Detail předmětu

Elektroakustika 1

FEKT-BPC-ELAAk. rok: 2024/2025

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)

Vstupní znalosti

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.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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. Testová část závěrečné zkoušky je hodnocena maximem 40 bodů a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 20 bodů. Písemná část závěrečné zkoušky je hodnocena 20 body a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 10 bodů. 

Zápočet je udělen za absolvování všech laboratorních úloh a jejich splnění v minimálním rozsahu, absolvování všech cvičení odborného základu a získání 50 % bodů z testu ze cvičení odborného základu. Minimální rozsah splnění jednotlivých laboratorních úloh stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. 

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.

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.
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.

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 BIT bakalářský 2 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Osnova

  1. Zvuková vlnění: šíření zvuku, veličiny zvukového pole, vlnová rovnice šíření zvuku, základní typy zvukových vlnění, typy zvukových polí.
  2. Fyziologická a psychologická akustika: sluchový orgán, subjektivní vjem zvukového vlnění, maskování zvuků a jeho využití pro ztrátové kódování zvuku, směrové a prostorové slyšení. 
  3. Měření akustických veličin: časové a kmitočtové váhové filtry, analýza v pásmech s konstantní relativní šířkou, statistická analýza, měření hluků, měření hlasitosti. 
  4. Zvukoměr: konstrukce zvukoměru a funkce jeho jednotlivých částí, kalibrace měřicího řetězce, nejistoty měření. 
  5. Akustika prostorů: šíření zvuku prostředím, řešení vlnové rovnice v uzavřeném prostoru, modelování akustických prostorů, doba dozvuku a její měření, impulsová odezva prostoru a její měření, akustické prvky. 
  6. Elektromechanická a elektroakustická analogie: mechanické translační soustavy, akustické soustavy. 
  7. Elektromechanické měniče: elektromechanický měnič jako soustava dvojbranů, elektromechanické měniče využívající elektrostatické a elektromagnetické pole. 
  8. Mikrofony: akustické přijímače, směrocé přijímače, model mikrofonu, konstrukce mikrofonů, elektrické rozhraní mikrofonů, parametry mikrofonů a jejich měření. 
  9. Reproduktory: akustické vysílače, elektrodynamický reproduktor a jeho model, elektrostatický, piezoelektrický a páskový přímovyzařující reproduktor, nepřímovyzařující reproduktory, parametry reproduktorů a jejich měření. 
  10. Reproduktorové soustavy: polouzavřená, uzavřená a bassreflexová ozvučnice, ozvučnice typu pásmová propust, reproduktorové výhybky, konstrukce reproduktorových soustav, parametry reproduktorové soustavy. 
  11. Sluchátka: typy sluchátek, model sluchátka a simulace akustické impedance ucha, konstrukce sluchátek, parametry sluchátek a jejich měření. 
  12. Základy ozvučování: ozvučkování malých prostorů, stereofonní a vícekanálová reprodukce, surround sound a immersive audio, ozvučování velkých prostorů, akustická zpětná vazba a její potlačení. 

Cvičení odborného základu

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D.

Osnova

  • Logaritmické veličiny, zvuková vlnění
  • Sčítání a odečítání hladin akustických veličin

Laboratorní cvičení

22 hod., povinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova

  • Seznámení s laboratoří, práce s Excelem, test ze cvičení odb. základu
  • Úloha č.1 – Měření hluků
  • Úloha č.2 – Měření doby dozvuku
  • Úloha č.3 – Měření charakteristik mikrofonu
  • Úloha č.4 – Měření charakteristik sluchátek
  • Úloha č.5 – Měření charakteristik komunikačních zařízení
  • Úloha č.6 – Měření zkreslení reproduktoru
  • Úloha č.7 – Měření TS parametrů reproduktoru
  • Úloha č.8 – Návrh reproduktorové soustavy
  • Úloha č.9 – Měření charakteristik reproduktorové soustavy
  • Náhradní termín měření, test z laboratorních cvičení
 

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Osnova

  • Výpočet hlastosti ze změřených hodnot
  • Výpočet doby dozvuku ze změřených hodnot
  • Výpočet parametrů studiového mikrofonu ze změřených hodnot
  • Výpočet parametrů sluchátka ze změřených hodnot
  • Výpočet parametrů headsetu ze změřených hodnot
  • Výpočet zkreslení reproduktoru ze změřených hodnot
  • Výpočet TS parametrů reproduktoru ze změřených hodnot
  • Výpočet objemu ozvučnice reproduktoru a kmitočtové výhybky reproduktorové soustavy
  • Výpočet parametrů reproduktoru ze změřených hodnot

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz