Bioakustika (FSI-9BIA)

Akademický rok 2019/2020

Garant:	Ing. Pavel Švancara, Ph.D.
Garantující pracoviště:	ÚMTMB	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Vokální trakt člověka je vlastně unikátním "hudebním nástrojem" jenž je schopen generovat zvuk různého frekvenčního (tónového) složení a v důsledku této skutečnosti slouží ke komunikaci mezi lidmi. Sluchový orgán umožňuje frekvenční analýzu přijímaného zvuku pomocí speciální funkce vnitřního ucha - kochley. V předmětu BIOAKUSTIKA bude věnována pozornost oběma výše uvedeným problémům. Funkce obou ústrojí budou analyzovány teoreticky, počítačovým modelováním pomocí metody konečných prvků a dále budou analyzovány rovněž experimentálně.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti během studia předmětu bioakustika získají velmi cenné informace o dvou významných a pro život velmi důležitých lidských orgánů. Prvním je vokální trakt, druhým je sluchový orgán, jež je řazen mezi základní smyslové orgány. Studenti se seznámí nejen se správnou funkcí obou orgánů, ale také s některými jejich vadami.
Prerekvizity:
Základy akustiky: akustické vlnění, akustické veličiny (tlak, intenzita, výkon), spektra akustických signálů, experimentální analýza akustických veličin, akustická pole, spektrální a modální vlastnosti akustických kavit. Matematika : maticový počet, lineární algebra, diferenciální rovnice, základy metody konečných prvků.
Obsah předmětu (anotace):
Bioakustika se zabývá lidskými orgány a orgány dalších živých tvorů, jejichž funkce je jistým způsobem vázána na využití zvukových vln, souhrnně na využití akustiky. Bioakustika se zabývá především generováním lidské řeči a percepcí sluchových vjemů. Zdrojový hlas je generován hlasivkami a je dále akusticky upravován průchodem vokálním traktem. Zdrojový hlas se liší podle toho, zda je generován šeptem nebo nahlas. Zdrojový hlas způsobuje buzení formantů jednotlivých samohlásek podle nastavení vokálního traktu. Formanty jsou akustické vlastní frekvence vokálního traktu. Dalším orgánem, využívající vlastností akustických vln a vibro-akustických systémů vůbec je sluchový orgán. Sluchový orgán zachycuje akustické vlnění z okolního prostředí a složitým elektricko-mechanickým systémem jej frekvenčně i amolitudově zpracovává na signály které jsou dále dodávány do mozku.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška je písemná a ústní. Klasifikace je prováděna podle pravidel užívaných na VUT FSI.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Kontrola výuky probíhá individuálně podle postupu práce na daném projektu.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	10 × 2 hod.	nepovinná
Osnova:
Přednáška	1. Akustické kmity, akustické módy trubic uzavřených a otevřených. 2. Dechové hudební nástroje 3.-4. Hlasové ústrojí. Vokální trakt, jeho spektrální a modální vlastnosti. 5. Analýza hlasu, formanty samohlásek. 6.-7. Funkce hlasivek 8. Náhradní zdroje hlasu, elektrolaryng, náhradní hlasivky. 9-10. Sluchový orgán, kochlea. 11.-12. Některé vady sluchového orgánu 13. Lebka, přenosové vlastnosti.

Literatura - základní:
1. Titze, I. R.: Principles of Voice Production, Prentice Hall, 1994
2. Titze, I. R. , Alipour, F.: The Myoelastic Aerodynamic Theory of Phonation, National Center for Voice and Speech, Denver and Iowa City, 2006
3. Yost, W: A.: Fundamentals of hearing: an introduction, Academic Press, 2000
Literatura - doporučená:
1. Beranek, L.L.: Acoustics: Sound Fields and Transducers, Academic press, Oxford, 2012
2. Ohayon, R., Soize, C.: Structural Acoustic and Vibration, Academic Press, London, 1998