ΗΛΕΚΤΡΟΑΚΟΥΣΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΗΧΟΥ εισαγωγή ΓΙΑΝΝΗΣ ΜΟΥΡΤΖΟΠΟΥΛΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΟΜΑΔΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ & ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΝΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ www.wcl.ece.upatras.gr/audiogroup/
η επιστήμη της ακουστικής
aκούειν ηεπιστήμη της ακουστικής Πυθαγόρας 500 π.χ. α κ ο υ σ τ ι κ ή Αριστοτέλης 350 π.χ. Φυσική του ήχου Αντίληψη του ήχου Lord Rayleigh 1877 von Helmholtz 1870
Τι είναι ήχος ηχητική πηγή ηχητικό κύμα ακροατής Είναι ένα φυσικό φαινόμενο Μία ταλάντωση (από την πηγή) μεταφέρεται σε ένα μέσο (αέρας) Παράγεται κύμα που διαδίδεται προς τον δέκτη (ακροατή) Αναπαράγει ένα ερέθισμα (ακοή)
το ηχητικό κύμα το ηχητικό κύμα
συχνότητα του ήχου χαμηλές συχνότητες ψηλές συχνότητες
Είδη των ήχων «χρήσιμοι» ήχοι ομιλία, μουσική, «άχρηστοι» ήχοι θόρυβος, ενοχλητικοί ήχοι,.. συνεχείς ήχοι θόρυβος κρουστικοί ήχοι
Βασικά χαρακτηριστικά του ήχου (demo B1) Φαινόμενο στο χρόνο και στη συχνότητα και την εντύπωση (ως προς την φυσική και τον δέκτη) Χρόνος: ένταση, μεταβάσεις, διαμορφώσεις... Συχνότητα: τονικό ύψος, φάσμα, διαμορφώσεις... Εντύπωση: ανάλυση αντικειμένων, περιβάλλοντος, νόημα,... χρόνος συχνότητα
Τι είναι ένα μία ηλεκτροακουστική διάταξη (ηχητικό σύστημα) ηχητικό γεγονός ηλεκτροακουστική διάταξη ακροατής Το σύστημα θα πρέπει να αναπαράγει όλα τα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά του σήματος της πηγής
Τι είναι ένα ηχητικό σύστημα Ακουστικά υποσυστήματα Ηλεκτρικά υποσυστήματα Ακουστικά υποσυστήματα Ακουστική ανάδραση + Ακουστική πηγή Ακουστικός Χώρος Μικρόφωνο Προενισχυτής Ενισχυτής Ισχύος Μεγάφωνο Ακουστικός Χώρος Δέκτης ή ακροατής Ηλεκτρική πηγή Βοηθητικά συστήματα Προαιρετικά - βοηθητικά υποσυστήματα Γενικό διάγραμμα ενός πλήρους ηχητικού συστήματος
Τι είναι ένα ηχητικό σύστημα Ακουστικά υποσυστήματα Ηλεκτρικά υποσυστήματα Ακουστικά υποσυστήματα Ακουστική ανάδραση + Ακουστική πηγή Ακουστικός Χώρος Μικρόφωνο Προενισχυτής Ενισχυτής Ισχύος Μεγάφωνο Ακουστικός Χώρος Δέκτης ή ακροατής Ηλεκτρική πηγή Βοηθητικά συστήματα Προαιρετικά - βοηθητικά υποσυστήματα Γενικό διάγραμμα ενός πλήρους ηχητικού συστήματος
Τι είναι ένα ηχητικό σύστημα (εφαρμογές) Ακουστικά υποσυστήματα Ηλεκτρικά υποσυστήματα Ακουστικά υποσυστήματα Πομπός Δέκτης Ακουστική πηγή Ακουστικός Χώρος 1 Μικρόφωνο Προενισχυτής Ενισχυτής Ισχύος Μεγάφωνο Ακουστικός Χώρος 2 Δέκτης ή ακροατής Τηλεπικοινωνιακά ή υπολογιστικά υποσυστήματα Εκπομπή ή καλωδιακή μετάδοση Κωδικοποίηση & Μετάδοση Λήψη & Αποκωδικοποίηση Ηχητικό συστήμα για εφαρμογές τηλεπικοινωνίας
Τι είναι ένα ηχητικό σύστημα (εφαρμογές) Ακουστικά υποσυστήματα Ηλεκτρικά υποσυστήματα Ακουστικά υποσυστήματα Χώρος ηχοληψίας & παραγωγής δίσκων Χώρος ακροατή Ακουστική πηγή Ακουστικός Χώρος 1 Μικρόφωνο text Προενισχυτής Προενισχυτής & Ενισχυτής Ισχύος Μεγάφωνο text Ακουστικός Χώρος 2 Δέκτης ή ακροατής Διανομή ηχητικών δεδομένων Ηχογράφηση, κατασκευή αντιγράφων Ανάγνωση ηχητικών δεδομενων σύστημα για ηχογράφηση και αναπαραγωγή μουσικής
Βασικές ιδιότητες Η/Α συστημάτων π λ ά τ ο ς χρόνος
Βασικές ιδιότητες Η/Α συστημάτων π λ ά τ ο ς χρόνος
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γενικές σχέσεις) Είσοδος Χ(f) Η/Α Σύστημα H(f) Θόρυβος Ν(f) H 1 (f) H 2 (f)... H M (f) + Έξοδος Ψ(f) Ψ(f) H(f) X(f) N(f) H (f).h 1 2 (f)...h M (f) N(f) ( t) h( t)* x( t) n( t)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γενικές σχέσεις) Είσοδος Χ(f) Ψ(f) Η/Α Σύστημα H(f) H 1 (f) H(f) X(f) x ( t) ( t) ax( t) a ( t) x ( t) ( t) 1 1 x ( t) ( t) 2 2 Έξοδος Ψ(f) ( t) h( t)* x( t) x ( t) x ( t) ( t) ( t) 1 2 1 2 ax1( t) bx2( t) a 1 ( t) b 2 ( t)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γραμμικές παραμορφώσεις) ) ( )/ ( ) ( f X f f H } ) ( arg ) (.{arg ) (.arg ) ( ) ( ) ( ) ( f X f j f H j e f X f e f H f H Για ένα ιδανικό σύστημα Η(f) = 1
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γραμμικές παραμορφώσεις) ΕΙΣΟΔΟΣ Χ(f) x ΣΥΣΤΗΜΑ Η(f) = ΕΞΟΔΟΣ Υ(f) ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ (Hz)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γραμμικές παραμορφώσεις) ΕΙΣΟΔΟΣ x(t) * ΣΥΣΤΗΜΑ h(t) = ΕΞΟΔΟΣ y(t) ΧΡΟΝΟΣ (sec)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (γραμμικές παραμορφώσεις)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (θόρυβος) ΕΙΣΟΔΟΣ x(t) + ΘΟΡΥΒΟΣ n(t) = ΕΞΟΔΟΣ y(t) SNR ΧΡΟΝΟΣ (sec) 20 log y( t) n( t) Για ιδανικό σύστημα SNR > 120 db
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (θόρυβος) ΕΙΣΟΔΟΣ Χ(f) + ΘΟΡΥΒΟΣ N(f) = ΕΞΟΔΟΣ Y(f) ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ (Hz)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (μη γραμμικές παραμορφώσεις) ΕΙΣΟΔΟΣ x(t) ΕΞΟΔΟΣ y(t) ΧΡΟΝΟΣ (sec)
Τι ζητάμε από τα ηχητικά συστήματα (μη γραμμικές παραμορφώσεις) ΕΙΣΟΔΟΣ X(f) ΕΞΟΔΟΣ Y(f) ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ (Hz) Ολική Αρμονική Παραμόρφωση THD (%)
Κατηγορίες ηχοσυστημάτων Συστήματα ατομικής ακρόασης
Κατηγορίες ηχοσυστημάτων Συστήματα οικιακής ακρόασης
Κατηγορίες ηχοσυστημάτων Συστήματα μαζικής ακρόασης
Αρχές ηχητικής αναπαραγωγής Στερεοφωνία
Αρχές ηχητικής αναπαραγωγής Πολυκαναλικά συστήματα
Αρχές ηχητικής αναπαραγωγής Αμφιωτικά συστήματα Συνάρτηση HRTF (Head Related Transfer Function)
Αρχές ηχητικής αναπαραγωγής Αμφιωτικά συστήματα Συνάρτηση HRTF (Head Related Transfer Function) yl( t) x( t) hl ( t) HRTFL ( t ) yr( t) x( t) hr ( t) HRTFR ( t )
Αρχές ηχητικής αναπαραγωγής Αμφιωτικά συστήματα
Audio Group, Wire Communications Laboratory Elecrical & Computer Engineering Department University of Patras http://www.wcl.ee.upatras.gr/audiogroup/