL, J. Elektroakustika. Elektroakustika. Brno, Vysoké učení technické v Brně. 2013. p. 1 - 167. ISBN 978-80-214-4716-5. (CS)
Smetana, C. a kol. Hluk a vibrace, měření a hodnocení. Sdělovací technika, Praha 1998. ISBN 80-90-1936-2-5 (CS)
Škvor, Z., Akustika a elektroakusitka. Academia, Praha, 2001. ISBN 80-200-0461-0 (CS)

Doporučená literatura

Colloms, M., High Performance Loudspeakers, 6th ed. John Wiley & Sons, Ltd, 2005. ISBN 978-0-470094-30-3 (EN)
Eargle, J. The Microphone Book. 2004. ISBN 0-240-51961-2 (CS)
Sýkora, B. Stavíme reproduktorové soustavy, 1. – 48. díl. A Radio 10/97 - 9/2001 (CS)
Toman, K. Reproduktory a reprosoustavy, 1. díl. Dexon, 2003. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 3 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace AUDB-ZVUK , 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Osnova

Akustické prostředí, základní veličiny a vztahy, vlnová rovnice šíření zvuku, energie přenášená zvukem, zvuková spektra, akustická impedance.
Fyziologická akustika, maskování zvuků jeho využití v kompresních algoritmech.
Směrové a prostorové slyšení, simulace 3D prostoru pomocí sluchátek a reproduktorů.
Hluk a jeho měření, základní měřicí přístroje pro elektroakustická měření a jejich použití.
Měření akustického výkonu a intebnzity zvuku.
Základy prostorové akustiky, trajektorie zvukového vlnění, impulsní odezva prostoru, akustické materiály.
Elektromechanická a elektroakustická analogie.
Druhy a principy činnosti elektroakustických měničů.
Mikrofony, praktické provedení a měření charakteristik.
Reproduktory, vyzařovací impedance a zkreslení, mechanická konstrukce, tlakové reproduktory.
Reproduktorové soustavy, typy reproduktorových ozvučnic, návrh a konstrukce reproduktorových skříní a kmitočtových výhybek
Vícekanálové zvukové systémy surround sound, principy a formáty.
Techniky snímání stereofonního a vícekanálového zvuku pomocí mikrofonů.

Cvičení odborného základu

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D.

Osnova

Seznámení s laboratoří a bezpečnostními předpisy, seznámení s ovládáním laboratorních přístrojů.
Spektra zvukových signálů
Měření vlastností sluchu
Měření binaurálních vlastností sluchu
Měření hluku
Měření vlastností akustického pole uzavřených prostorů
Test
Cejchování elektrostatického mikrofonu pistonfonem
Měření kmitočtových charakteristik mikrofonů
Měření impedanční charakteristiky reproduktorů
Návrh reproduktorové soustavy
Měření kmitočtových a směrových charakteristik reproduktorů
Test

Laboratorní cvičení

22 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Šimon Skvaril
doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz