455-0525/01 – Základy elektroakustiky (ZELA)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity4
Garant předmětuIng. Jiljí FlanderkaGarant verze předmětuIng. Jiljí Flanderka
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2004/2005
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FLA49 Ing. Jiljí Flanderka
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Vyučovací metody

Anotace

V předmětu Základy elektroakustiky si posluchači zopakují a prohloubí znalosti z fyzikální akustiky, seznámí se se zdroji zvuku (hlas, hudební nástroje atd.), s vlastnostmi lidského sluchu a z toho plynoucími požadavky na snímání, záznam a reprodukci zvuku. Poznají jednotlivé články zařízení pro práci se zvukem, jejich návrh, konstrukci a použití. Naučí se provádět základní elektroakustická měření. Seznámí se s využitím poznatků z předmětu Teorie signálu pro zpracování zvukových signálů. Ověří si praktické využití signálových procesorů a modelování procesů při zpracování digitalizovaného zvukového signálu. Seznámí a naučí se pracovat s programy pro zpracování zvukových signálů. Poznají vliv úprav signálu na jeho kvalitu a také pro dosažení požadovaných efektů a modelace prostředí. Poznají požadavky na vybavení a organizaci práce zvukového studia. Kromě laboratorních cvičení, kde budou pracovat se zvukem a zvukovým signálem, se při exkurzích na zvukové pracoviště ČT Ostrava a Č. rozhlasu v Ostravě seznámí se skutečným provozem zvukového studia. Dále se seznámí s aplikacemi nízkofrekvenční zvukové techniky při měření chvění, v defektoskopii a lékařské technice.

Povinná literatura:

Smetana, C.: Praktická elektroakustika. SNTL/ALFA, 1981 Merhaut a kol.: Příručka elektroakustiky. SNTL, 1964 Kolmer, F.: Prostorová akustika. SNTL, 1980 Jedlička, Z.: Úvod do zvukovej techniky a elektroakustiky.Slovenské pedagogické vydavatelstvo,1966 Bratislava. Vlachý V.: Praxe zvukové techniky, Muzikus, 2000 Boleslav, A.: Nízkofrekvenční a elektroakustická měření, Praha SNTL, 1961 Boleslav A.: Mikrofony a přenosky, SNTL 1962. Jurkovič K,.Škrovánek A.: Príručka nízkofrekvenčnej techniky, SVTL, 1965 Salava, T.: Elektroakustická a elektromechanická měření. SNTL , 1979. Lenk, John, D.: Lenk's Audio Handbook N.Y., MCGRAW - HILL. Inc Punčochář, J.: Operační zesilovače. BEN Praha 1996 Brüel & Kjaer: Technical Review Brüel & Kjaer: Acoustic Noise Measurements Tůma J.: Metody zpracování digitálních signálů Smékal Z.,Vích Z.: Zpracování signálu pomocí signálových procesorů , RADIX 1988 Flanderka,J.:Základy elektroakustiky. Sylaby na WWW stránkách katedry,2002

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: účast na cvičeních a lab.pracech Testy: Datum, hodina a místo testů budou studentům oznámeny nejméně 2 týdny předem.Pokud se student z objektivně doložených důvodů nedostaví na řádný termín, může se přihlásit na náhradní termín. Podmínky testů: Test průběžné přípravy (3x) i závěrečný test vypracovává student bez použití literatury nebo poznámek. Při nesamostatné práci bude práce kvalifikována 0 body. Doba k vypracování testů 30minut. Hodnocení testů: 0-5 bodů podle procent úspěšného řešení nebo odpovědí, 0-5 při závěrečném testu. Podmínky udělení zápočtu: 1. účast na cvičeních a lab.pracech 2. získání nejméně 25 bodů z testů a hodnocení lab.úloh Hodnocení studia Student je klasifikován podle počtu získaných bodů za cvičení a u zkoušky, která je za dvou částí ústní /20b/a písemné /50b/. Maximální možný počet získaných bodů je 100. Maximální možný počet získaných bodů ze cvičení a lab. úloh je 30. Testy: Datum, hodina a místo testů budou studentům oznámeny nejméně 2 týdny předem. Pokud se student z objektivně doložených důvodů nedostaví na řádný termín, může se přihlásit na náhradní termín.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Osnova přednášek Základy fyzikální akustiky, elektromechanická analogie a náhradní obvody.Vznik a druhy zvuků. Jejich charakteristické vlastnosti (hudební, periodický, hluk, chvění). Zdroje zvuku, šíření zvukových vln v prostředí, uzavřeném a volném prostoru a v materiálech. Energie a intenzita zvukového vlnění. Základní fyzikální jednotky. Vznik stojatých vln,. tlumení zvuku, prostorová a stavební akustika. Fyziologie slyšení - stavba lidského ucha a vnímání zvuku. Stanovení a normalizace základních jednotek vzhledem k fyziologii slyšení (L(dB), FON, SON), prahy a jejich posuny. Zvlášnosti vnímání zvuku, změny vjemů souvisejících se změnou hlasitosti zvuku. Maskování, preference, únava sluchu. Binaurální slyšení a z toho plynoucí požadavky na přenos obrazu zvukového pole. Hudební akustika. Základní zdroje zvuku, akustické hudební nástroje, rozdělení podle způsobu vytváření zvuku. Elektroakustické a elektronické generátory tónů. Základní hudební pojmy (dynamika, tempo, intervaly, harmonie). Frekvenční a výkonová spektra a směrové charakteristiky nejznámějších hudebních akustických nástrojů. Šíření zvuku a akustika prostoru. Rovina, kulová vlna. Interference, rezonance, Huyghensův a Dopplerův princip, odraz, lom a ohyb zvukových vln. Akustika v uzavřených prostorech - požadavky na prostor z hlediska určení provozu. Charakteristické vlastnosti prostoru z hlediska akustiky (dozvuk, odraz, poloměr dozvuku a jejich frekvenční průběhy). Fyzikální vlastnosti lidské řeči a problém srozumitelnosti. Akustické úpravy prostoru pro optimalizace z hlediska požadavku akustiky. Akustická impedance, pohltivost, odrazivost materiálů. Zvukové izolace. Elektroakustické měniče. Dělení z hlediska konstrukčního principu (dynamický, elektromagnetický, odporový, piezoelektrický, elektrostatický). Mikrofony, dělení dle veličiny již je úměrný elektrický signál (tlakového, nultého, 1. a 2. řádu, rychlostní, kombinované a vlnové). Jejich vlastnosti a použití. Reproduktory - druhy, účinnost, frekvenční rozsah. Akustické přizpůsobení, akustická impedance, zvukovody, vlastnosti, použití. Přizpůsobení elektroakustického řetězce EA měničů. Mikrofonní zesilovače, symetrická vedení, galvanické dělení, optický přenos signálu. Buzení reproduktorů. Požadavky na výkon zesilovače. Způsoby a dosažení požadovaných vlastností. Porovnání jednotlivých druhů konstrukcí (elektroniky, bipolární tranzistory, FETy, integrované obvody) z hlediska dosažitelných vlastnosti a možností realizace Elektroakustická měření. Měření akustických veličin hladin hlasitostí, tlaku, výchylky. Měření elektroakustických měničů, měření zesilovačů zvukových signálů a přenosových soustav. Měření vlastnosti prostorů a měření vlastnosti materiálů vedoucích - pohlcujících zvuk. Měření vlastností lidského sluchu. Požadavky na vlastnosti přenosové nebo záznamové soustavy pro kvalitní přenos nebo záznam zvuku. Zpracování a úpravy elektroakustických signálů v analogové a digitální formě. Zařízení pro záznam zvuku - historický přehled. Mechanický - gramofon, magnetický - pásek, kazeta, optický - filmový, digitální - páskový, kazetový CD disk, minidisk, harddisk. Porovnání dosažených vlastností, jejich ekonomiky a využití.Komprese zvukových dat. Hodnocení kvality elektroakustického řetězce. Části elektroakustického řetězce. Volba aktivních a pasivních prvků. Přebuditelnost. Filtry a kmitočtové korektory, parametrické ekvalizéry ,fázovací články, AD-DA konvertory, panorama, efektové procesory (delay, decay, stretch, harmonizery,enhancery,reverb, chorus,reverb atd.) Rozhraní - analogové i digitální - článků elektroakustického řetězce.Způsoby propojení, vstupní a výstupní impedance, vliv vlastností kabelů a světlovodů na kvalitu přenosu signálů. Možnosti minimalizace těchto vlivů. Zásady pro návrh zařízení a jejich propojování. Druhy formátů digitálního signálu a ošetření dat k zamezení chybného přenosu informace. Výroba zvukových snímků pro účely komerčního využití (rozhlas a nosiče zvuku). Technické vybavení a organizace práce studia pro výrobu zvukových snímků. Základní druhy úprav zvukových signálů. AD-DA, konverze, mixáž, frekvenční úpravy, směrové, DECAY, DELAY, enhancery, harmonizéry, střih, prolínání, programování těchto procesů. Sound Station, digitální zvukové karty PC a obslužné programy. Využití zvukové techniky detekcí činností strojů a zařízení a k lékařské diagnostice. Ultrazvuk a uzv., defektoskopické a diagnostické metody v průmyslu i v lékařství. Měření chvění (infrazvuk). Diagnostika dle hladiny zvuku způsobené zařízením v okolním prostoru. Hygienická měření hladin hlasitost. Analýza a vyhodnocení měření.Využití zvukové techniky pro pomoc sluchově a hlasově postiženým (vibrátory, sluchadla). Současný stav techniky pro snímání, záznam, přenos a reprodukci zvuku.Využití v oblasti přenosu a zpracování zpráv a v umělecké tvorbě. Základy psychologie vnímání zvuku a její využití v multimediálních procesech. Laboratoře: Osnova laboratorních cvičení Návrh zesilovacího stupně a) s bipolární tranzistorem b) s tranzistorem FET c) s operačním zesilovačem Výpočet vlastností a výběr vhodných součástí dle katalogových hodnot. Zesilovače malých vstupních napětí. Šumové vlastnosti zesilovače nízkého signálu. Návrh zapojení z hlediska šumu a rušivých napětí. Výpočet výsledných vlastností zesilovače. Kosntrukce amplitudových a fázových charakteristik. Přizpůsobení zesilovačů vlastnostem elektroakustických měničů a požadavkům na přenos. Vyrovnávací korekční zesilovače pro mechanický a magnetický záznam. Principy snižování šumu u analogových magnetických záznamů (DNL, dolby, B, C, S, Dbx, HX pro). Moderní způsoby jejich realizace. Digitální zpracování. AD/DA konverze, programy pro zpracování signálů. Zvukové karty PC, jejich vlastnosti a práce s nimi. Formáty digitálních a audio signálů (S/PDIF, optický, AES/EBU, WAV), synchronizace zvuku a obrazu pro doprovod videosignálů a synchronní zpracování. Využití digitálních soustav pro měření analogových částí EA řetězce (Fourierova transformace, Dirac. impuls, impulsová odezva, frekvenční a fázová charakteristika). Obecné rysy akustických měření. Měření akustického tlaku zvukoměry v akustických polích. Měření dozvuku. Měření akustických impedancí a výkonů. Měření hluku a chvění. Kalibrace měřicích mikrofonů. Měření elektroakustických měničů. Frekvenční a amplitudová analýza. Měření elektroakustických soustav a jednotlivých jejich článků.Kmitočtový průběh amplitudové charakteristiky, zesílení, výkonové zesílení, vstupní a výstupní impedance, nelineární a intermodulační zkreslení. Vliv rychlosti přeběhu na kvalitu přenosu. Měření zařízení pro záznam zvuku. Měření a nastavení magnetofonu (charakteristiky a předmagnetizace). Dosažitelné parametry analogových způsobů záznamů zvuku. Využití digitální techniky a PC pro elektroakustická měření.Požadované nároky na AD a převod a způsob vzorkování. Frekvenční analýza, měření přenosových článků impulsní metodou s využitím Fourierovy transformace. Měření rušivých signálů v elektroakustice. Opatření k jejich minimalizaci. Konstrukční zásady návrhu s ohledem na výše uvedené k dosažení potřebného odstupu rušivých signálů. Náročnost na HW vybavení pro zpracování audiosignálů. Druhy rozhraní. Simulace zvukových úprav a měření s využitím PC. Synchronizace hudebních nástrojů pomocí sběrnice MIDI. Moderní směry zpracování a záznamu zvukových signálů. PC - HDR, DAW, DAT, MD, CD, DVD. Formáty pro přenos mezi nimi a transkodování signálu. Exkurze na profesionální pracoviště pro výrobu a úpravy zvukových snímků (ČR nebo ČT Ostrava). Simulace a tvorba sw pro zpracování audiosignálu. Moderní způsoby měření kvality průchodu analogových i digitálních signálů přenosovou soustavou (jitter, dither, impulsní analýza). Kritéria stability přenosové soustavy. Konzultace, zápočet.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 10  0
                Písemka Písemka 20  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 50  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 20  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 3 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 3 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 3 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2004/2005 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 3 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku