Detail předmětu

Číslicové zpracování akustických signálů

FEKT-MKC-CASAk. rok: 2020/2021

Akustický signál a jeho základní vlastnosti, maskování zvuku, přístupy k implementaci diskrétního a číslicového systému pro zpracování zvuku, základní a pokročilé metody a struktury pro zpracování signálu, časově invariantní a variantní systémy a jejich optimální simulace a realizace, implementace často používaných nástrojů pro úpravu zvuku a hudebních efektů, nelineární systémy pro zpracování zvuku a jejich implementace, systémy pro panoramování zvuku, simulace šíření zvukových vln v uzavřeném prostoru a způsoby její implementace, restaurování poškozených zvukových záznamů.

Výsledky učení předmětu

Studenti získají podrobný přehled o postupech analýzy a zpracování zvukových signálů. Získají zkušenosti se simulací diskrétních a číslicových systémů prostřednictvím moderních simulačních prostředků. Budou schopni navrhovat a simulovat algoritmy pro zpracování akustických signálů, které jsou určeny přímo pro CPU počítačového systému nebo pro signálový procesor.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Ifeachor, E.C. Jervis, B.W. Digital Signal Processing - A practical Approach, 2nd ed. USA: Pearson Education Limited, 2002, ISBN 0201596199. (CS)
Zolzer, U. DAFX - Digital Audio Effects. Chichester: John Willey & Sons Ltd., 2005, ISBN 0471490784. (CS)
Kahrs, M. Brandenburg, K. Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics. USA: Kluwer Academic Publishers, 1998, ISBN 0792381300. (CS)
Pohlmann, K.C. Principles of Digital Audio. 6th ed. USA: McGRAW-HILL Companies, Inc. , 2010, ISBN 0071663460. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány ve Studijním a zkušebního řádu VUT.
Přednášky mají charakter výkladu základních principů, metodologie, problémů a jejich vzorových řešení.
Počítačová cvičení podporují praktické ovládnutí látky vyložené na přednáškách za aktivní účasti studentů.
Účast na přednáškách je doporučená, účast na počítačových cvičeních je kontrolovaná.
Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a příslušnou vnitřní normou FEKT. Za každý ze dvou testů z počítačových cvičeníc lze získat až 20 bodů. Závěrečná písemná zkouška je hodnocena maximem 60 bodů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Zvuk, akustický signál a jeho základní vlastnosti, vnímání zvuku člověkem, maskování zvuku,
2. Diskrétní signály a systémy, přístupy k realizaci diskrétního a číslicového systému, zvukové signály a jejich zpracování,
3. Základní prostředky, metody a struktury pro realizaci DSP systémů,
4. Pokročilé zpožďovací struktury, zpožďovací sítě,
5. Časově invariantní a variantní kmitočtové filtry a hudební efekty,
6. Systémy FIR, optimalizované algoritmy implementace FIR systému,
7. Systémy IIR s variantní délkou zpožďovacího zásobníku, detektor špičkové a efektivní hodnoty, diskrétní integrátor signálu,
8. Systémy pro úpravu dynamiky signálu, systém DRC, maximizer,
9. Model nelineárního diskrétního systému, popis základních nelinearit a nelineárních systémů, kmitočtově závislé nelineární systémy,
10. Panoramování zvukových signálů, vektorové panoramování, ambisonické panoramování, multikanálové panoramování, panoramování odražených zvukových vln.
11. Simulace šíření zvukových vln, fyzikální, smyslový a aproximační přístup, kmitočtově závislá absorpce zvukových vln,
12. Echogram, prvotní odrazy, následné odrazy a mnohonásobné odrazy, struktury pro simulaci poslechového prostoru,
13. Restaurace akustických signálů, potlačování širokopásmového šumu, potlačování impulsního rušení v akustickém signálu.

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními a pokročilými metodami simulace a postupy implementace v oblasti číslicového zpracování zvuku. Značná pozornost je věnována současným vývojovým trendům v oblasti obecného zvukového signálu se zaměřením na signál hudební.

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

Pro udělení zápočtu je nutné absolvovat všechna počítačová cvičení a testy. Další formy kontrolované výuky stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-TIT magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning