Skip to main content
Skip header
Terminated in academic year 2004/2005

Electro-Acoustics Fundamentals

Type of study Master
Language of instruction Czech
Code 455-0525/01
Abbreviation ZELA
Course title Electro-Acoustics Fundamentals
Credits 4
Coordinating department Department of Measurement and Control
Course coordinator Ing. Jiljí Flanderka

Subject syllabus

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.

Literature

No literature has been specified for this subject.

Advised literature

No advised literature has been specified for this subject.