Ultrazvuková simulace v pythonu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
k-Wave je MATLAB nástroj pro simulaci šíření zvukových vln. Cílem této práce je reimplementovat část nástroje k-Wave v jazyce Python se zaměřením na výpočetní výkon. Druhým cílem je formulace sady doporučení pro transformaci zdrojových kódu z jazyka MATLAB do jazyka Python, které by mohly přispět při dalším vývoji. Tato práce nejprve shrnuje klíčové funkce nástroje k-Wave, zkoumá technologie pro vysoce výkonné výpočty dostupné v jazyce Python a zdůrazňuje nejzásadnější aspekty transformace zdrojových kódů z jazyka MATLAB do jazyka Python. Druhá část práce se zabývá architekturou, testováním a měřením výkonu výsledné Python implementace. Výsledkem této práce je implementace trojrozměrné simulace šíření zvuku, která je kompatibilní s k-Wave. Nová implementace vylepšuje strukturu původního nástroje a poskytuje výkon srovnatelný s původním nástrojem, v určitých případech výkon původního balíku převyšuje.
k-Wave is a MATLAB toolbox for the simulation of sound wave propagation. The aim of this thesis is to re-implement a subset of k-Wave in Python while focusing on computational performance. The second goal is to develop a set of guidelines for transforming MATLAB source code to Python that could aid in further development. The thesis first summarises core features of the k-Wave toolbox, explores available technologies for high performance computing in Python, and highlights the most important aspects of transforming MATLAB source codes to Python. The second part of the thesis discusses architecture, testing and benchmarking of the Python implementation. The result of this thesis is a Python implementation of the three-dimensional sound propagation simulation compatible with k-Wave. The new implementation improves the structure of the original toolbox while providing performance comparable to the original k-Wave. In some instances, the performance of the new implementation surpasses the original implementation.
k-Wave is a MATLAB toolbox for the simulation of sound wave propagation. The aim of this thesis is to re-implement a subset of k-Wave in Python while focusing on computational performance. The second goal is to develop a set of guidelines for transforming MATLAB source code to Python that could aid in further development. The thesis first summarises core features of the k-Wave toolbox, explores available technologies for high performance computing in Python, and highlights the most important aspects of transforming MATLAB source codes to Python. The second part of the thesis discusses architecture, testing and benchmarking of the Python implementation. The result of this thesis is a Python implementation of the three-dimensional sound propagation simulation compatible with k-Wave. The new implementation improves the structure of the original toolbox while providing performance comparable to the original k-Wave. In some instances, the performance of the new implementation surpasses the original implementation.
Description
Citation
ČERNÝ, D. Ultrazvuková simulace v pythonu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
prof. Dr. Ing. Jan Černocký (předseda)
doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Vladimír Bartík, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Milan Češka, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Orság, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-15
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A. Otázky u obhajoby: Jak komplikované by bylo stávající implementaci rozšířit o podporu simulace v 1D a 2D ? Dokázal by jste určit, co bylo hlavním důvodem zrychlení Vaší implementace oproti původní implementaci v jazyce Matlab?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení