bakalářská práce

Analýza směrového vyzařování line-array systémů

Text práce 5.64 MB Příloha 13.99 MB

Autor práce: Bc. David Logr

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Šimon Skvaril

Oponent: doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Abstrakt:

Práce popisuje principy sčítání vln směrových zdrojů zvuku \cite{McCarthy}. Dále vysvětluje fyzikální podstatu směrového vyzařování line-array systémů \cite{WST2003} \cite{JBL} a diskutuje vybrané metody ovlivňování jejich směrovosti.

Zejména pak přibližuje princip použití speciálních vlnovodů v kontextu WST kritérií \cite{WST2003}. Dále popisuje princip návrhu mezních kmitočtů filtrů typu dolní propust, za účelem kmitočtového stínování column-array systémů. V kontextu manipulace s úhlem odklonu hlavního vyzařovacího laloku, resp. v kontextu beamsteeringu, popisuje návrh potřebných zpoždění k dosažení definovaného odklonu hlavního laloku a varuje před zpřísněním prostorové vzorkovací poučky při vyzařování mimo jinou než referenční osu systému.

Práce dále obsahuje popis potřebných dat a nastavení simulačních scénářů v programu AKABAK pro simulaci předem diskutovaných metod nebo jejich částí. Zabývá se získáním kmitočtově-směrové charakteristiky vlnovodu určeného pro line-array systémy a srovnává výsledky simulace s daty výrobce. Výsledné kmitočtově-směrové charakteristiky vykazovaly vysokou podobnost s oficiálními údaji, vyjma nejvyšších zkoumaných kmitočtů (14–16 kHz), kdy došlo ke vzniku neočekávaných artefaktů, pravděpodobně v důsledku nedostatečně detailně diskretizovaného modelu zkoumaného vlnovodu. V dalším simulačním scénáři je zkoumán vliv stínovacích filtrů 1. řádu typu dolní propust s klesajícím mezním kmitočtem směrem k okrajům systému. Jejich vliv je vyhodnocen jako kladný z hlediska potlačení postranních laloků (6–12 dB), nevhodný pro použití k udržení širšího vyzařovacího úhlu (původní záměr) a je upozorněno na kompromis v podobě snížení efektivity systému na vysokých kmitočtech a zhoršení poměru úrovní hlavního a parazitních laloků (jednotky dB). Simulační scénář beamsteeringu potvrzuje platnost popsaného návrhu vzájemného zpoždění měničů, platnost vztahu pro určení kmitočtu začátku vyzařování v blízkém poli a také ilustruje zpřísnění prostorové vzorkovací poučky při odchýlení hlavního laloku od referenční osy.

Přílohou jsou veškeré simulační projekty a projekty s daty vzešlými ze simulace vytvořené a určené pro programy AKABAK a VACS. Příloha také obsahuje podrobný dokument popisující práci s prostředím AKABAK formou případové studie simulace kombinace zvukovodu a kompresního měniče. Součástí je i doplňková studie dokumentující drobné vlivy simulačních konfigurací. Korespondující projekty a simulovaná data jsou taktéž přiložena.

Klíčová slova:

AKABAK, beamsteering, line-array, simulace, směrovost, stínování, vlnovod

Termín obhajoby

18.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Vysvětlete princip metod LEM a BEM.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Audio inženýrství (BPC-AUD)

Specializace

Zvuková produkce a nahrávání (AUDB-ZVUK)

Složení komise

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (předseda)
Ing. MgA. Jana Jelínková (místopředseda)
Ing. Pavel Paluřík (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Ing. Jaromír Mačák, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Šimon Skvaril

Student během řešení práce prokázal schopnost samostatně nastudovat poměrně rozsáhlou a odborně náročnou problematiku z oblasti elektroakustiky a návrhu reproduktorových systémů. V teoretické části práce přehledně shrnul základní fyzikální principy související se směrovým vyzařováním line-array systémů, problematiku prostorového vzorkování, vznik postranních laloků a principy metod využívaných pro řízení směrovosti, zejména použití speciálních vlnovodů, kmitočtového stínování a beamsteeringu. Teoretické poznatky vhodně doplnil o příklady komerčních řešení.

Významnou část práce tvoří návrh a realizace simulačních scénářů v programu AKABAK. Student samostatně připravil potřebné modely, navrhl simulační postupy a získané výsledky následně analyzoval a kriticky porovnal s teoretickými předpoklady i dostupnými údaji výrobců. Oceňuji zejména schopnost interpretovat dosažené výsledky, identifikovat omezení použitých modelů a diskutovat vliv jednotlivých parametrů na výslednou směrovou charakteristiku systémů.
Přínosem práce je rovněž rozsáhlá příloha obsahující studijní návod pro práci se softwarem AKABAK, který může být využit při budoucí výuce a laboratorních cvičeních.

Po odborné stránce je práce na velmi dobré úrovni. Student prokázal dobrou orientaci v řešené problematice, schopnost práce se specializovaným simulačním softwarem i schopnost samostatného technického úsudku. V textu se sice vyskytují formální a stylistické nedostatky, ty však nijak nesnižují odbornou hodnotu práce. Práci hodnotím za A a ddoporučuji ji k obhajobě Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 94

Známka navržená vedoucím: A

Cílem bakalářské práce bylo popsat fyzikální podstatu metod tvarování směrové charakteristiky soustavy zdrojů tzv. line array systémů, provést simulace v softwaru AKABAK a vypracovat podrobný studijní návod pro práci se softwarem AKABAK. Všechny tyto cíle byly splněny, ale teoretická část práce by měla mít větší rozsah a měla by být doplněna grafickými znázorněními. Student zmiňuje metodu hraničních prvků a metody se soustředěnými parametry, které využívá software AKABAK, ale schází jejich popis, alespoň elementární. Případová studie, která je přílohou bakalářské práce je poměrně rozsáhlá a detailní a lze ji využít pro realizaci laboratorní úlohy.
Z formálního hlediska lze práci vytknout převzaté bitmapové obrázky v angličtině, terminologii, scházející odkazy u rovnic, neslabičné předložky na konci řádků, scházející interpunkce nebo otazníky v odkazech na literaturu nebo přílohu. Otázky k obhajobě:
  1. Vysvětlete princip metod LEM a BEM.
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová