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

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