Detail předmětu

Low-frequency and Audio Electronics

FEKT-CNFEAk. rok: 2015/2016

Studenti se seznámí se základy přenosu analogového a digitálního nízkofrekvenčního a audio signálu, dále s funkcí a konstrukcí předzesilovačů, korekčních zesilovačů, koncových zesilovačů a filtrů. Kurs pokračuje vysvětlením principu vzorkování, kvantování a kódování v oblasti audia a s principy komprimace audio signálů. Důraz je kladen na vysvětlení principu zdrojového kódování, zabezpečení proti chybám a metody snížení degradace signálu při záznamu a reprodukci. Studenti získají znalosti o současných možnostech záznamu a reprodukce v systémech bez redukce i s redukcí datového toku audia.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit princip přenosu analogového a digitálního nízkofrekvenčního a audio signálu
- popsat zdroje a spotřebiče nízkofrekvenčního a audio signálu
- navrhnout vhodný předzesilovač, korekční zesilovač, výkonový zesilovač nebo audio filtr
- vysvětlit princip vzorkování, kvantování a kódování zvukových a audio signálů
- vysvětlit princip komprese bitového toku digitálních zvukových a audio signálů
- popsat systémy pro záznam a reprodukci bez a s redukcí datového toku
- změřit parametry analogového a digitální audio systému nebo zesilovače

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen vysvětlit základní principy analogového a digitálního zpracování signálů a funkci základních polovodičových součástek a zesilovačů signálu. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

V průběhu semestru mohou studenti získat celkem 30 bodů za aktivní práci v laboratorních cvičeních. Závěrečná zkouška je hodnocena maximálně 70 body.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Nízkofrekvenční signály, přenos a záznam, zpracování a reprodukce audia.
2. Principy elektroakustiky a elektroakustických měničů - mikrofony a reproduktory.
3. Třídy a vlastnosti zesilovačů pro nízkofrekvenční elektroniku (A, AB, B, D, T).
4. Předzesilovače pro audio, přepínání vstupů, fyziologická regulace hlasitosti.
5. Korekční zesilovače a vícepásmové filtry, korekce hloubek a výšek, ekvalizéry.
6. Koncové a výkonové zesilovače, digitální zesilovače s PWM modulací a ZV.
7. Digitální zpracování nízkofrekvenčních signálů, A/D s D/A převodníky, DSP.
8. Digitální záznam bez redukce datového toku (PCM, CD-Audio, SACD, DVD-Audio).
9. Digitální záznam s redukcí datového toku (MiniDisc, MPEG, Dolby Digital, DTS).
10. Princip komprimace zvukových signálů (MP3, ACC, WMA, OGG, ATRAC a další).
11. Standardy pro digitální rozhlasové vysílání DAB/DMB.

Laboratorní cvičení:
1. Vstupní audio zesilovač s nastavitelnou citlivostí a korekcí RIAA.
2. Korekční zesilovač hloubek a výšek s fyziologickou korekcí.
3. Digitální výkonový zesilovače ve třídě T s PWM.
4. Stereofonní aktivní výhybka pro satelity a subwoofer s nastavitelným kmitočtem.
5. Princip digitálního koncového zesilovače ve třídě D a PWM modulací.
6. Digitální vícepásmový ekvalizér a limiter pro audio signál řízený pomocí PC.
7. A/D a D/A převod nízkofrekvenčního signálu s volitelnými parametry konverze.
8. Měření D/A převodníku CD přehrávače audio analyzátorem Audio Precision.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s metodami a technickými prostředky pro zpracování, přenos a archivaci zvukových a audio signálů v oblasti analogové a digitální nízkofrekvenční techniky a audio elektroniky.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu

Základní literatura

WIRSUM, S. Abeceda nf techniky. BEN - technická literatura, Praha, 2003. ISBN 978-8086056265. (CS)
KOTISA, Z., VORÁČEK, V. NF zesilovače 1 - 4 díl. BEN - technická literatura, Praha, 2001-2006. ISBN 978-8073000301, 978-8073000530, 978-8073000653, 978-8073002114. (CS)
POHLMAN, K. C. Principles of Digital Audio (Sixth Edition). McGraw-Hill, 2010. ISBN 978-0071663465. (EN)
METZLER, B. Audio Measurement Handbook. Audio Presision, Inc., 1993. Audio Precision document number 0058.0003 r1 (EN)

Doporučená literatura

TOMAN, K. Reproduktory a reprosoustavy I. Dexon, Karviná, 2001. ISBN 859-1459280805. (CS)
ŠŤÁL, P. Výkonové audio zesilovače pracující ve třídě D. BEN - technická literatura, Praha, 2008. ISBN 978-8073002305. (CS)
TALBOT-SMITH, M. Audio Engineer's Reference Book, Second Edition. Focal press, 1999. ISBN 978-0240516851. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Low-frequency and audio signals, transmission and recording, audio processing.
2. Fundamentals of electroacoustics and transducers - microphones and speakers.
3. Low-frequency and audio amplifiers characteristics (class A, AB, B, D and T).
4. Audio preamplifiers, input selectors, loudness perception, volume control.
5. Bass/mid/treble control and audio filters, graphics and parametric equalizers.
6. Power amplifiers, digital class D amplifiers with Pulse Width Modulation control.
7. Digital audio and signal processing, ADC and DAC converters, DSP processing.
8. Digital audio recording without compression (PCM, CD-Audio, SACD, DVD-Audio).
9. Digital audio recording with compression (MiniDisc, MPEG, Dolby Digital, DTS).
10. Fundamentals of audio compression (MP3, ACC, WMA, OGG, ATRAC etc.).
11. Digital audio and multimedia broadcasting DAB/DMB.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Audio preamplifier with the RIAA correction and variable sensistivity.
2. Bass and treble control and Baxandall tone stack.
3. Digital class D and T power amplifier.
4. Active cross-over with separation to subwoofer and 2 way speaker satellites.
5. Fundamentals of digital class D power amplifier with PWM control and modulation.
6. Digital graphics equalizer and limiter with ADC and DSP and PC control.
7. ADC and DAC for audio with adjustable quantization and sampling frequency.
8. Compact Disc Audio DAC and audio measurements using Audio Precision analyzer.