Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.

Fyziologie a modelování slyšení a vidění - B0M37FAV

Hlavní kurz
Kredity 6
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2C+4D
Anotace
Základní náplní předmětu je studium fyziologie senzorů a procesů vnímání zvukové a obrazové informace lidským subjektem jako dvou hlavních a nejdůležitějších komunikačních kanálů, tj. lidský sluchový systém (HAS - Human Auditory System) a lidský zrakový systém (HVS - Human Visual System).

Předmět shrnuje současné poznatky v oblasti fyziologie zraku a sluchu a současně prezentuje jejich popis pomocí matematických modelů s využitím moderních výpočetních prostředků a postupů včetně metod strojového učení ML (Machine Learning), hlubokého učení (Deep Learning) a umělé inteligence AI (Artificial Intelligence). Důraz je také kladen na současné a perspektivní aplikace zmíněných poznatků. Hlavní aplikační oblastí je audiovizuální technika související se subjektivním vjemem lidského pozorovatele, ale přímé využití získaných poznatků zahrnuje i oblasti multimediální techniky, řídící techniky, automatizace, robotiky, bezpečnostní a zabezpečovací techniky, bioinspired systémy atd. Student zároveň získá základní obecný přehled o procesech zpracování informace v biologických systémech. Samostatnou částí je objektivizace hodnocení vnímané kvality audiovizuální informace, tzv. kvalita zážitku QoE (Quality of Experience).

Výklad je určen pro studenty magisterské etapy technických oborů. Cvičení budou věnována základním experimentům pro stanovení nejdůležitějších charakteristik slyšení a vidění, včetně seznámení s počítačovými modely a simulací procesů vidění a slyšení.
Cíle studia
Žádná data.
Osnovy přednášek
1. Popis zvuku objektivními veličinami (frekvence, intenzita) vs. vjem (výška, hlasitost). Vnější a střední ucho (anatomie a fyziologie)
2. Vnitřní ucho (kochlea, Cortiho orgán, mechanoelektrická přeměna, vnitřní vláskové buňky a vnější vláskové buňky)
3. Vnitřní ucho (aktivní zesílení kmitů basilární membrány a jejich nelineární odezva)
4. Sluchový nerv, vyšší etáže sluchové dráhy, kódování zvuku ve vláknech sluchového nervu a prostorové slyšení
5. Sluchová kůra, percepce zvuku
6. Poruchy sluchu a diagnostické metody
7. Smyslová centra v mozku, propojení informací ze zrakové a sluchové kůry
8. Základní fyzikální principy optiky, fotometrie, kolorimetrie - shrnutí
9. Biologická evoluce oka a typy biologických obrazových senzorů
10. Lidský zrakový systém HVS (Human Visual System) – anatomie oka a optické dráhy
11. Fyziologické zákony v HVS, zpracování obrazu v HVS, receptivní pole a vnitřní kódování obrazu
12. Zrakové iluze, poruchy zraku, zrakové protézy
13. Modelování procesů zpracování obrazu v HVS – včetně aplikace metod strojového učení ML (Machine Learning), hlubokého učení (Deep Learning) a umělé inteligence AI (Artificial Intelligence)
14. Vnímaná kvalita audiovizuální informace, kvalita zážitku (QoE), modelování procesů v centrální nervové soustavě (CNS)
Osnovy cvičení
1. Úvod a vysvětlení úloh
2. Metody v psychoakustice (měření prahu sluchu, maskování, hlasitost…)
3. Objektivní metody měření funkce sluchového systému (otoakustické emise, CAP, CM, ABR, EEG)
4. Funkce vnějšího a středního ucha: výpočetní modely
5. Funkce vnitřního ucha: výpočetní modely založené na bankách filtrů
6. Funkce vnitřního ucha: výpočetní modely uvažující tlakové pole v tekutině uvnitř kochley a fyzikální vlastnosti basilární membrány a Cortiho orgánu.
7. Výpočetní modely mechanoelektrického převodu ve vnitřních vláskových buňkách.
8. Modely vyšších etáží sluchové dráhy (kochleární jádro, colliculus inferior, olivární systém)
9. Zorný úhel a směrová závislost rozlišovací schopnosti oka
10. Trichromatické vnímání barev – metamerie, subjektivní kolorimetr
11. Kontrastová citlivost CSF (Contrast Sensitivity Function) a rozlišovací schopnost oka, závislost na jasu
12. Simulace a modelování percepce kvality obrazu
13. Simulace a modelování receptivních polí
14. Zápočet
Literatura
Základní literatura:
1. Syka J., Vrabec F., Voldřich L.Fyziologie a patofyziologie zraku a sluchu, Avicenum, 1981. (kniha je v českém jazyce a pokrývá jak sluch tak zrak, vzhledem k jejímu stáří ještě uvádíme dvě novější knihy zvlášť pro sluch a zrak)
2. Pickles J.O. An introduction to the physiology of hearing. Third edition, Emerald Group Publishing Limited, 2008.. 
3. Wandell B.A. Foundations of vision, Sinauer Associates, 1995,

Doplňková literatura:
1. Manley G.A., Gummer A.W., Popper A.N., Fay R.R. (Eds.) Understanding the cochlea, Springer Handbook of Auditory Research, 2017,
2. Lyon R.F. Human and machine hearing. Cambridge University Press, 2018,
3. Kremers J. Human color vision, Springer Verlag, 2016,
4. Zhaoping L. Understanding vision: Theory, models, and data, Oxford, 2018.
Požadavky
Zpracování signálů a systémy (Fourierova transformace, filtrace signálů, přenosová funkce, impulsová odezva, spektrum).

