Témalabor, önálló laboratórium, szakdolgozat és diplomatervezés témák
Bevezetés
Az itt megfogalmazott témák mindegyike felvehető mind témalabor, önálló laboratórium, szakdolgozat, diplomatervezés vagy TDK dolgozat témájaként.
Az alább javasolt témák mellett szívesen fogadok más témákban is érdeklődő hallgatókat.
Témák áttekintése
| Cím |
Témakörök |
| Aeroakusztikai szimulációk |
aeroakusztika, szimuláció |
| Akusztikai jelfeldolgozás DSP környezetben |
jelfeldolgozás, programozás |
| Akusztikai végeselem modellezés nyílt terekben |
numerikus módszerek, végeselem, peremelem |
| Fúvós hangszerek hangkeltése |
hangszerfizika, modellezés, zenei akusztika |
| Pszichoakusztikai modellek az audiotömörítésben |
pszichoakusztika, jelfeldolgozás |
| Sugárzási és kölcsönös impedanciák szimulációja |
szimuláció |
| Üreghangok kialakulása fúvós hangszerekben |
áramlás, aeroakusztika, szimuláció |
| Veszteséges audiotömörítési eljárások |
jelfeldolgozás, programozás |
Témák részletes leírása
Aeroakusztikai szimulációk
Az áramlás által keltett hang számítása az akusztikai térszámítás egyik igen fontos feladata.
Az aeroakusztikai szimuláció célja az áramlás által ébresztett zajok pontos kvalitatív és kvantitatív jellemzése is, amely a számítási kapacitás rohamos fejlődésével egyre inkább lehetővé válik.
A zajszámításoknak kiemelt ipari jelentősége van pl. repülőgépzaj becslése esetén, hiszen a numerikus modellezés és szimuláció a tervezés és fejlesztés szerves részévé vált az utóbbi évtizedekben.
Emellett az áramlás által keltett hang igen fontos eleme a fúvós hangszerek, például furulyák, fuvolák vagy orgonasípok hangkeltésének.
Ebben az esetben az áramlásnak nem zaj, hanem a zenei hang kialakulásában van fontos szerepe.
A hallgató feladata, hogy megismerkedjen az aeroakusztikai számítások alapjaival, a különböző akusztikai analógiákkal (pl. Lighthill-analógia, Vortex Sound Theory); megvizsgálja, hogyan építhetőek be az előbbi analógiák numerikus akusztikai számításokba, majd Matlab környezetben megvalósítsa a számításokat (végeselem szoftver segítségével), végül pedig ismert teszteseteken validálja az eredményeket.
Akusztikai jelfeldolgozás DSP környezetben
Jelfeldolgozási feladatok hatékony elvégzéséhez speciális jelfeldolgozó processzorok, azaz DSP-k (Digital Signal Processor) állnak rendelkezésre.
Ezek architektúrája lehetővé teszi a jelfeldolgozásban gyakori számítási feladatok (pl. FFT, IIR vagy FIR szűrés) gyors, párhuzamosított elvégzését.
Audio alkalmazásokban általában cél a késleltetés minimalizálása, így a gyors, hatékony számítás kulcsfontosságú lehet.
A téma célja a DSP architektúra lehetőségeinek vizsgálata audio jelfeldolgozás alkalmazásokban.
A hallgató feladata a DSP architektúra és programozás alapjainak elsajátítása, majd a rendelkezésre DSP–PC hoszt hardver- és szoftverrendszeren jelfeldolgozási algoritmusok megvalósítása, illetve ezek teljesítőképességének vizsgálata.
Akusztikai végeselem modellezés nyílt terekben
Az akusztikai térszámítás feladata olyan hangterek számítógépes modellezése, melyek hagyományos, analitikus módszerekkel nem, vagy csak durva elhanyagolással kezelhetőek.
A térszámítás egyik gyakori eszköze az akusztikai végeselem módszer, mely olyan numerikus technika, amelyet zárt térrészek modellezésére fejlesztettek ki.
Alkalmas peremfeltételek megválasztásával a módszer kiterjeszthető nyílt terekre is.
A mefelelő peremfeltételek meghatározására több numerikus módszer is ismert, a leggyakrabban alkalmazottak a végtelen elem módszer és a PML (Perfectly Matched Layer – tökéletesen illesztett réteg) technikák.
A hallgató feladata, hogy megismerkedjen az akusztikai végeselem módszer alapjaival, a nyílt térre való kiterjesztés módszereivel, majd számítógépes szimulációval tesztelje egy (vagy több) kiválasztott módszer viselkedését.
Fúvós hangszerek hangkeltése
A fúvós hangszerek hangkeltésének közös jellemzője, hogy a hang egy generátor (pl. rezgő nádnyelv, vagy légnyelv), egy rezonátor (légoszlop) és ezek kölcsönhatása útján jön létre.
A gerjesztés és kölcsönhatás természete pedig az egyes hangszertípusok között akár merőben eltérő is lehet.
Ilyen rendszerek vizsgálatához és szimulációjához jól használható az ún. McIntyre – Woodhouse – Schumacher modell, mely időtartománybeli elemzéseket tesz lehetővé.
A módszer előnye, hogy egyszerűsített modellek esetén alkalmas valós vagy közel valós idejű hangszintézis megvalósítására is.
A hallgató feladata, hogy megismerkedjen egy általa választott fúvós hangszer hangkeltési mechanizmusával és hanglesugárzásának fizikájával, majd számítógépes modellt alkosson, mely alkalmas a kiválasztott hangszer hangjának reprodukciójára.
Pszichoakusztikai modellek az audiotömörítésben
A nagynyereségű audiotömörítési eljárások az emberi hallás pszichoakusztikai modellezésén alapulnak.
Utóbbi modellek segítségével határozható meg az, hogy a jelben mely tartalmak nem érzékelhetőek az emberi fül számára, vagyis milyen információkat lehet elhagyni a tárolandó vagy továbbítandó hanganyagból az észlelt minőség romlása nélkül.
A pszichoakusztikai modellek egyik legfontosabb eleme a frekvencia- és időtartománybeli maszkolási hatások számítása, melyek lehetőséget adnak a kvantálási zaj formálására, és így az effektív bitszám csökkentésére.
A téma kapcsolódik a „Veszteséges audiotömörítési eljárások” című témához.
A hallgató feladata a pszichoakusztikai modellekben kihasznált maszkolási jelenségek megismerése, illetve ezeknek szakirodalmi adatok alapján történő kvantitatív jellemzése, majd egy olyan pszichoakusztikai modell megvalósítása, amely képes egy veszteséges tömörítő eljárás részeként működni.
Sugárzási és kölcsönös impedanciák modellezése
A sugárzási impedancia a lesugárzási tér terhelő hatását fejezi ki a hangot keltő objektum szempontjából.
Pontos értékének megismerése kulcsfontosságú a lesugárzási paraméterek (reflexiós tényező, veszteség) számításához.
Az impedancia számítására azonban csak a legegyszerűbb esetekben léteznek egyszerű képletek, általános geometria esetén mérés illetve numerikus szimuláció segítségével nyerhetünk információt.
A sugárzási impedanciához hasonlóan a kölcsönös impedancia két (vagy több) sugárzó egymásra kifejtett hatását írja le a lesugárzás szempontjából.
A hallgató feladata, hogy megismerkedjen a sugárzási és kölcsönös impedanciák mérési és szimulációs lehetőségeivel, majd mérések elvégzése és/vagy szimulációk futtatása után, a kapott eredményekből közelítő összefüggéseket határozzon meg speciális geometriák esetén.
Üreghangok kialakulása fúvós hangszerekben
Az üreghangok áramlás által gerjesztett zavarok, melyek például szellőző rendszerekben, csővezetékekben, illetve akár fúvós hangszerek hangkeltésekor is megszólalhatnak.
Fúvós hangszerek esetében az üreghang megjelenése kellemetlen, erősen modulált hanghoz vezet, mely a hangszeres játék során nemkívánatos.
Jelen téma e hangok keletkezésének vizsgálatát tűzi ki célul, elsősorban hangszeres alkalmazásokban.
A hallgató feladata az üreghangok keletkezési mechanizmusának feltérképezése a vonatkozó irodalom alapján, majd az üreghang kialakulásának számítógépes modellezése.
Veszteséges audiotömörítési eljárások
Veszteséges audiotömörítési eljárások alkalmazásával igen jó tömörítési arányok érhetőek el a hanganyag érzett minőségének romlása nélkül.
Emiatt az ilyen tömörítést használó formátumok (pl. mp3, ogg, aac) nagy teret hódítottak az utóbbi években.
A téma ezeknek az eljárásoknak a vizsgálatát, illetve a kódoló és dekódoló algoritmusok egyes részeinek saját megvalósítását tűzi ki célul.
A téma kapcsolódik a „Pszichoakusztikai modellek az audiotömörítésben” című témához.
A&nsbp;hallgató feladata egy általa választott veszteséges tömörítést alkalmazó audioformátum megismerése, az ebben használt jelfeldolgozási módszerek megértése, majd a kódoló / dekódoló egység egyes kiválasztott részeinek saját megvalósítása.
