Webové aplikace pro podporu výuky základů zpracování signálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tématem práce je tvorba čtyř webových aplikací, které mají sloužit jako výukový materiál pro studenty, kteří se seznamují se základy zpracování signálů. Jednotlivými oblastmi, na které se aplikace zaměřují, jsou střední a efektivní hodnota signálů, základní operace se signály (zesílení, posunutí, změna měřítka), vliv těchto operací na Fourierovu řadu signálů a také převzorkování signálu pomocí různých druhů interpolací (metoda nejbližšího souseda, lineární interpolace, kubická interpolace a interpolace pomocí funkce sinus cardinalis). Tyto aplikace jsou realizovány pomocí jazyka TypeScript, jenž je rozšířením jazyka JavaScript o statické datové typy. Dále je využita knihovna React, jež slouží pro tvorbu front–endových aplikací a Chart.js, umožňující pohodlnou a velmi detailní práci s grafy. V teoretické části aplikace jsou nejprve v první polovině popsány jednotlivé oblasti zpracování signálů, které je potřeba znát pro vypracování aplikací, a poté jsou představeny informační technologie, jež jsou využity pro implementaci. Kromě již zmíněných technologií se text okrajově zabývá i úvodem do jazyků HTML a CSS a také krátce pojednává o syntaxi JSX. Praktická část popisuje samotnou realizaci těchto aplikací a slouží též jako dokumentace ke zdrojovému kódu. V praktické části je popsáno, jak realizovat jednotlivé druhy signálů (sinus, trojúhelníkový, pilový, obdélníkový s různými střídami, šumový) a jak pro každý z těchto signálů vypočítat Fourierovu řadu, jak lze v kódu provést jednotlivé signálové operace, jakým způsobem lze realizovat různé druhy interpolací a jaké jsou některé konkrétní možnosti výpočtu kubické interpolace (metoda konečných diferencí, kardinální spline, Catmull–Rom spline, přirozená kubická interpolace), jak tyto aplikace vypadají a jaké jsou jejich struktury.
The main topic of the thesis is the creation of four web applications which are used as learning material for students who are studying the basics of signal processing. The areas on which the thesis focuses on are root mean square and expected value of signals, basic signal operations (amplification, geometric translation, scale change), the effect these operations have on the Fourier series of the given signal and also resampling of a signal using different methods of interpolation (nearest neighbour method, linear interpolation, cubic interpolation and interpolation using the sinc function). These applications are implemented using the TypeScript programming language which is an extension of the JavaScript language which enhances it with static types. Other libraries that are used are the React library which is used for front-end web applications and a library which allows easy to implement but still very detailed manipulation of charts called Chart.js. The first half of the theoretical part of the thesis focuses on those areas of signal processing which are necessary to understand so the applications can be created. The second half focuses on information technologies used for the implementation of said applications. Besides the already mentioned technologies, the text also briefly mentions the basics of HTML and CSS languages as well as the JSX syntax. The practical part describes how the applications were implemented and also serves as documentation for the source code. This part shows the reader how to create differently shaped signals in code (sine, triangle, sawtooth, square with different duty cycles, noise) and how to obtain the Fourier series of each of these signals, how to implement different signal operations, how to interpolate between multiple points using different interpolation formulas and what are some of the methods which can be used to apply cubic interpolation (finite difference method, cardinal spline, Catmull–Rom spline, natural cubic interpolation), what the applications look like and what is their structure.
The main topic of the thesis is the creation of four web applications which are used as learning material for students who are studying the basics of signal processing. The areas on which the thesis focuses on are root mean square and expected value of signals, basic signal operations (amplification, geometric translation, scale change), the effect these operations have on the Fourier series of the given signal and also resampling of a signal using different methods of interpolation (nearest neighbour method, linear interpolation, cubic interpolation and interpolation using the sinc function). These applications are implemented using the TypeScript programming language which is an extension of the JavaScript language which enhances it with static types. Other libraries that are used are the React library which is used for front-end web applications and a library which allows easy to implement but still very detailed manipulation of charts called Chart.js. The first half of the theoretical part of the thesis focuses on those areas of signal processing which are necessary to understand so the applications can be created. The second half focuses on information technologies used for the implementation of said applications. Besides the already mentioned technologies, the text also briefly mentions the basics of HTML and CSS languages as well as the JSX syntax. The practical part describes how the applications were implemented and also serves as documentation for the source code. This part shows the reader how to create differently shaped signals in code (sine, triangle, sawtooth, square with different duty cycles, noise) and how to obtain the Fourier series of each of these signals, how to implement different signal operations, how to interpolate between multiple points using different interpolation formulas and what are some of the methods which can be used to apply cubic interpolation (finite difference method, cardinal spline, Catmull–Rom spline, natural cubic interpolation), what the applications look like and what is their structure.
Description
Keywords
Citation
KUŘE, D. Webové aplikace pro podporu výuky základů zpracování signálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Zvuková produkce a nahrávání
Comittee
prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. MgA. Mgr. Dan Dlouhý, Ph.D. (místopředseda)
PhDr. Aleš Dvořák (člen)
Dr. Ing. Libor Husník (člen)
Ing.MgA. Edgar Mojdl, Ph.D. (člen)
Ing. Daniel Kováč (člen)
Date of acceptance
2023-06-08
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky.
B: Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.
Otázky oponenta:
Na straně 21 mluvíte o amplitudovém a posléze modulovém spektru. Je mezi tím rozdíl a případně jaký?
Jak by se lišila implementace appletů, kdybyste předpokládal, že všechny signály, se kterými pracujete, jsou číslicové a nikoliv spojité?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení