Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (S2)
specjalność: Systemy komputerowe zorientowane na człowieka

Sylabus przedmiotu Sygnały akustyczne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Sygnały akustyczne
Specjalność Inteligencja obliczeniowa
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Tomasz Mąka <Tomasz.Maka@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Mirosław Łazoryszczak <Miroslaw.Lazoryszczak@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL3 30 1,50,50zaliczenie
wykładyW3 30 1,50,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy analizy matematycznej i algebry liniowej.
W-2Umiejętność programowania w języku C++, Java lub Python.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Poznanie mechanizmów analizy, przetwarzania oraz ekstrakcji informacji z sygnałów akustycznych.
C-2Zdobycie wiedzy o powstawaniu dźwięku, jego przetwarzaniu oraz technikach wyodrębniania i osadzania informacji w danych akustycznych.
C-3Umiejętność wykorzystywania języków programowania i dedykowanych bibliotek oraz komponentów do analizy i przetwarzania danych dźwiękowych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Opracowanie mechanizmu wyznaczania konturów wybranych cech akustycznych.2
T-L-2Analiza częstotliwości podstawowej nagrania sygnału mowy oraz określenie wysokości nut z przykładowego muzycznego nagrania jednogłosowego4
T-L-3Detekcja onsetów w sygnale akustycznym i próba oszacowania tempa przykładowego fragmentu muzycznego.4
T-L-4Wyznaczanie pozycji pojedynczego źródła dźwięku w płaszczyźnie poziomej z wykorzystaniem reprezentacji binauralnej.4
T-L-5Realizacja separacji sygnału z wykorzystaniem algorytmu ICA.4
T-L-6Mechanizmy detekcji zdarzeń w strumieniu akustycznym.4
T-L-7Implementacja programowa systemu znakowania wodnego z użyciem wybranego algorytmu.4
T-L-8Klasyfikacja akustyczna (np. mowa/muzyka) z wykorzystaniem gotowych bibliotek programowych (do ekstrakcji cech i klasyfikacji).4
30
wykłady
T-W-1Percepcja głośności i wysokości dźwięku. Maskowanie dźwięków i wstęgi krytyczne.2
T-W-2Lokalizacja i śledzenie źródeł dźwięku.4
T-W-3Podstawy akustyki pomieszczeń. Pogłos i jego właściwości.4
T-W-4Metody parametryzacji sygnałów akustycznych.2
T-W-5Proces identyfikacji i weryfikacji mówców. Cechy osobnicze w sygnale mowy. Techniki kompensacji cech charakterystycznych mowcy.4
T-W-6Algorytmy określania tempa utworów muzycznych.4
T-W-7Separacja źródeł dźwięku.4
T-W-8Znakowanie wodne sygnałów akustycznych.4
T-W-9Zaliczenie przedmiotu2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie sprawozdań z wybranych laboratoriów8
38
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Przygotowanie się do zaliczenia6
A-W-3Konsultacje2
38

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykłady: informacyjne, problemowe i konwersatoryjne
M-2Dyskusja dydaktyczna
M-3Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Sprawdzenie sprawozdań z wykonanych zadań
S-2Ocena formująca: Ocena implementacji programowej
S-3Ocena formująca: Sprawdzenie wiedzy teoretycznej

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_2A_D01.10_W01
Zdobycie wiedzy z zakresu przetwarzania sygnałów akustycznych
I_2A_W02, I_2A_W05, I_2A_W04C-1, C-2T-W-1, T-W-4, T-W-8, T-W-6, T-W-5, T-W-7, T-W-3M-1S-3

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_2A_D01.10_U01
Umie dobrac środki techniczne do zrealizowania określonych wymogów komunikacji oraz umie przeprowadzić ewaluację gotowego rozwiązania
I_2A_U04, I_2A_U02, I_2A_U03, I_2A_U08C-3T-L-3, T-L-1, T-L-8, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-2M-2, M-3S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_2A_D01.10_W01
Zdobycie wiedzy z zakresu przetwarzania sygnałów akustycznych
2,0Brak podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student zna podstawowe pojecia, definicje i parametry fizyczne dźwięku. Ma podstawową wiedzę na temat technik przetwarzania dźwięku.
3,5Zna istniejące rozwiązania programowe umożliwiające tworzenie systemów przetwarzania dźwięku.
4,0Potrafi zaimplementować programowo i porównać systemy przetwarzania dźwięku.
4,5Potrafi dokonac wyboru technik i mechanizmów przetwarzania dźwięku pod konkretne zastosowanie.
5,0Ocenia potencjalną skutecznosc algorytmów i rozwiązań w zadanym problemie przetwarzania dźwięku i wykazuje się dodatkową wiedzą pozyskaną z literatury.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
I_2A_D01.10_U01
Umie dobrac środki techniczne do zrealizowania określonych wymogów komunikacji oraz umie przeprowadzić ewaluację gotowego rozwiązania
2,0Brak podstawowych umiejętności z zakresu przedmiotu.
3,0Umie skorzystać z podstawowych środków technicznych (sprzętu oraz bibliotek programistycznych) do realizacji określonych wymogów w realizacji systemów analizy i przetwarzania dźwięku.
3,5Operuje pojęciami, definicjami i parametrami fizycznymi dźwięku oraz mechanizmami ich analizy i przetwarzania.
4,0Potrafi napisać aplikację korzystającą z wybranych komponentów do analizy i przetwarzania sygnałów akustycznych.
4,5Potrafi napisać aplikację z wykorzystaniem gotowych komponentów i własnych implementacji wybranych algorytmów.
5,0Umie porównać różne technologie analizy i przetwarzania sygnałów akustycznych i wykazuje się umiejętnościami pozyskanymi z literatury.

Literatura podstawowa

  1. Udo Zolzer, Digital Audio Signal Processing, John Wiley & Sons, 2008, 2
  2. Tae Hong Park, Introduction to Digital Signal Processing - Computer Musically Speaking, World Scientific, 2010
  3. Ivan Tashev, Sound Capture and Processing, John Wiley & Sons, 2009
  4. F. Alton Everest, Master Handbook of Acoustics, McGraw-Hill, 2001, 4

Literatura dodatkowa

  1. Thomas F. Quatieri, Discrete-Time Speech Signal Processing - Principles and Practice, Prentice Hall, 2001

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Opracowanie mechanizmu wyznaczania konturów wybranych cech akustycznych.2
T-L-2Analiza częstotliwości podstawowej nagrania sygnału mowy oraz określenie wysokości nut z przykładowego muzycznego nagrania jednogłosowego4
T-L-3Detekcja onsetów w sygnale akustycznym i próba oszacowania tempa przykładowego fragmentu muzycznego.4
T-L-4Wyznaczanie pozycji pojedynczego źródła dźwięku w płaszczyźnie poziomej z wykorzystaniem reprezentacji binauralnej.4
T-L-5Realizacja separacji sygnału z wykorzystaniem algorytmu ICA.4
T-L-6Mechanizmy detekcji zdarzeń w strumieniu akustycznym.4
T-L-7Implementacja programowa systemu znakowania wodnego z użyciem wybranego algorytmu.4
T-L-8Klasyfikacja akustyczna (np. mowa/muzyka) z wykorzystaniem gotowych bibliotek programowych (do ekstrakcji cech i klasyfikacji).4
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Percepcja głośności i wysokości dźwięku. Maskowanie dźwięków i wstęgi krytyczne.2
T-W-2Lokalizacja i śledzenie źródeł dźwięku.4
T-W-3Podstawy akustyki pomieszczeń. Pogłos i jego właściwości.4
T-W-4Metody parametryzacji sygnałów akustycznych.2
T-W-5Proces identyfikacji i weryfikacji mówców. Cechy osobnicze w sygnale mowy. Techniki kompensacji cech charakterystycznych mowcy.4
T-W-6Algorytmy określania tempa utworów muzycznych.4
T-W-7Separacja źródeł dźwięku.4
T-W-8Znakowanie wodne sygnałów akustycznych.4
T-W-9Zaliczenie przedmiotu2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie sprawozdań z wybranych laboratoriów8
38
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Przygotowanie się do zaliczenia6
A-W-3Konsultacje2
38
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_2A_D01.10_W01Zdobycie wiedzy z zakresu przetwarzania sygnałów akustycznych
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_W02Ma wiedzę z zakresu zaawansowanych technik programowania systemów informatycznych w wybranym obszarze zastosowań
I_2A_W05Ma poszerzoną wiedzę dotyczącą systemów i interakcji człowiek-maszyna
I_2A_W04Ma rozszerzoną wiedzę o problemach, zadaniach i algorytmach analizy, przetwarzania oraz eksploracji danych
Cel przedmiotuC-1Poznanie mechanizmów analizy, przetwarzania oraz ekstrakcji informacji z sygnałów akustycznych.
C-2Zdobycie wiedzy o powstawaniu dźwięku, jego przetwarzaniu oraz technikach wyodrębniania i osadzania informacji w danych akustycznych.
Treści programoweT-W-1Percepcja głośności i wysokości dźwięku. Maskowanie dźwięków i wstęgi krytyczne.
T-W-4Metody parametryzacji sygnałów akustycznych.
T-W-8Znakowanie wodne sygnałów akustycznych.
T-W-6Algorytmy określania tempa utworów muzycznych.
T-W-5Proces identyfikacji i weryfikacji mówców. Cechy osobnicze w sygnale mowy. Techniki kompensacji cech charakterystycznych mowcy.
T-W-7Separacja źródeł dźwięku.
T-W-3Podstawy akustyki pomieszczeń. Pogłos i jego właściwości.
Metody nauczaniaM-1Wykłady: informacyjne, problemowe i konwersatoryjne
Sposób ocenyS-3Ocena formująca: Sprawdzenie wiedzy teoretycznej
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Brak podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student zna podstawowe pojecia, definicje i parametry fizyczne dźwięku. Ma podstawową wiedzę na temat technik przetwarzania dźwięku.
3,5Zna istniejące rozwiązania programowe umożliwiające tworzenie systemów przetwarzania dźwięku.
4,0Potrafi zaimplementować programowo i porównać systemy przetwarzania dźwięku.
4,5Potrafi dokonac wyboru technik i mechanizmów przetwarzania dźwięku pod konkretne zastosowanie.
5,0Ocenia potencjalną skutecznosc algorytmów i rozwiązań w zadanym problemie przetwarzania dźwięku i wykazuje się dodatkową wiedzą pozyskaną z literatury.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięI_2A_D01.10_U01Umie dobrac środki techniczne do zrealizowania określonych wymogów komunikacji oraz umie przeprowadzić ewaluację gotowego rozwiązania
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_2A_U04Potrafi wykorzystywać poznane metody, techniki i modele do rozwiązywania złożonych problemów
I_2A_U02Ma umiejętność wykrywania związków i zależności zachodzących w systemach rzeczywistych i potrafi prawidłowo zaplanować i przeprowadzić proces modelowania
I_2A_U03Potrafi dobierać, krytycznie oceniać przydatność oraz stosować metody i narzędzia do rozwiązania złożonego zadania inżynierskiego
I_2A_U08Potrafi wykorzystywać narzędzia sprzętowo-programowe wspomagające rozwiązywanie wybranych problemów w różnych obszarach nauki i techniki
Cel przedmiotuC-3Umiejętność wykorzystywania języków programowania i dedykowanych bibliotek oraz komponentów do analizy i przetwarzania danych dźwiękowych.
Treści programoweT-L-3Detekcja onsetów w sygnale akustycznym i próba oszacowania tempa przykładowego fragmentu muzycznego.
T-L-1Opracowanie mechanizmu wyznaczania konturów wybranych cech akustycznych.
T-L-8Klasyfikacja akustyczna (np. mowa/muzyka) z wykorzystaniem gotowych bibliotek programowych (do ekstrakcji cech i klasyfikacji).
T-L-4Wyznaczanie pozycji pojedynczego źródła dźwięku w płaszczyźnie poziomej z wykorzystaniem reprezentacji binauralnej.
T-L-5Realizacja separacji sygnału z wykorzystaniem algorytmu ICA.
T-L-6Mechanizmy detekcji zdarzeń w strumieniu akustycznym.
T-L-7Implementacja programowa systemu znakowania wodnego z użyciem wybranego algorytmu.
T-L-2Analiza częstotliwości podstawowej nagrania sygnału mowy oraz określenie wysokości nut z przykładowego muzycznego nagrania jednogłosowego
Metody nauczaniaM-2Dyskusja dydaktyczna
M-3Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Sprawdzenie sprawozdań z wykonanych zadań
S-2Ocena formująca: Ocena implementacji programowej
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Brak podstawowych umiejętności z zakresu przedmiotu.
3,0Umie skorzystać z podstawowych środków technicznych (sprzętu oraz bibliotek programistycznych) do realizacji określonych wymogów w realizacji systemów analizy i przetwarzania dźwięku.
3,5Operuje pojęciami, definicjami i parametrami fizycznymi dźwięku oraz mechanizmami ich analizy i przetwarzania.
4,0Potrafi napisać aplikację korzystającą z wybranych komponentów do analizy i przetwarzania sygnałów akustycznych.
4,5Potrafi napisać aplikację z wykorzystaniem gotowych komponentów i własnych implementacji wybranych algorytmów.
5,0Umie porównać różne technologie analizy i przetwarzania sygnałów akustycznych i wykazuje się umiejętnościami pozyskanymi z literatury.