Con la reciente explosión cuantitativa de bibliotecas y colecciones de música en formatodigital, la descripción del contenido desempeña un papel fundamental para una gestión ybúsqueda eficientes de archivos de audio. La presente tesis doctoral pretende hacer unanálisis automático de la estructura de piezas musicales a partir del análisis de unagrabación, es decir, extraer una descripción estructural a partir de señales musicalespolifónicas. En la medida en que la repetición y transformación de la estructura de lamúsica genera una identificación única de una obra musical, extraer automáticamenteesta información puede vincular entre sí descripciones de bajo y alto nivel de una señalmusical y puede proporcionar al usuario una manera más efectiva de interactuar con uncontenido de audio. Para algunas aplicaciones basadas en contenido, encontrar los límitesde determinados segmentos de una grabación resulta indispensable. Así pues, también seinvestiga la segmentación temporal de audio a nivel semántico, al igual que laidentificación de extractos representativos de una señal musical que pueda servir comoresumen de la misma. Para ello se emplea una técnica de análisis a un nivel deabstracción más elevado que permite obtener una mejor división en segmentos. Tantodesde el punto de vista teórico como práctico, esta investigación no sólo ayuda aincrementar nuestro conocimiento respecto a la estructura musical, sino que tambiénproporciona una ayuda al examen y a la valoración musical. / With the recent explosion in the quantity of digital audio libraries and databases, contentdescriptions play an important role in efficiently managing and retrieving audio files.This doctoral research aims to discover and extract structural description frompolyphonic music signals. As repetition and transformations of music structure creates aunique identity of music itself, extracting such information can link low-level and higherleveldescriptions of music signal and provide better quality access plus powerful way ofinteracting with audio content. Finding appropriate boundary truncations is indispensablein certain content-based applications. Thus, temporal audio segmentation at the semanticlevel and the identification of representative excerpts from music audio signal are alsoinvestigated. We make use of higher-level analysis technique for better segmenttruncation. From both theoretical and practical points of view, this research not onlyhelps in increasing our knowledge of music structure but also facilitates in time-savingbrowsing and assessing of music.

Aquesta tesi versa sobre la classificació automàtica de gèneres musicals, basada en l'anàlisi del contingut del senyal d'àudio, plantejant-ne els problemes i proposant solucions. Es proposa un estudi de la classificació de gèneres musicals des del punt de vista computacional però inspirat en teories dels camps de la musicologia i de la percepció. D'aquesta manera, els experiments presentats combinen diferents elements que influeixen en l'encert o fracàs de la classificació, com ara els descriptors d'àudio, les tècniques d'aprenentatge, etc. L'objectiu és avaluar i comparar els resultats obtinguts d'aquests experiments per tal d'explicar els límits d'encert dels algorismes actuals, i proposar noves estratègies per tal de superar-los. A més a més, partint del processat de la informació d'àudio, s'inclouen aspectes musicals i culturals referents al gènere que tradicionalment no han estat tinguts en compte en els estudis existents. En aquest context, es proposa l'estudi de diferents famílies de descriptors d'àudio referents al timbre, ritme, tonalitat o altres aspectes de la música. Alguns d'aquests descriptors són proposats pel propi autor mentre que d'altres ja són perfectament coneguts. D'altra banda, també es comparen les tècniques d'aprenentatge artificial que s'usen tradicionalment en aquest camp i s'analitza el seu comportament davant el nostre problema de classificació. També es presenta una discussió sobre la seva capacitat per representar els diferents models de classificació proposats en el camp de la percepció. Els resultats de la classificació es comparen amb un seguit de tests i enquestes realitzades sobre un conjunt d'individus. Com a resultat d'aquesta comparativa es proposa una arquitectura específica de classificadors que també està raonada i explicada en detall. Finalment, es fa un especial èmfasi en comparar resultats dels classificadors automàtics en diferents escenaris que pressuposen la barreja de bases de dades, la comparació entre bases de dades grans i petites, etc. A títol de conclusió, es mostra com l'arquitectura de classificació proposada, justificada pels resultats dels diferents anàlisis, pot trencar el límit actual en tasques de classificació automàtica de gèneres musicals. De manera condensada, es pot dir que aquesta tesi contribueix al camp de la classificació de gèneres musicals en els següents aspectes: a) Proporciona una revisió multidisciplinar delsgèneres musicals i la seva classificació; b)Presenta una avaluació qualitativa i quantitativa de les famílies de descriptors d'àudio davant el problema de la classificació de gèneres; c) Avalua els pros i contres de les diferents tècniques d'aprenentatge artificial davant el gènere; d) Proposa una arquitectura nova de classificador d'acord amb una visió interdisciplinar dels gèneres musicals; e) Analitza el comportament de l'arquitecturaproposada davant d'entorns molt diversos en el que es podria implementar el classificador. / Esta tesis estudia la clasificación automática degéneros musicales, basada en el análisis delcontenido de la señal de audio, planteando sus problemas y proponiendo soluciones. Sepropone un estudio de la clasificación de los géneros musicales desde el punto de vista computacional, pero inspirado en teorías de los campos de la musicología y la percepción. De este modo, los experimentos persentados combinan distintos elementos que influyen en el acierto o fracaso de la clasificación, como por ejemplo los descriptores de audio, las técnicas de aprondiza je, etc. El objetivo es comparar y evaluar los resultados obtenidos de estos experimentos para explicar los límites de las tasas de acierto de los algorismos actuales, y proponer nuevas estrategias para superarlos. Además, partiendo del procesado de la información de Audio, se han incluido aspectos musicales y culturales al género que tradicionalmente no han sido tomados en cuenta en los estudios existentes. En este contexto, se propone el estudio de distintas famílias de descriptores de audio referentes al timbre, al ritmo, a la tonalidad o a otros aspectos de la música. Algunos de los descriptores son propuestos por el mismo autor, mientras que otros son perfectamente conocidos. Por otra parte, también se comparan las técnicas de aprendiza je artificial que se usan tradicionalmente, y analizamos su comportamiento en frente de nuestro problema de clasificación. Tambien planteamos una discusión sobre su capacidad para representar los diferentes modelos de clasificación propuestos en el campo de la percepción. Estos resultados de la clasificación se comparan con los resultados de unos tests y encuestas realizados sobre un conjunto de individuos. Como resultado de esta comparativa se propone una arquitectura específica de clasificadores que tambien está razonada y detallada en el cuerpo de la tesis. Finalmente, se hace un émfasis especial en comparar los resultados de los clasificadores automáticos en distintos escenarios que assumen la mezcla de bases de datos, algunas muy grandes y otras muy pequeñas, etc. Como conclusión, mostraremos como la arquitectura de clasificación propuesta permite romper el límite actual en el ámbito de la classificación automática de géneros musicales.De forma condensada, se puede decir que esta tesis contribuye en el campo de la clasificación de los géneros musicales el los siguientes aspectos: a) Proporciona una revisión multidisciplinar de los géneros musicales y su clasificación; b) Presenta una evaluación cualitativa y cuantitativa de las famílias de descriptores de audio para la clasificación de géneros musicales; c) Evalua los pros y contras de las distintas técnicas de aprendiza je artificial delante del género; d) Propone una arquitectura nueva del clasificador de acuerdo con una visión interdisciplinar de los géneros musicales; e) Analiza el comportamiento de la arquitectura propuesta delante de entornos muy diversos en los que se podria implementar el clasificador. / This dissertation presents, discusses, and sheds some light on the problems that appear when computers try to automatically classify musical genres from audio signals. In particular, a method is proposed for the automatic music genre classification by using a computational approach that is inspired in music cognition and musicology in addition to Music Information Retrieval techniques. In this context, we design a set of experiments by combining the different elements that may affect the accuracy in the classification (audio descriptors, machine learning algorithms, etc.). We evaluate, compare and analyze the obtained results in order to explain the existing glass-ceiling in genre classification, and propose new strategies to overcome it. Moreover, starting from the polyphonic audio content processing we include musical and cultural aspects of musical genre that have usually been neglected in the current state of the art approaches. This work studies different families of audio descriptors related to timbre, rhythm, tonality and other facets of music, which have not been frequently addressed in the literature. Some of these descriptors are proposed by the author and others come from previous existing studies. We also compare machine learning techniques commonly used for classification and analyze how they can deal with the genre classification problem. We also present a discussion on their ability to represent the different classification models proposed in cognitive science. Moreover, the classification results using the machine learning techniques are contrasted with the results of some listening experiments proposed. This comparison drive us to think of a specific architecture of classifiers that will be justified and described in detail. It is also one of the objectives of this dissertation to compare results under different data configurations, that is, using different datasets, mixing them and reproducing some real scenarios in which genre classifiers could be used (huge datasets). As a conclusion, we discuss how the classification architecture here proposed can break the existing glass-ceiling effect in automatic genre classification. To sum up, this dissertation contributes to the field of automatic genre classification: a) It provides a multidisciplinary review of musical genres and its classification; b) It provides a qualitative and quantitative evaluation of families of audio descriptors used for automatic classification; c) It evaluates different machine learning techniques and their pros and cons in the context of genre classification; d) It proposes a new architecture of classifiers after analyzing music genre classification from different disciplines; e) It analyzes the behavior of this proposed architecture in different environments consisting of huge or mixed datasets.

En este trabajo de Tesis Doctoral se presenta una contribución al estudio de las modificaciones sufridas en los patrones de radiación ultrasónicos mediante el uso de elementos mecánicos acoplados al sensor, de tipo bocinas, y de distintas características físicas y geométricas, con el fin de conseguir que el nuevo patrón de radiación sea más adecuado para una determinada aplicación, y teniendo en cuenta las condiciones ambientales en las que se desarrolla la misma. / This Doctoral Thesis presents a contribution in the study of the modifications suffer by the radiation patterns due to the use of mechanical elements with different dimensions and characteristics, in order to obtain a new radiation pattern more suitable for a given application, which is developed in a determinated environmental conditions and they must be taken into account.

El objeto de este trabajo pasaba por obtener un motor con un alto par de arranque pero con intensidades limitadas, con variaciones de la intensidad en función de la carga prácticamente inapreciables aunque con pérdidas en vacío contenidas, con un rendimiento aceptable en régimen permanente y con una buena respuesta en periodos transitorios.Para alcanzar estos objetivos, en primer lugar, se construyó un rotor formado por un conjunto de chapas magnéticas dispuestas radialmente con las testas aplicadas directamente sobre el eje. Estas chapas cubrirían completamente la superficie cilíndrica exterior del eje, y para eliminar los espacios libres que resultarían de aumentar la distancia radial, dado que el espesor de las chapas era constante, se inclinaron las chapas arrollándose unas sobre las otras, resultando el rotor como si estuviera formado por un conjunto de chapas en espiral. Con esta configuración se pretendió que los campos magnéticos creados en el estátor quedaran más confinados en la periferia del rotor, induciéndose unas f.e.m. periféricas y corrientes a lo largo de las propias chapas, activas únicamente en su periferia. Estas corrientes periféricas disponen de más sección para circular, si las comparamos con las corrientes de un motor con rotor de jaula normal, creando unos pares antagonistas que permiten el giro del rotor. En concreto cuatro tipos de estatores (1000 rpm, 1500 rpm tipo A, 1500 rpm y 3000 rpm) con características mecánicas y constructivas iguales han sido rebobinados y probados con los siguientes rotores construidos para tal fin: jaula de ardilla, macizo, macizo con aros y rotor hueco. Estos resultados han sido comparados con once variantes de rotores de chapas en espiral que combinan materiales y formas constructivas de sus elementos, demostrándose que es posible disminuir de forma considerable las corrientes de arranque sin perjudicar el valor del par, con la consiguiente reducción del mantenimiento de los motores de inducción y el aumento de su vida útil. Aparte de las pruebas experimentales realizadas (eléctrica, térmica y mecánica), se modelizarón los modelos para comprobar su comportamiento a diversos regímenes (Matlab-Simulink), comprobándose asimismo, su respuesta magnética delante cambios en el número de chapas, forma, curvatura o material de las forman, mediante el programa de elementos finitos FEMM.Estas características hacen que estos motores sean presumiblemente adecuados para accionamientos en los que se requiera disponer de un elevado número de arranques y paradas por hora (regímenes fuertemente transitorios), siendo su principal inconveniente el elevado coste del utillaje empleado en la configuración de las chapas del rotor, por lo que su construcción debería pasar por grandes series de fabricación. Actualmente existen innumerables accionamientos de las características mencionadas siendo por tanto muy amplio su mercado. / The object of this work was obtaining a motor with a high starting torque but with limited currents, with current variations depending on the charge practically unappreciated, although with void loses held, with an acceptable efficiency in static speed and with good response in transient periods.To reach these objectives, first of all, a rotor composed by magnetic sheets distributed in radial disposition around the shaft was built. These sheets cover the entire cylindrical exterior shaft's surface. Since the sheets' density is constant, in order to eliminate free space that would result of increasing the radial distance, the sheets have been enrolled above the others, as if the rotor would be formed by a group of spiral sheets.With this configuration, it was pretended that magnetic fields generated in the stator remain in the rotor's periphery, inducing peripherical emfs and currents all sheets long, active only in the periphery. These peripherical currents dispose more section to circulate, if we compare them with a usual squirrel cage motor, generating some antagonistic torques that permit the rotor's rotation.Concretely, four stators (1000 rpm, 1500 rpm type A, 1500 rpm and 3000 rpm)having the same constructive parameters, have been tested with the following rotors: squirrel cage, solid rotor, solid rotor with diamagnetic rings and drag cup. All these results have been compared to those obtained with eleven variants of spiral sheet rotor. It has been proved that it is possible to considerably reduce the starting currents, and therefore reducing the maintenance and extending the life of motors, without any negative consequence on the starting torque.

En los últimos años, los trabajos de investigación están muy motivados por todo aquello que contribuye a reducir el ruido emitido por los sistemas oleohidráulicos. Como ha sido demostrado por varios investigadores, el origen de estas perturbaciones hay que buscarlo en el proceso de generación de las pulsaciones de caudal como característica intrínseca del propio funcionamiento real de la bomba, y en consecuencia, cualquier avance en este terreno debe pasar ineludiblemente por la simulación del comportamiento dinámico de estas unidades.El presente trabajo de investigación se circunscribe al estudio de una bomba gerotor, con el fin disponer de un estudio global, coherente y unificado que comprende la geometría de los perfiles trocoidales del engranaje, la cinemática del engrane, las características volumétricas, las tensiones en los puntos de contacto y su comportamiento dinámico.La geometría y cinemática de engrane del engranaje trocoidal se han deducido analíticamente mediante las ecuaciones de los perfiles de los dientes y la línea de puntos de contacto en función de cuatro parámetros básicos, sentando la base para el desarrollo de los estudios posteriores. Las características volumétricas se han desarrollado, puesto a punto y comparado mediante dos métodos: uno numérico que se fundamenta en un análisis integral-derivativo, y el otro que se fundamenta en un análisis derivativo-integral en sus dos posibles versiones, la analítica y la numérica. La concordancia de resultados obtenidos utilizando estos métodos es muy satisfactoria. En el cálculo de las tensiones de contacto, también se han propuesto y desarrollado dos metodologías de cálculo. Un primer método parte de la teoría desarrollada por Colbourne, implementado con una variante para el cálculo de los puntos de contacto. Este método es adecuado para ruedas dentadas exteriores donde el perfil del lóbulo o diente es ajustable a un arco circular. Puesto que su aplicación es muy restrictiva, se ha creído oportuno proponer un método alternativo implementado con el Método de los Elementos Finitos mucho más genérico. Este último ha proporcionado los valores de la magnitud de la máxima tensión de contacto más fiables y ha demostrado un alto nivel de flexibilidad que facilita en gran medida el proceso de optimización de la forma geométrica de los perfiles de los dientes.El comportamiento fluidodinámico de la bomba gerotor se estudia proponiendo un método de simulación física (Método de BondGraph) que incida directamente en el cálculo de las pulsaciones de caudal. El modelo de simulación fluidodinámico presenta un análisis matemático que parte del submodelo de una cámara y se completa con la interacción engranaje-bomba y las fugas de caudal. Esta metodología numérica desarrollada se contrasta con una técnica experimental (Método de la 'Fuente Secundaria') que permite la comparación directa de los resultados obtenidos por ambas vías. Son dos los bancos de ensayo empleados y desarrollados de acuerdo con la norma ISO 10767, uno en el Fluid Power Centre de la University of Bath, y otro diseñado y construido específicamente para esta tesis en el laboratorio del centro LABSON. Se observa que las amplitudes (pico a pico) de las pulsaciones de caudal obtenidas por vía experimental en el Fluid Power Centre son inferiores y más regulares que las obtenidas en el laboratorio del centro LABSON.La comparativa de resultados de la pulsación de caudal 'ideal' obtenida de la simulación y la pulsación de caudal de los ensayos experimentales muestran ser muy precisos en su forma, a pesar de existir diferencias de amplitud. El modelo de simulación muestra que describe con gran grado de exactitud la interacción engranaje-bomba y las fugas de caudal de una bomba gerotor. / In recent years, there has been a growing awareness of the hazards of industrial noise and how to reduce it in hydraulic systems. A great number of studies have been carried out in the past in this field and it has been shown that the source of these perturbations has to be sought in the process of the generation of flow ripple as an intrinsic characteristic of the pump. As a consequence of this, any advance in this field has to inevitably pass the simulation of the dynamic behaviour of the pump.The investigation work presented in this thesis is concentrated on the performance analysis of a gerotor pump in order to develop a coherent and unified global study of the trochoidal profiles geometry of the gear, the kinematics of the mesh, the volumetric characteristics, the contact stress at the contact points and its fluid dynamic behaviour.The geometry and kinematics of the mesh of the trochoidal gear has been analytically deduced through the equations of the teeth profiles and the line of contact, which are in turn function of four basic parameters and were the basis for further studies. The volumetric characteristics have been developed and compared by using two approaches: the integral-derivative approach solved by a numerical differentiation and the derivative-integral approach solved by a numerical and analytical integration. The coherence of the results obtained by both approaches is very satisfactory.Contact stress calculation is also proposed and developed by using two methodologies. The first method is based on Colbourne's theory and it is implemented by a new approach to the calculation of the contact points. This method is only valid for external gears formed by circular-arc teeth. Because of the limitation of this method, an alternative and more generic method has been proposed by implementing the Finite Element Method. This last method provides more reliable magnitude values of the maximum contact stress and it has shown a high flexibility that aids the process of optimization of the teeth profiles geometry.The fluid dynamic behaviour of the gerotor pump study is based on a physical simulation method (BondGraph's Method) which is focused on the flow ripple calculation. The simulation model presents an analytical approach which starts with a submodel of a single chamber and it is completed by the interaction of gear-pump and leakage flows. This numerical methodology is contrasted with an experimental methodology (Secondary Source Method) which allows a direct comparison between results from both methodologies. Two test rigs have been employed and developed according to the ISO normative 10767-192/84247: one of the test rigs is at the Fluid Power Centre of the University of Bath and the other test rig is specifically designed and constructed for this thesis at the LABON Centre. A comparison of the experimental results has shown that the amplitude (peak to peak) of the flow ripple of the Fluid Power Centre is more accurate than those obtained at the LABSON Centre.The comparison between the 'ideal' flow ripple from the simulation and the 'real' flow ripple from the experimental work are shown to be very precise in shape and form, despite of the discrepancies observed between amplitudes. It has been proved that the simulation model describes with a high accuracy the interaction of gear-pump and leakage flows of the gerotor pump.

Molts sistemes mecànics existents tenen un comportament vibratori funcionalment perceptible, que es posa de manifest enfront d'excitacions transitòries. Normalment, les vibracions generades segueixen presents després del transitori (vibracions residuals), i poden provocar efectes negatius en la funció de disseny del mecanisme.El mètode que es proposa en aquesta tesi té com a objectiu principal la síntesi de lleis de moviment per reduir les vibracions residuals. Addicionalment, els senyals generats permeten complir dues condicions definides per l'usuari (anomenats requeriments funcionals). El mètode es fonamenta en la relació existent entre el contingut freqüencial d'un senyal transitori, i la vibració residual generada, segons sigui l'esmorteïment del sistema. Basat en aquesta relació, i aprofitant les propietats de la transformada de Fourier, es proposa la generació de lleis de moviment per convolució temporal de polsos. Aquestes resulten formades per trams concatenats de polinomis algebraics, cosa que facilita la seva implementació en entorns numèrics per mitjà de corbes B-spline. / Many mechanical systems have a vibratory behavior, functionally noticeable, which can be raised when transient excitations happen. Usually, such generated vibrations remain in the system after this transient (residual vibrations), and may imply negative effects in the mechanism's intended function.The method proposed in this thesis has as main objective, the synthesis of excitation signals for mechanical systems in order to reduce residual vibrations. In addition, generated signals are able to achieve two conditions defined by the user related to function of the mechanism (called functional requirements). This method is based on the relationship between the frequency contents of the transient signal and the residual vibration generated, depending on the system damping. From this relation, and taking advantage of the Fourier transform properties, motion laws are generated through the pulses' time convolution. Resultant laws are made up of algebraic polynomial pieces linked together, which makes them very suitable for implementation with numerical calculus through B-spline curves.

Aquesta tesi recull la recerca al voltant de les pràctiques musicals mitjançant xarxes d'ordinadors realitzada al Grup de Tecnologia Musical de la Universitat Pompeu Fabra a Barcelona entre l'any 2001 i el 2005. Parteix del treball dut a terme durant la última dècada dins del camp del Treball Cooperatiu amb Ordinadors (Computer-Supported Cooperative Work, CSCW) el qual aporta els mecanismes de col·laboració els quals, des de un punt de vista musical, poden ser estudiats en diversos escenaris: composició, interpretació, improvisació i educació.La primera contribució d'aquest treball és un anàlisi exhaustiu i una classificació sistemàtica del Treball Cooperatiu amb Ordinadors per Aplicacions Musicals. Aquest anàlisi es va centrar en la identificació de propostes innovadores, models i aplicacions, amb un especial èmfasi en la natura compartida de la comunicació mitjançant internet. El concepte d'Entorns Sonors Compartits va ser presentat i implementat en una aplicació prototip anomenada Public Sound Objects (PSOs).La segona gran contribució d'aquesta tesi consisteix en l'estudi del possibles mètodes per reduir les interrupcions degudes als retards inherents en la comunicació musical entre xarxes molt allunyades. A partir de l'experimentació i avaluació al laboratori les tècniques Network Latency Adaptive Tempo i Individual Delayed Feed-Back van ser definides i implementades dins del prototip PSOs.Al llarg del desenvolupament del PSOs es van haver de resoldre altres problemes, com per exemple, el disseny d'interfícies en funció del comportament per a aplicacions amb interfícies desacoblades, la superació dels diversos sistemes de seguretat de les xarxes informàtiques i les possibilitats d'escalabilitat de diverses aplicacions d'àudio per a web.Durant l'elaboració d'aquesta tesi es van discutir diferents perspectives per resoldre problemes relacionats amb la pràctica musical mitjançant ordinadors, aplicant diferents punts de vista provinents de l'estudi psicosocial dels processos de col·laboració musical al món de la informàtica i de la tecnologia musical. / This dissertation derives from research on musical practices mediated by computer networks conducted from 2001 to 2005 in the Music Technology Group of the Pompeu Fabra University in Barcelona, Spain. It departs from work carried out over the last decades in the field of Computer-Supported Cooperative Work (CSCW), which provides us with collaborative communication mechanisms that can be regarded from a music perspective in diverse scenarios: Composition, Performance, Improvisation or Education.The first contribution originated from this research work is an extensive survey and systematic classification of Computer-Supported Cooperative Work for Music Applications. This survey led to the identification of innovative approaches, models and applications, with special emphasis on the shared nature of geographically displaced communication over the Internet. The notion of a Shared Sonic Environments was introduced and implemented in a proof-of-concept application entitled Public Sound Objects (PSOs).A second major contribution of this dissertation concerns methods that reduce the disrupting effect of network latency in musical communication over long distance networks. From laboratorial experimentation and evaluation, the techniques of Network Latency Adaptive Tempo and Individual Delayed Feed-Back were proposed and implemented in the PSOs prototype.Over the course of the PSOs development other relevant and inspirational issues were addressed, such as, behavioral-driven interface design applied to interface decoupled applications, the overcome of network technology security features and system scalability for various applications in audio web services.Throughout this dissertation conceptual perspectives of related issues to computer-mediated musical practices dissertation were widely discussed, conveying different standpoints ranging from a Psycho-Social study of collaborative music processes to the Computer Science and Music Technology point of view.

Aquesta tesi doctoral proposa i avalua un enfocament computacional per a la descripció automàtica dels aspectes tonals de la música a partir de l'anàlisi de senyals d'-audio polifòniques. Aquests mètodes es centren en el càlcul de descriptors de distribucions de notes, en l'estimació de tonalitat d'una peça, en la visualització de l'evolució del centre tonal o en la mesura de la similitud tonal entre dues peces diferents. Aquesta tesi contribueix substancialment al camp de la descripció tonal mitjançant mètodes computacionals: a) Proporciona una revisió multidisciplinària dels sistemes d'estimació de la tonalitat; b) Defineix una sèrie de requeriments que han de complir els descriptors tonals de baix nivell; c) Proporciona una avaluació quantitativa i modular dels mètodes proposats; d) Justifica la idea de que per a certes aplicacions es poden fer servir mètodes que treballen amb partitures sense la necessitat de realitzar una transcripció automàtica e) Estén la literatura existent que treballa amb música clàssica a altres generes musicals; f) Demostra la utilitat dels descriptors tonals per a comparar peces musicals; g) Proporciona un algoritme optimitzat que es fa servir dins un sistema real per a visualització, cerca i recomanació musical, que treballa amb més d'un milió de obres musicals. / Esta tesis doctoral propone y evalúa un enfoque computacional para la descripción automática de aspectos tonales de la música a partir del análisis de señales de audio polifónicas. Estos métodos se centran en calcular descriptores de distribución de notas, en estimar la tonalidad de una pieza, en visualizar la evolución del centro tonal o en medir la similitud tonal entre dos piezas diferentes.Esta tesis contribuye sustancialmente al campo de la descripción tonal mediante métodos computacionales: a) Proporciona una revisión multidisciplinar de los sistemas de estimación de la tonalidad; b) Define una serie de requerimientos que deben cumplir los descriptores tonales de bajo nivel; c) Proporciona una evaluación cuantitativa y modular de los métodos propuestos; d) Respalda la idea de que para ciertas aplicaciones no es necesario obtener una transcripción perfecta de la partitura, y que se pueden utilizar métodos que trabajan con partituras sin realizar una transcripción automática; e) Extiende la literatura existente que trabaja con música clásica a otros géneros musicales; f) Demuestra la utilidad de los descriptores tonales para comparar piezas musicales; g) Proporciona un algoritmo optimizado que se utiliza en un sistema real para visualización, búsqueda y recomendación musical, que trabaja con mas de un millón de piezas musicales. / This doctoral dissertation proposes and evaluates a computational approach for the automatic description of tonal aspects of music from the analysis of polyphonic audio signals. These algorithms focus on the computation of pitch class distributions descriptors, the estimation of the key of a piece, the visualization of the evolution of its tonal center or the measurement of the similarity between two different musical pieces.This dissertation substantially contributes to the field of computational tonal description: a) It provides a multidisciplinary review of tonal induction systems; b) It defines a set of requirements for low-level tonal features; c) It provides a quantitative and modular evaluation of the proposed methods; d) It contributes to bridge the gap between audio and symbolic-oriented methods without the need of a perfect transcription; e) It extents current literature dealing with classical music to other musical genres; f) It shows the usefulness of tonal descriptors for music similarity; g) It provides an optimized method which is used in a real system for music visualization and retrieval, working with over a million of musical pieces.

