Detail předmětu

Elektroakustika 2

FEKT-MPC-EL2Ak. rok: 2025/2026

Předmět je zaměřen na prohloubení teoretických znalostí v oblasti zvukových vlnění, akustických vysílačů a přijímačů a fyziologické a psychologické akustiky. Dále se zabývá základními modely elektroakustických vysílačů a přijímačů a jejich parametry, principy a technologiemi ztrátového kódování zvuku a 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

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 20 bodů je uděleno za testy v počítačových cvičeních a je nutné získat alespoň 10 bodů. Za zpracování a obhájení individuálního projektu je uděleno maximum 15 bodů a je nutné získat alespoň 5 bodů. Písemná část závěrečné zkoušky je hodnocena maximem 40 bodů a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 20 bodů. Ústní část závěrečné zkoušky je hodnocena 25 body a pro její úspěšné složení je nutné získat alespoň 10 bodů. 

Pro udělení zápočtu je nutné získat minimální počet bodů z obou testů a za zpracování a obhajobu individuálního projektu v programu Matlab získat minimální počet bodů.

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 kmitočtové a směrové charakteristiky ideálních zdrojů zvuku,
- vysvětlit principy prostorového a směrového slyšení,
- ovládat zaříení pro vícekanálové snímání a reprodukci zvuku,
- charakterizovat způsoby šíření zvuku v uzavřeném prostoru a popsat metody simulace tohoto šíření,
- vyjmenovat a vysvětlit principy metod analýzy zvukového pole založené na percepčních a fyzikálních principech,
- vysvětlit princip syntézy zvukového pole pomocí WFS, ambisonie a VBAP,
- vysvětlit principy ztrátové komprese zvukových signálů včetně komprese prostorových formátů zvuku.

Studijní opory

  • prezentace z přednášek na e-learningu
  • návody počítačových cvičení na e-learningu
  • videozáznamy přednášek na MS Teams

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

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. Mikrofonní pole
  7. Maskování a sluchové filtry
  8. Subpásmový kodek
  9. Kódování prostorového zvuku
  10. 3D Panorámování zvuku 
  11. Test z počítačových cvičení
  12. Konzultace k samostatnému projektu