Detail předmětu

Electroacoustics

FEKT-CELAAk. rok: 2013/2014

Acoustic environment, sound propagation, basic quantities and relations, energy transmitted by sound. Sound spectrum. Physiological acoustics, sound masking and its utilization in compression algorithms, directional and spatial hearing. Noise and its measurement. Room acoustics, room impulse response, acoustic materials and structures. Electromechanical and electroacoustic analogy, types and operation principles of electroacoustic transducers. Microphones, practical design and measurement of characteristics. Loudspeakers, acoustic impedance and distortion, mechanical design, horn-loaded loudspeakers. Loudspeaker systems, types of loudspeaker enclosures, design and construction of loudspeaker systems and crossovers. Surround sound systems, principles and formats. Stereo and multichannel techniques of sound pickup.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Nabízen zahradničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Graduate of the course is able to:
- name basic acoustic quantities and their units,
- explain physiology of hearing including binaural auditory perception,
- employ sound level meters and use them for noise and electroacoustic measurements,
- describe room acoustic properties, demonstrate measurement of room impulse response and reverberation time, name materials and structures used for room acoustic treatment,
- categorize electroacoustic transducers and state their principles, properties and their use,
- categorize microphones, state their properties and designs, and demonstrate measurement of their characteristics,
- describe properties of designs used for unloaded and loaded loudspeakers, measure and calculate their parameters,
- design loudspeaker systems and measure their characteristics,
- name types of surround sound systems and describe their principle,
- name methods of multichannel sound pickup and explain their principles.

Prerekvizity

The knowledge of basic physical laws is required as well as knowledge of laws and quantities in electrical circuits, characteristics of electric circuit elements, circuit behaviour with inertia elements, periodical and non-periodical signal spectrum, random variables and basic terms from area of statistics.
The student who enrols the subject should be able to use instruments for measurement of electrical voltage, current, and resonant frequency, waveform generators and oscilloscopes.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Teaching methods depend on the type of course unit as specified in the article 7 of BUT Rules for Studies and Examinations.
- Lectures provide the explanation of basic principles, subject methodology, examples of problems and their solutions.
- Laboratory exercises support practical acquiring of themes presented at lectures. Active participation of students is needed.
Participation at lectures is recommended. Participation at other ways of instruction is checked.
Course is taking advantage of e-learning (Moodle) system.

Způsob a kritéria hodnocení

Evaluation of study results follows Rules for Studies and Examinations of BUT and Dean's Regulation to the Rules for Studies and Examinations of BUT. Up to 20 points is given for test from theoretical knowledge in the laboratory exercises. Up to 20 points is given for correct results and elaboration of all laboratory exercises. The minimal scale of elaboration of particular laboratory exercises and completive questions are specified by a regulation issued by the guarantee of the course and updated for every academic year. Up to 60 points is given for the final written examination and it is necessary to get at least 15 points for its successful completion. The exam consists of 10 groups of questions in the field of acoustics and electroacoustics according to the subject syllabus and one question is selected from each group.

Osnovy výuky

1. Acoustic environment, basic quantities and relations, wave equation of sound propagation, energy transmitted by sound, sound spectrum.
2. Physiological acoustics, sound masking and its utilization in audio compression algorithms.
3. Directional and spatial hearing, 3D room simulation using headphones and loudspeakers.
4. Noise and its measurement, basic measuring instruments for electroacoustic measurement and their application.
5. Basics of room acoustics, acoustic wave trajectory, room impulse response, acoustic materials and structures.
6. Electromechanical and electroacoustic analogy.
7. Types and operation principles of electroacoustic transducers.
8. Microphones, practical design and measurement of characteristics.
9. Loudspeakers, acoustic impedance and distortion, mechanical design, horn-loaded loudspeakers.
10. Loudspeaker systems, types of loudspeaker enclosures, design and construction of loudspeaker enclosures and crossovers.
11. Headphones, practical design and measurement of characteristics.
12. Surround sound systems principles and formats.
13. Stereo and multichannel techniques of sound pickup.

Učební cíle

The aim of the course is to make students familiar with the chain of acoustic signal processing from their origination through their transformation to the electric signal and back to acoustic signal up to the listener's final perception.

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

It is mandatory to pass all laboratory exercises in regular or alternative terms to complete the course. Other forms of the checked instructions are specified by a regulation issued by the guarantee of the course and updated for every academic year.

Základní literatura

Benson, K., B. Audio Engineering Handbook. McGraw-Hill, 1988. ISBN 0-07-004777-4 (EN)
Streicher, R., Everest, F., A. The New Stereo Soundbook, 3rd ed. Audio Engineering Associates, 2006. ISBN 978-0-9665162-1-0 (EN)
Zwicker, E., Fastl, H. Psychoacoustics, Facts and Models, 2nd ed. Springer-Verlag, 1999. ISBN 3-540-65063-6 (EN)
Rumsey, F. Spatial Audio. Focal Press, 2001. ISBN 0-240-51623-0 (EN)

Doporučená literatura

Colloms, M., High Performance Loudspeakers, 6th ed. John Wiley & Sons, Ltd, 2005. ISBN 978-0-470094-30-3 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-TLI , 2. ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Akustické prostředí, základní veličiny a vztahy, vlnová rovnice šíření zvuku.
Energie přenášená zvukem, zvuková spektra, Dopplerův princip, akustická impedance.
Fyziologická akustika, subjektivní a objektivní vlastnosti zvuku, 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.
Základy prostorové akustiky, trajektorie zvukového vlnění, impulsní odezva prostoru, akustické materiály.
Elektromechanická a elektroakustická analogie.
Druhy a principy činnosti elektroakustických měničů.
Mikrofony, klasické a kombinované, praktické provedení a měření charakteristik.
Reproduktory a sluchátka, vyzařovací impedance a zkreslení, mechanická konstrukce, tlakové reproduktory.
Reproduktorové soustavy, typy reproduktorových ozvučnic, návrh a konstrukce reproduktorových skříní a kmitočtových výhybek, akustické čočky
Vícekanálové zvukové systémy surround sound, principy a formáty.
Techniky snímání stereofonního a vícekanálového zvuku pomocí mikrofonů.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Seznámení s laboratoří a bezpečnostními předpisy, seznámení s ovládáním laboratorních přístrojů.
Spektra zvukových signálů
Měření vlastností sluchového orgánu
Měření hluku a jeho vyhodnocení
Měření vlastností akustického pole uzavřených prostorů
Měření binaurálních vlastností sluchu
Test a náhradní měření
Měření kmitočtových charakteristik mikrofonů
Měření impedanční charakteristiky reproduktorů
Návrh a simulace reproduktorové soustavy
Měření kmitočtových a směrových charakteristik reproduktorové soustavy
Měření akustické intenzity a výkonu vyzařovaného objektem
Test a náhradní měření