Aquesta tesi tracta de cercadors d'audio basats en contingut. Específicament, tracta de desenvolupar tecnologies que permetin fer més estret l'interval semàntic o --semantic gap' que, a avui dia, limita l'ús massiu de motors de cerca basats en contingut. Els motors de cerca d'àudio fan servir metadades, en la gran majoria generada per editors, per a gestionar col.leccions d'àudio. Tot i ser una tasca àrdua i procliu a errors, l'anotació manual és la pràctica més habitual. Els mètodes basats en contingut àudio, és a dir, aquells algorismes que extreuen automàticament etiquetes descriptives de fitxers d'àudio, no són generalment suficientment madurs per a permetre una interacció semàntica. En la gran majoria, els mètodes basats en contingut treballen amb descriptors de baix nivell, mentre que els descriptors d'alt nivell estan més enllà de les possibilitats actuals. En la tesi explorem mètodes, que considerem pas previs per a atacar l'interval semàntic. / This dissertation is about audio content-based search. Specifically, it is on developing technologies for bridging the semantic gap that currently prevents wide-deployment of audio content-based search engines.Audio search engines rely on metadata, mostly human generated, to manage collections of audio assets.Even though time-consuming and error-prone, human labeling is a common practice.Audio content-based methods, algorithms that automatically extract description from audio files, are generally not mature enough to provide a user friendly representation for interacting with audio content. Mostly, content-based methods are based on low-level descriptions, while high-level or semantic descriptions are beyond current capabilities. In this thesis we explore technologies that can help close the semantic gap.

We present three new stabilized finite element (FE) based Petrov-Galerkin methods for the convection-diffusionreaction (CDR), the Helmholtz and the Stokes problems, respectively. The work embarks upon a priori analysis of a consistency recovery procedure for some stabilization methods belonging to the Petrov- Galerkin framework. It was ound that the use of some standard practices (e.g. M-Matrices theory) for the design of essentially non-oscillatory numerical methods is not appropriate when consistency recovery methods are employed. Hence, with respect to convective stabilization, such recovery methods are not preferred. Next, we present the design of a high-resolution Petrov-Galerkin (HRPG) method for the CDR problem. The structure of the method in 1 D is identical to the consistent approximate upwind (CAU) Petrov-Galerkin method [doi: 10.1016/0045-7825(88)90108-9] except for the definitions of he stabilization parameters. Such a structure may also be attained via the Finite Calculus (FIC) procedure [doi: 10.1 016/S0045-7825(97)00119-9] by an appropriate definition of the characteristic length. The prefix high-resolution is used here in the sense popularized by Harten, i.e. second order accuracy for smooth/regular regimes and good shock-capturing in non-regular re9jmes. The design procedure in 1 D embarks on the problem of circumventing the Gibbs phenomenon observed in L projections. Next, we study the conditions on the stabilization parameters to ircumvent the global oscillations due to the convective term. A conjuncture of the two results is made to deal with the problem at hand that is usually plagued by Gibbs, global and dispersive oscillations in the numerical solution. A multi dimensional extension of the HRPG method using multi-linear block finite elements is also presented. Next, we propose a higher-order compact scheme (involving two parameters) on structured meshes for the Helmholtz equation. Making the parameters equal, we recover the alpha-interpolation of the Galerkin finite element method (FEM) and the classical central finite difference method. In 1 D this scheme is identical to the alpha-interpolation method [doi: 10.1 016/0771 -050X(82)90002-X] and in 2D choosing the value 0.5 for both the parameters, we recover he generalized fourth-order compact Pade approximation [doi: 10.1 006/jcph.1995.1134, doi: 10.1016/S0045- 7825(98)00023-1] (therein using the parameter V = 2). We follow [doi: 10.1 016/0045-7825(95)00890-X] for the analysis of this scheme and its performance on square meshes is compared with that of the quasi-stabilized FEM [doi: 10.1016/0045-7825(95)00890-X]. Generic expressions for the parameters are given that guarantees a dispersion accuracy of sixth-order should the parameters be distinct and fourth-order should they be equal. In the later case, an expression for the parameter is given that minimizes the maximum relative phase error in 2D. A Petrov-Galerkin ormulation that yields the aforesaid scheme on structured meshes is also presented. Convergence studies of the error in the L2 norm, the H1 semi-norm and the I ~ Euclidean norm is done and the pollution effect is found to be small. / Presentamos tres nuevos metodos estabilizados de tipo Petrov- Galerkin basado en elementos finitos (FE) para los problemas de convecci6n-difusi6n- reacci6n (CDR), de Helmholtz y de Stokes, respectivamente. El trabajo comienza con un analisis a priori de un metodo de recuperaci6n de la consistencia de algunos metodos de estabilizaci6n que pertenecen al marco de Petrov-Galerkin. Hallamos que el uso de algunas de las practicas estandar (por ejemplo, la eoria de Matriz-M) para el diserio de metodos numericos esencialmente no oscilatorios no es apropiado cuando utilizamos los metodos de recu eraci6n de la consistencia. Por 10 tanto, con res ecto a la estabilizaci6n de conveccion, no preferimos tales metodos de recuperacion . A continuacion, presentamos el diser'io de un metodo de Petrov-Galerkin de alta-resolucion (HRPG) para el problema CDR. La estructura del metodo en 10 es identico al metodo CAU [doi: 10.1016/0045-7825(88)90108-9] excepto en la definicion de los parametros de estabilizacion. Esta estructura tambien se puede obtener a traves de la formulacion del calculo finito (FIC) [doi: 10.1 016/S0045- 7825(97)00119-9] usando una definicion adecuada de la longitud caracteristica. El prefijo de "alta-resolucion" se utiliza aqui en el sentido popularizado por Harten, es decir, tener una solucion con una precision de segundo orden en los regimenes suaves y ser esencialmente no oscilatoria en los regimenes no regulares. El diser'io en 10 se embarca en el problema de eludir el fenomeno de Gibbs observado en las proyecciones de tipo L2. A continuacion, estudiamos las condiciones de los parametros de estabilizacion para evitar las oscilaciones globales debido al ermino convectivo. Combinamos los dos resultados (una conjetura) para tratar el problema COR, cuya solucion numerica sufre de oscilaciones numericas del tipo global, Gibbs y dispersiva. Tambien presentamos una extension multidimensional del metodo HRPG utilizando los elementos finitos multi-lineales. fa. continuacion, proponemos un esquema compacto de orden superior (que incluye dos parametros) en mallas estructuradas para la ecuacion de Helmholtz. Haciendo igual ambos parametros, se recupera la interpolacion lineal del metodo de elementos finitos (FEM) de tipo Galerkin y el clasico metodo de diferencias finitas centradas. En 10 este esquema es identico al metodo AIM [doi: 10.1 016/0771 -050X(82)90002-X] y en 20 eligiendo el valor de 0,5 para ambos parametros, se recupera el esquema compacto de cuarto orden de Pade generalizada en [doi: 10.1 006/jcph.1 995.1134, doi: 10.1 016/S0045-7825(98)00023-1] (con el parametro V = 2). Seguimos [doi: 10.1 016/0045-7825(95)00890-X] para el analisis de este esquema y comparamos su rendimiento en las mallas uniformes con el de "FEM cuasi-estabilizado" (QSFEM) [doi: 10.1016/0045-7825 (95) 00890-X]. Presentamos expresiones genericas de los para metros que garantiza una precision dispersiva de sexto orden si ambos parametros son distintos y de cuarto orden en caso de ser iguales. En este ultimo caso, presentamos la expresion del parametro que minimiza el error maxima de fase relativa en 20. Tambien proponemos una formulacion de tipo Petrov-Galerkin ~ue recupera los esquemas antes mencionados en mallas estructuradas. Presentamos estudios de convergencia del error en la norma de tipo L2, la semi-norma de tipo H1 y la norma Euclidiana tipo I~ y mostramos que la perdida de estabilidad del operador de Helmholtz ("pollution effect") es incluso pequer'ia para grandes numeros de onda. Por ultimo, presentamos una coleccion de metodos FE estabilizado para el problema de Stokes desarrollados a raves del metodo FIC de primer orden y de segundo orden. Mostramos que varios metodos FE de estabilizacion existentes y conocidos como el metodo de penalizacion, el metodo de Galerkin de minimos cuadrados (GLS) [doi: 10.1016/0045-7825(86)90025-3], el metodo PGP (estabilizado a traves de la proyeccion del gradiente de presion) [doi: 10.1 016/S0045-7825(96)01154-1] Y el metodo OSS (estabilizado a traves de las sub-escalas ortogonales) [doi: 10.1016/S0045-7825(00)00254-1] se recuperan del marco general de FIC. Oesarrollamos una nueva familia de metodos FE, en adelante denominado como PLS (estabilizado a traves del Laplaciano de presion) con las formas no lineales y consistentes de los parametros de estabilizacion. Una caracteristica distintiva de la familia de los metodos PLS es que son no lineales y basados en el residuo, es decir, los terminos de estabilizacion dependera de los residuos discretos del momento y/o las ecuaciones de incompresibilidad. Oiscutimos las ventajas y desventajas de estas tecnicas de estabilizaci6n y presentamos varios ejemplos de aplicacion