Detail předmětu

Elektroakustika 2

FEKT-MPC-EL2Ak. rok: 2023/2024

Předmět je zaměřen na prohloubení teoretických znalostí v oblasti zvukových vlnění, akustických vysílačů a přijímačů a fyziologické a psychologické akustiky. Dále se zabývá soustavami akustických vysílačů a přijímačů, akustickými soustavami, modely reproduktorů a mikrofonů a jejich parametry, principy a technologiemi ztrátového kódování zvuku, kódováním prostorové informace a reprezentací 2D a 3D zvukových polí. Teoretické znalosti získané na přednáškách jsou aplikovány v počítačových cvičeních v prostředí Matlab. Předmět je zakončen vypracováním samostatného projektu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti 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, akustiky a elektroakustiky. Student, který si zapíše předmět, musí mít základní znalosti práce s programem Matlab.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a Směrnicí děkana FEKT doplňující studijní a zkušební řád VUT. Maximum 30 bodů je uděleno za úkoly v počítačových cvičeních. Za zpracování a obhájení individuálního projektu je uděleno maximum 10 bodů a je nutné získat alespoň 5 bodů. Minimální rozsah vypracování úkolů z jednotlivých cvičení 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.


Pro udělení zápočtu je nutné absolvovat všechna počítačová cvičení v garantem stanoveném minimálním rozsahu a zpracovat a obhájit individuální projekt v programu Matlab. Další formy kontrolované výuky stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je prohloubení znalostí z oblasti elektroakustiky, fyziologie a psychologie slyšení, snímání a prostorové reprezentace zvuku a jejich využití při modelování elektroakustických zařízení, ozvučování, zpracování, přenosu a kompresi zvukového signálu.

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat charakteristiky ideálních zdrojů zvuku a akustických přijímačů a jejich soustav,
- popsat lineární modely reproduktorů a mikrofonů a jejich teoretické charakteristiky,
- vysvětlit principy kmitočtové analýzy zvuku lidským sluchem a principy prostorového a směrového slyšení,
- vysvětlit principy ztrátové komprese zvukových signálů včetně komprese prostorových formátů zvuku,
- vysvětlit princip syntézy zvukového pole v uzavřeném a otevřeném zvukovém systému pomocí HRTF, Wavefield syntézy, ambisonie a VBAP,
- popsat využití ztrátové komprese, kódování prostorové informace a syntézy zvukového pole v kompresních algoritmech standardů MPEG

Základní literatura

Bosi, Marina: Introduction to Digital Audio Coding and Standards. 2003. ISBN 1-4020-7357-7
Gardner, William G.: 3-D Audio Using Loudspeakers. 1998. ISBN 0-7923-8156-4
HILL, Geoff. Loudspeaker Modelling and Design: A Practical Introduction. 1. Routledge, 2018. ISBN 9780815361329.
Spanias, Andreas: Audio Signal Processing and Coding. 2007. ISBN 978-0-471-79147-8
Williams, Earl G.: Fourier Acoustics : Sound Radiation and Nearfield Acoustical Holography . 1999. ISBN 0-12-753960-3

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-AUD magisterský navazující

    specializace AUDM-TECH , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace AUDM-ZVUK , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Osnova

  1. Zvuková vlnění: základní veličiny a rovnice zvukového pole, řešení vlnové rovnice pro rovinné, kulové a válcové vlnění, šíření zvukových vln v uzavřeném prostoru.
  2. Akustické vysílače: akustický vysílač 0., 1. a vyšších řádů, pístově kmitající kruhová membrána, soustava akustických vysílačů, směrový vysílač.
  3. Reproduktory: elektromechanická analogie, vyzařovací impedance, lineární modely reproduktoru, TS model, impedance reproduktoru, akustický tlak generovaný reproduktorem.
  4. Akustické soustavy: soustavy se soustředěnými parametry, elektroakustická analogie, ozvučnice reproduktoru, zvukovody, sluchátka.
  5. Akustické přijímače: vlastnosti akustických přijímačů, gradientní přijímače, směrové přijímače, koincidenční soustavy přijímačů, soustavy blízkých akustických přijímačů, beamforming.
  6. Mikrofony: lineární model mikrofonu, proximity efekt, směrové a vlnové mikrofony.
  7. Fyziologická akustika: sluchový orgán, kmitočtová analýza ve vnitřním uchu, maskování, kritická pásma, sluchové filtry, hlasitost a výška zvuku.
  8. Principy ztrátového kódování zvuku: subpásmový, transformační a hybridní kodér, banky filtrů, psychoakustický model, alokace bitů.
  9. Prostorová reprodukce zvuku: směrové a prostorové slyšení, stereofonní a vícekanálová reprodukce, objektově založená reprodukce, kódování prostorové informace.
  10. 3D audio pro sluchátka: přenosová funkce vztažená k hlavě a její měření, fyzikální a strukturální model.
  11. 3D audio pro reproduktory: vektorově bázové amplitudové panorámování, ambisonie, směrové kódování zvuku, wavefield syntéza.
  12. Standardy ztrátového kódování zvuku: standard MPEG-1 Audio, MPEG-2 Audio, MPEG-4 Audio, MPEG-D a MPEG-H 3D Audio.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Osnova

  1. Využití Matlabu v předmětu Elektroakustika 2
  2. Akustické vysílače
  3. Reproduktory
  4. Akustické soustavy
  5. Akustické přijímače
  6. Test z počítačových cvičení
  7. Mikrofonní pole
  8. Maskování a sluchové filtry
  9. Subpásmový kodek
  10. Kódování prostorového zvuku
  11. 3D Panorámování zvuku 
  12. Test z počítačových cvičení
  13. Konzultace k samostatnému projektu

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz