Nazwa przedmiotu: Konstrukcja urządzeń audio wysokiej jakości
Wykładowca: Piotr NYKIEL
Typ przedmiotu: Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom przedmiotu: średnio-zaawansowany
Program: Telekomunikacja
Grupa: Przedmioty techniczne
Wydziałowy kod: KUA
Semestr: 7
Punkty ECTS: 3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia(opis): 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
Wykłady (tygodniowo) Ćwiczenia (tygodniowo) Laboratoria (tygodniowo) Projekty (tygodniowo) Lekcje komputerowe (tygodniowo) Suma godzin
2 0 0 0 0 30
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.
2. Zapoznanie studentów ze zjawiskami zachodzącymi w elementach toru elektroakustycznego w dziedzinie czasu, korelacją tych zjawisk z subiektywnymi wrażeniami słuchowymi oraz praktycznymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi.
Treści merytoryczne: WYKŁAD:
1. Tworzenie obrazu dźwiękowego (2h)
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").
2. Funkcja przenoszenia układu fonicznego (2h)
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.
3 Optymalizacja charakterystyk częstotliwościowych (2h)
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.
4. Zniekształcenia czasowe (2h)
Przyczyny i rodzaje zniekształceń czasowych. Praktyczny pokaz spływu błędów czasowych na percepcję reprodukowanego obrazu dźwiękowego.
5. Mikrofony (2h)
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.
6. Zestawy głośnikowe (2h)
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.
7. Wzmacniacze akustyczne (4h)
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.
8. Kable audio (2h)
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.
9. Foniczne przetworniki a/c i c/a (2h)
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.
10. Synchronizacja cyfrowych urządzeń audio (2h)
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.
11. Filtry cyfrowe (2h)
Rodzaje filtrów cyfrowych i ich właściwości. Filtry interpolacyjne i decymacyjne. Niestacjonamość filtrów cyfrowych. Prezentacja wpływu niestacjonarności filtrów interpolacyjnych na subiektywnie postrzeganą jakość dźwięku.
12. Błędy czasowe w algorytmach cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych (2h)
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.
PROJEKT:
1. Dyskusja oraz omówienie zagadnień przygotowanych i prezentowanych przez studentów (4h)
Metody oceny: Projekt:
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
2. K. C. Pohlman, Advanced digital audio, SAMS, 1991
3. J. Watkinson,The art. of digital audio, Focal Press, 1994
4. K. C. Pohlman, Principles of digital audio, McGraw Hill, 1995
5. U. Zolzer, Digital audio signal processing, John Wiley & Sons, 1998
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