Detail předmětu

Elektroakustika 1

FEKT-BPC-ELAAk. rok: 2025/2026

Předmět je zaměřen na šíření zvuku prostředím, základní veličiny a vztahy zvukového pole, fyziologickou a psychologickou akustiku a směrové a prostorové slyšení, vliv hluku na člověka a jeho měření, strukturu a použití zvukoměru, akustiku uzavřených prostorů, měření doby dozvuku a impulsové odezvy prostoru, základy elektromechanické a elektroakustické analogie, druhy a principy činnosti elektroakustických měničů, mikrofonů, reproduktorů a sluchátek a jejich praktické provedení a měření charakteristik, reproduktorové soustavy a ozvučování malých a velkých prostorů, stereofonní a vícekanálovou reprodukci. Cvičení odborného základu jsou zaměřena na výpočty akustických veličin a jejich hladin a sčítání akustických tlaků koherentních a nekoherentních zvukových vlnění. Laboratorní cvičení jsou zaměřena na praktická měření hlasitosti zdrojů zvuku, akustiky prostoru, vlastností a charakteristik elektroakustických zařízení a návrh a měření parametrů reproduktorové soustavy.

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. 

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
- popsat vlastnosti základních typů zvukových vlnění
- 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, parametry a konstrukce a změřit jejich charakteristiky,
- popsat vlastnosti používaných konstrukcí přímo- a nepřímovyzařujících reproduktorů a změřit a vypočítat jejich parametry,
- navrhnout konstrukci reproduktorové soustavy a změřit jejich charakteristiky,
- popsat konstrukce sluchátek, vysvětlit způsoby simulace jejich akustické zátěže a změřit jejich charakteristiky
- charakterizovat ozvučovací systémy pro malé a velké prostory, popsat principy a stereofonní reprodukce, vyjmenovat typy zvukových systémů surround sound a popsat jejich princip. 

Studijní opory

  • prezentace z přednášek na e-learningu
  • prezentace ze cvičení odborného základu na e-learningu
  • návody laboratorních úloh na e-learningu

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , 3 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace AUDB-TECH , 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPC-EKT 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. Jiří Schimmel, 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.

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