bakalářská práce

Webové aplikace demonstrující dithering signálů

Text práce 2.92 MB Příloha 1.16 MB

Autor práce: Eliáš Gábor

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Oponent: Ing. Peter Balušík

Abstrakt:

Práca sa venuje kvantizácii a ditheringu pri znižovaní bitovej hĺbky audio
signálov a pri redukcii počtu farieb v obraze. Teoretická časť vysvetľuje
vzorkovanie, kvantizáciu a kvantizačný šum vrátane jeho súvisu s bitovou hĺbkou
a odstupom signálu od šumu. Opisuje typy kvantizérov (mid-tread a mid-riser),
tvary ditheringového šumu (RPDF, TPDF, gaussovský) aj jeho tvarovanie do menej
počuteľných pásiem, a pri obraze pásové artefakty (banding) a metódy obrazového
ditheringu (náhodný, usmernený a difúzia chyby).

Praktickú časť tvoria dve interaktívne webové aplikácie v jazyku JavaScript,
určené ako podpora výučby spracovania signálov. Audio aplikácia umožňuje meniť typ
signálu, bitovú hĺbku a dithering, výsledok zobrazuje v troch grafoch (pôvodný
signál, kvantizovaný signál a kvantizačná chyba) a zároveň ho prehráva, takže
rozdiel medzi kvantizáciou s ditheringom a bez neho je vidieť aj počuť. Obrazová
aplikácia kvantizuje zvolený obrázok na nastaviteľný počet úrovní a aplikuje náhodný,
usmernený (Bayer) alebo Floyd--Steinbergov dithering v odtieňoch sivej aj vo
farbe, pričom výsledok porovnáva s originálom. Obe aplikácie bežia priamo
v prehliadači.

Klíčová slova:

Audio, bitová hĺbka, číslicové spracovanie signálov, dithering, JavaScript, kvantizácia, kvantizačný šum, obraz, webová aplikácia

Termín obhajoby

18.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaDznamka

Klasifikace

D

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Môžete vysvetliť princíp metódy tvarovania šumu (noise shaping) a objasniť, prečo nebola implementovaná vo Vašej demonštračnej audio aplikácii? 2) Skúšali ste pred aplikáciou dithering algoritmov linearizovať sRGB hodnoty pixelov? Aký vplyv by malo zahrnutie tejto linearizácie na výsledné obrázky?

Jazyk práce

slovenština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Audio inženýrství (BPC-AUD)

Specializace

Zvuková produkce a nahrávání (AUDB-ZVUK)

Složení komise

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D. (předseda)
MgA. et Mgr. Ondřej Jirásek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Miroslav Balík, Ph.D. (člen)
Ing. Richard Ladislav (člen)
Ing. Václav Mach, Ph.D. (člen)

Pan Eliáš Gábor se ve své bakalářské práci věnoval návrhu a implementaci dvou výukových webových aplikací. Z hlediska teorie se sice nejedná o náročná témata, obsáhnutí problematiky však autorovi dělalo průběžně potíže. Během řešení práce se autor seznámil s různými webovými programovými prostředky a s využitím JavaScriptových knihoven obě aplikace úspěšně realizoval. Výsledné programy jsou funkční a mohou posloužit jako názorné pomůcky ve výuce. Na druhou stranu obě aplikace byly dotaženy pouze do své základní podoby a slušelo by je doplnit o pokročilejší funkce či dotáhnout detaily.

Textová část práce je celkově na průměrné úrovni. Její struktura a tok informací nicméně prokazují, že základům studované teorie autor nakonec porozuměl.

Slabinou byl přístup k řešení práce. Komunikace s vedoucím probíhala nepravidelně. Konzultace byly opakovaně odkládány, a to primárně z důvodu chybějícího posunu v řešení na straně pana Gábora. Práci tak sice doporučuji k obhajobě, ale konstatuji, že přístup autora se negativně podepsal na finální kvalitě. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 65

Známka navržená vedoucím: D

Posudek oponenta
Ing. Peter Balušík

Bakalárska práca sa zaoberá vývojom dvoch webových aplikácií na dithering audio a obrazových signálov na účely výučby. Práca má primeraný rozsah a správnu štruktúru, avšak vykazuje niekoľko nedostatkov po jazykovej a typografickej stránke. V textovej časti sa objavujú gramatické chyby a slabšie sformulované vety. Z hľadiska grafickej úpravy a typografie práca obsahuje nejednotnosť v sadzbe pomlčiek, pretekanie textu za okraje sadzobného obrazca, miestami neprehľadné výpisy zdrojových kódov a grafy, ktoré nie sú exportované vo vektorovej grafike.

Študent v práci vytvoril dve funkčné aplikácie na dithering signálov, ktoré je možné použiť pri výučbe, čím splnil zadanie práce. Aplikácie však obsahujú viacero nedostatkov. V aplikácii na dithering audia chýbajú napríklad legendy, popisy osí a konkrétne hodnoty úrovne ditheringu či amplitúdy. Vzhľadom na výučbové účely by som od aplikácie očakával napríklad aj zmenu kroku vertikálnej osi grafov v závislosti od zmeny bitovej hĺbky alebo možnosť samostatne prehrať kvantizačnú chybu. Študent taktiež v textovej časti práce opisuje dithering s tvarovaním šumu, ale v aplikácii ho neimplementoval.

V aplikácii na dithering obrazu chýba napríklad možnosť zvoliť inú veľkosť matice pre metódu „ordered“ ditheringu alebo možnosť nahrať vlastný obrázok. Na druhej strane oceňujem vizualizáciu paliet farieb pre jednotlivé režimy obrázkov a implementáciu viacerých nastaviteľných metód ditheringu.

Práca spĺňa zadanie, ale vzhľadom na technické a používateľské nedostatky jednotlivých aplikácií ju hodnotím známkou D/68 bodov. Otázky k obhajobě:
  1. Môžete vysvetliť princíp metódy tvarovania šumu (noise shaping) a objasniť, prečo nebola implementovaná vo Vašej demonštračnej audio aplikácii?
  2. Skúšali ste pred aplikáciou dithering algoritmov linearizovať sRGB hodnoty pixelov? Aký vplyv by malo zahrnutie tejto linearizácie na výsledné obrázky?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 68

Známka navržená oponentem: D

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová