[pt] Esta dissertação estuda uma nova proposta para a predição de séries baseada na decomposição de seqüências em sub- bandas de freqüência fazendo uso de uma modelo onde adaptam-se técnicas de filtragem e de processamento de sinais. A pesquisa proposta estuda formas alternativas de predição, utilizando a decomposição da série original em sub-bandas e sua posterior reconstrução. O modelo proposto é gerado pela convolução da seqüência invertida pelos filtros FIR do Banco de síntese. Os filtros utilizados para os testes do processo de decomposição e de predição são filtros FIR simétricos de ordem par. Testes foram realizados utilizando seqüências determinísticas bem variadas em termos de ocupação do espectro de freqüências, bem como seqüências não determinísticas geradas por processos autoregressivos. Os resultados podem ser classificados como muito bons comparados ao que se conhece na literatura. / [en] This work proposes a new technique for signals forecast based on the decomposition in frequency sub-bands. The model uses digital filters and signals processing techniques, exploiting properties of the analysis nd synthesis filter banks. Perfect reconstruction digital filter banks are used to allow subband prediction, usign least squares criteria. The approach was applied to a number of different filter banks, in order to determine the influence of filter length and other filter properties in the prediction error. The method was tested usign both, deterministic and random generated series with good results.

[pt] Este trabalho discute técnicas para simulação de redes elétricas com ênfase em operação em tempo real. As redes possuem linhas de transmissão como elementos a parâmetros distribuídos, enquanto redes RLC correspondem aos elementos concentrados, se bem que muitos dos resultados não se restringem só a estes tipos de elementos. A modelagem de linhas de transmissão é considerada primeiro, sob o ponto de vista da comparação entre dois modelos da literatura, caracterizando sua adequação para simulação em tempo real. Desta comparação resulta uma combinação de procedimentos como adequada à simulação. Na seqüência, é apresentado um novo algoritmo de integração numérica, baseado na descrição de estado de rede e em filtragem digital multitaxa. O novo algoritmo mostrou que pode reduzir o esforço computacional da simulação da rede, ao mesmo tempo que melhorou a qualidade das mesmas. O próximo objetivo relaciona-se com as oscilações numéricas, causadas pelo uso da Integração Trapezoidal em algumas configurações de rede. Um método de análise, baseado em teoria de rede e processamento digital de sinais é desenvolvido. A Partir dele são identificadas as configurações de redes, passíveis de gerações numéricas na sua contraparte digital. Métodos convencionais de eliminação das oscilações numéricas são analisados, incluindo no método o sistema multitaxa. Em todos os casos o sistema novo apresentou melhores resultados, sendo que seu uso apropriado, pode, por se, eliminar as oscilações numéricas. Alguns casos ilustrativos de redes de sistemas de potência estão incluídos, sendo desenvolvidos em linguagem MATLAB. Eles indicam que a combinação do modelo sugerido para linha de transmissão com o novo método de integração numérica multitaxa, permite a simulação da rede com reduzido esforço computacional e portanto aumentar a possibilidade de simulação de redes complexas em tempo real. / [en] This work discusses techniques for electrical network digital simulation, emphasizing real time operation. The networks contain transmission lines as distributed elements and RLC elements as lumped parameters, although many of the results are not restricted to these elements. Transmission line modeling is considered first, comparing two of the methods found in literature from the real time simulation point of view. The convenience of their use is subject of analysis, leading, later on, to suggest a blend of approaches for real time simulation. In the sequence of the work, it is introduced a new numerical integration algorithm, based on network state space description and multirate digital filtering. The new integration method reduces the simulation computational complexity while simultaneously improving its accuracy. Next, the focus is on numerical oscillations caused by the Trapezoidal Integration approach in some network configurations. It is presented a method to identify electrical network configurations that might generate numerical oscillations in their digital counterparts. The method is a result of both, network and digital signal theory. Conventional and new techniques are applied in order to eliminate the numerical oscillations. The new multirate approach improves convetional techniques results, while properly used eliminates by itself the numerical oscillations. Some power systems network illustrative cases are included, using the new integration method and the proposed digital transmission line model. It is shown that this combination produces improved performance, final accuracy and reduced computational effort, resulting appropriate for real time simulations.

[pt] Aplicações de Realidade Virtual (VR) com rastreamento de movimentos da cabeça precisam de efeitos de espacialização de alta qualidade. A abordagem tradicional para RV/jogos (interpolação dos canais L+R para construção do estereo) se mostrou insuficiente por ser incapaz de simular a acústica do mundo real. Por isso a pesquisa na área tem migrado para espacialização 3D do áudio. O receptor tem a sensação de que o som veio de um local no espaço 3D. Em outras palavras, ele pode localizar o emissor apenas pelo áudio por consequência permite a construção ambientes mais imersivos e coerentes quando usados em conjunto de técnicas visuáis. Nesse novo contexto, motores de jogos devem prover aos designers de áudio uma gama de ferramentas especializadas para a espacialização de àudio 3D além as de uso geral, que encluem: reverberações e reflexões usadas na construção de ambientes como igrejas e cavernas (locais com ecos); modulação, para criar variações de frequência e aliviar na repetitividade de sons recorrentes (como os de passos e tiros); mix e fade de volumes, utilizado na criação de momentos dramáticos na história e reprodução musical. Nesse trabalho, nós propomos um motor de áudio de tempo real para espacialização de fontes sonoras pontuais em ambientes virtuais. Vai possuir uma arquitetura documentada e de código aberto que provê um conjunto de efeitos e a habilidade de os compor. Nós implementamos a espacialização de áudio em 3D sobre bancos de dados de respostas impulsionais da cabeça (HRIRs) e efeitos sonoros com técnicas de processamento digital de sinais (DSP). Apesar da existência de sistemas comerciais poderosos de áudio para VR estejam disponíveis (e.g. Oculus), nosso protótipo pode ser uma alternativa se a simplicidade, testabilidade e ajustes forem levados em conta. / [en] Virtual Reality (VR) applications with low-latency head tracking require high-quality spatial audio effects. However, classic VR/game sound approaches cannot properly simulate the acoustic of the real world. Current audio research is moving towards 3D spatial audio to have a more realistic simulation. In 3D spatial audio, the listener has the sensation that sound comes from a particular direction in 3D space. In other words, the listener can localize a source based on audio and have a more coherent and immersive experience when paired with visual simulation. In this new context, game engines should provide sound designers with a set of 3D spatial audio tools. The following common effects are desirable in this type of toolbox: reverberations and reflections, which can be employed in the creation of caverns or churches (places with lots of echoes); modulation, which can increase the perceived variety of a recorded sound, by slightly varying its pitch (as in the sounds of footsteps); mixing and fading volumes, which can create dramatic moments in storytelling and music reproduction. In this work, we propose a realtime audio engine to spatialize sound point sources in virtual environments. This engine is an open-source architecture that provides a basic set of audio effects and an efficient way to mix and match them. We implement 3D audio spatialization by leveraging recorded head-related impulse responses (HRIRs) and we produce special sound effects with digital signal processing (DSP) techniques. Although some powerful commercial audio SDKs for Virtual Reality are currently available (e.g. Oculus), our audio engine prototype may be a flexible option when adaptation, simplification, testing, and parameter tuning are necessary.