Physiology and modeling of hearing and vision - BE0M37FAV

Kredity 6
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky angličtina
Rozsah výuky 2P+2C+4D
Anotace
The primary aim of the course is to study the physiology of sensors and processes of perception of audio and visual information by human subjects as two central and most important communication channels, i.e., Human Auditory System (HAS) and Human Visual System (HVS).
The course summarizes current knowledge in the field of human vision and hearing physiology and, at the same time, presents their description using mathematical models using the latest computational tools and procedures, including Machine Learning (ML), Deep Learning (DL) and Artificial Intelligence (AI). Emphasis is also placed on current and prospective applications of the mentioned knowledge. The main application area is the audiovisual technology related to human perception, but the direct employment of the acquired knowledge also includes the areas of multimedia technology, control systems, automation, robotics, safety and security technology, bioinspired systems, etc. At the same time, students gain a general overview of information processing in biological systems. A separate part is the objectification of audiovisual information perceived quality, i.e., Quality of Experience (QoE).
The course is intended for students of master's degree in technical fields. The exercises will be devoted to fundamental experiments to determine the most important characteristics of HAS and HVS, including computational models and simulation of vision and hearing processes.
Cíle studia
Žádná data.
Osnovy přednášek
1. Description of sound by objective quantities (frequency, intensity) vs. perception (pitch, loudness). Outer and middle ear (anatomy and physiology)
2. Inner ear (cochlea, Corti organ, mechanoelectric transformation, inner hair cells and outer hair cells)
3. Inner ear (active amplification of basilar membrane vibrations and their nonlinear response)
4. Auditory nerve, higher neural parts of the auditory pathway, audio coding in auditory nerve fibers and spatial hearing
5. Auditory cortex, sound perception
6. Hearing disorders and diagnostic methods
7. Sensory centers in the brain, interconnection of information from visual and auditory cortex
8. Basic physical principles of optics, photometry, colorimetry - summary
9. Biological evolution of eye and types of biological image sensors
10. Human Visual System (HVS) - anatomy of eye and optical path
11. Physiological laws in HVS, image processing in HVS, receptive fields and internal image coding
12. Visual illusions, visual disturbances, visual prostheses
13. Modeling of image processing in HVS - including Machine Learning (ML), Deep Learning (AI) and Artificial Intelligence (AI)
14. S Perceived audiovisual information quality, Quality of Experience (QoE), modelling of processes in Central Nervous System (CNS)
Osnovy cvičení
1. Introduction and explanation of practices
2. Methods in psychoacoustics (hearing threshold measurement, masking, loudness ...)
3. Objective methods of measurement of hearing system function (otoacoustic emissions, CAP, CM, ABR, EEG)
4. Function of outer and middle ear: computational models
5. Function of inner ear: computational models based on filter banks
6. Function of the inner ear: computational models considering the pressure field in the fluid inside the cochlea and the physical properties of the basilar membrane and the organ of Corti.
7. Computational models of mechanoelectric transduction in the inner hair cells.
8. Models of higher level of auditory pathway (cochlear nucleus, inferior colliculus, olivary system)
9. Viewing angle and direction dependency of the eye resolution
10. Trichromatic color perception - metamery, subjective colorimeter
11. CSF (Contrast Sensitivity Function) and identifying eye resolution ability, dependence on brightness
12. Simulation and modeling of image quality perception
13. Simulation and modeling of receptive images
14. Credit
Literatura
Basic literature:
1. Syka J., Vrabec F., Voldřich L.Fyziologie a patofyziologie zraku a sluchu, Avicenum 1981 (in czech only, it covers both vision and hearing, due to its earlier edition time, two additional books are given below)
2. Pickles J.O. An introduction to the physiology of hearing, Emerald Group Publishing Limited, Third edition, 2008.
3. Wandell B.A. Foundations of vision, Sinauer Associates, 1995.

Additional literature:
1. Manley G.A., Gummer A.W., Popper A.N., Fay R.R. (Eds.) Understanding the cochlea, Springer Handbook of Auditory Research, 2017
2. Lyon R.F. Human and machine hearing, Cambridge University Press, 2018
3. Kremers J. Human color vision, Springer Verlag, 2016
4. Zhaoping L. Understanding vision: Theory, models, and data, Oxford, 2018.
Požadavky
Signal processing and systems (Fourier transform, filtration, transfer function, impulse response, spectrum).