Nazwa przedmiotu:
Konstrukcja urządzeń audio wysokiej jakości
Wykładowca:
Piotr NYKIEL
Typ przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
KUA
Semestr:
7 / rok ak. 2012/2013
Punkty ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
75
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język wykładowy:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Łączna liczba godzin w semestrze:
30
Liczba godzin rodzajów zajęć tygodniowo:
  • Wykłady2h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Zalecana wiedza z zakresu przedmiotu Podstawy Techniki Dźwiękowej.
Limit liczby studentów:
20
Cele przedmiotu:
1. Zapoznanie studentów ze specyfiką konstrukcji urządzeń audio wysokiej jakości. <br> 2. Zapoznanie studentów ze zjawiskami zachodzącymi w elementach toru elektroakustycznego w dziedzinie czasu, korelacją tych zjawisk z subiektywnymi wrażeniami słuchowymi oraz praktycznymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi.<br>
Treści merytoryczne:
WYKŁAD:<br> 1. Tworzenie obrazu dźwiękowego (2h)<br> Specyfika fali akustycznej tworzonej przez fizyczne źródła dźwięku, sygnał foniczny, zakres stosowania i ograniczenia reprezentacji czasowych i częstotliwościowych sygnału fonicznego. Obraz dźwiękowy i jego rekonstrukcja w systemach jedno-, dwu-, i wielokanałowych. Wybrane zagadnienia z psychoakustyki (słyszenie przestrzenne, HRTF, analiza sceny, efekt pierwszej fali, efekt "coctail party").<br> 2. Funkcja przenoszenia układu fonicznego (2h)<br> Liniowość i stacjonarność funkcji przenoszenia. Odpowiedź impulsowa i splot. Układy nieliniowe i niestacjonarne w kontekście struktury czasowej sygnału fonicznego. Chwilowa funkcja przenoszenia. Zmienne stanu układu. Przekształcenie Fouriera i jego ograniczenia W zastosowaniu do sygnałów fonicznych.<br> 3 Optymalizacja charakterystyk częstotliwościowych (2h)<br> Tłumienie fali akustycznej W powietrzu. Co ma ewolucja człowieka do słuchania muzyki? Charakterystyki subiektywnie optymalne. Granice percepcji zmian charakterystyk amplitudowych i fazowych. Dopasowanie międzykanałowe charakterystyk amplitudowych i fazowych.<br> 4. Zniekształcenia czasowe (2h)<br> Przyczyny i rodzaje zniekształceń czasowych. Praktyczny pokaz spływu błędów czasowych na percepcję reprodukowanego obrazu dźwiękowego.<br> 5. Mikrofony (2h)<br> Rodzaje przetworników, kierunkowe charakterystyki amplitudowe i fazowe. Wpływ kształtu membrany, obudowy, siatki ochronnej na falę akustyczną. Źródła szumu w mikrofonach. Niestacjonarność w mikrofonach. Dobór mikrofonów i wzajemne ustawienie w systemach jedno-, dwu- i wielo-kanałowych. Prezentacja zmiany brzmienia mikrofonu pojemnościowego w zależności od konfiguracji mikrofon-źródło sygnału.<br> 6. Zestawy głośnikowe (2h)<br> Rodzaje przetworników i ich kierunkowe charakterystyki amplitudowe i fazowe. Wpływ kształtu membrany, obudowy zestawu, siatki ochronnej na emitowaną falę akustyczną. Zwrotnice głośnikowe, dobór elementów. Ustawienie głośników w systemach jedno-, dwu- i wielokanałowych. Prezentacja zmiany brzmienia w zależności od wzajemnego położenia zestawów.<br> 7. Wzmacniacze akustyczne (4h)<br> Nieliniowość i niestacjonarność podzespołów aktywnych i pasywnych. Lampy elektronowe a tranzystory. Modulacja termiczna. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry amplitudowe i czasowe wzmacniacza. Zasilanie wzmacniaczy. Porównanie brzmienia wzmacniaczy lampowych z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (globalnym, ultra-linearnym), bez sprzężenia zwrotnego i wzmacniaczy tranzystorowych.<br> 8. Kable audio (2h)<br> Kable głośnikowe, sygnałowe i zasilające. Parametry kabli i dobór w zależności od impedancji źródła i obciążenia. Transmitancja połączenia kablowego. Niestacjonarność transmitancji połączeń kablowych. Połączenia mas (potencjałów odniesienia) dla sygnałów symetrycznych i niesymetrycznych. Wpływ kabli zasilających na połączenia mas. Kable do sygnałów cyfrowych. Prezentacja wpływu kabli na brzmienie stereofonicznego systemu odsłuchowego.<br> 9. Foniczne przetworniki a/c i c/a (2h)<br> Przetworniki konwencjonalne (LPCM) i sigma-delta (ZA). Parametry przetworników. Zmienne stanu. Niestacjonamość charakterystyk przejściowych. Wpływ jittera sygnałów próbkujących. Stochastyczna linearyzacja kwantyzatorów, wpływ stosowania dithera. Próbkowanie i rekonstrukcja sygnału analogowego.<br> 10. Synchronizacja cyfrowych urządzeń audio (2h)<br> Przesyłanie sygnałów zegarowych. Interfejsy AES/EBU i SPDIF. Metody synchronizacji (PLL, DPLL, FIFO, ASRC). Błędy czasowe wprowadzane przez synchronizację. Prezentacja wpływu synchronizacji na subiektywnie postrzegana jakość dźwięku.<br> 11. Filtry cyfrowe (2h)<br> Rodzaje filtrów cyfrowych i ich właściwości. Filtry interpolacyjne i decymacyjne. Niestacjonamość filtrów cyfrowych. Prezentacja wpływu niestacjonarności filtrów interpolacyjnych na subiektywnie postrzeganą jakość dźwięku.<br> 12. Błędy czasowe w algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych (2h)<br> Stochastyczne metody poprawiania liniowości, wpływ dithera. Dokładność matematyczna obliczeń. Zmiana rozdzielczości bitowej sygnału. Demonstracja wpływu dokładności _ obliczeń i sposobu skracania słów cyfrowych na subiektywnie postrzeganą jakość dźwięku.<br> PROJEKT:<br> 1. Dyskusja oraz omówienie zagadnień przygotowanych i prezentowanych przez studentów (4h)<br>
Metody oceny:
Projekt: <br> przygotowanie i wygłoszenie prezentacji o tematyce ściśle związanej z techniką audio.
Egzamin:
nie
Spis zalecanych lektur:
1. K. Benson, Audio Engineering Handbook, McGraw Hill, 1988<br> 2. K. C. Pohlman, Advanced digital audio, SAMS, 1991<br> 3. J. Watkinson,The art. of digital audio, Focal Press, 1994<br> 4. K. C. Pohlman, Principles of digital audio, McGraw Hill, 1995<br> 5. U. Zolzer, Digital audio signal processing, John Wiley & Sons, 1998<br>
Witryna WWW przedmiotu:
www.ire.pw.edu.pl/zea
Uwagi dotyczące przedmiotu:

Przedmiotowe efekty kształcenia

Kategoria: wiedza (profil ogólnoakademicki)

Efekt W1
Ma wiedzę na temat fal akustycznych, ich zachowania się w powietrzu i percepcji fal akustycznych przez ludzkie ucho, a także wiedzę o reprezentacjach: czasowej i częstotliwościowej sygnałów oraz ich ograniczeniach w zastosowaniu do sygnałów fonicznych.
Sposób weryfikacji efektu: Projekt
Efekt W2
Ma wiedzę na temat funkcji przenoszenia układów fonicznych, budowy, parametrów i właściwości mikrofonów oraz wpływu ich poszczególnych elementów konstrukcyjnych na rejestrowaną falę akustyczną, ma wiedzę na temat budowy, parametrów i właściwości zestawów głośnikowych oraz wpływu ich poszczególnych elementów konstrukcyjnych na emitowaną falę akustyczną.
Sposób weryfikacji efektu: Projekt
Efekt W3
Ma wiedzę na temat właściwości i parametrów wzmacniaczy akustycznych lampowych i tranzystorowych, wpływu jaki mają kable głośnikowe, zasilające i sygnałowe na jakość sygnałów fonicznych, a także posiada wiedzę na temat parametrów fonicznych przetworników a/c i c/a (konwencjonalnych i typu sigma-delta) oraz wpływu ich specyficznych właściwości na sygnał foniczny.
Sposób weryfikacji efektu: Projekt
Efekt W4
Ma wiedzę na temat synchronizacji cyfrowych urządzeń audio przy pomocy interfejsów AES/EBU i SPDIF, zna przyczyny i rodzaje błędów czasowych w algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych, a także posiada uporządkowaną wiedzę o filtrach cyfrowych stosowanych w technice audio.
Sposób weryfikacji efektu: Projekt

Kategoria: umiejętności (profil ogólnoakademicki)

Efekt U1
Potrafi dobrać rodzaj mikrofonu do konkretnego źródła dźwięku oraz odpowiednio ustawić mikrofony w systemach jedno-, dwu- i wielokanałowych, porównać brzmienie mikrofonu w zależności od konfiguracji mikrofon-źródło sygnału, odpowiednio ustawić zestawy głośnikowe w systemach jedno-, dwu- i wielokanałowych oraz porównać ich brzmienie w zależności od wzajemnego położenia zestawów głośnikowych.
Sposób weryfikacji efektu: x
Efekt U2
Potrafi porównać brzmienie wzmacniaczy akustycznych lampowych z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, bez sprzężenia zwrotnego i tranzystorowych, porównać wpływ rodzaju kabla sygnałowego, zasilającego oraz głośnikowego na brzmienie stereofonicznego systemu odsłuchowego, a także potrafi przedstawić różnice pomiędzy konwencjonalnymi przetwornikami a/c i c/a, a przetwornikami typu sigma-delta a/c i c/a w zastosowaniu do sygnałów fonicznych.
Sposób weryfikacji efektu: x
Efekt U3
Potrafi wskazać źródła błędów czasowych w algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych oraz ocenić wpływ dokładności obliczeń stosowanych w algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnałów na brzmienie sygnałów fonicznych.
Sposób weryfikacji efektu: x
Efekt U4
Aktywnie uczestniczyć w dyskusji, formułując i uzasadniając swoje opinie, a także dokonać krytycznej analizy prezentacji dotyczącej zagadnień technicznych.
Sposób weryfikacji efektu: x

Kategoria: kompetencje (profil ogólnoakademicki)

Efekt KS1
Potrafi przygotować powszechnie zrozumiałą prezentację o tematyce ściśle związanej z tematyką przedmiotu.
Sposób weryfikacji efektu: Projekt