Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-24T15:00:51Z No. of bitstreams: 1 RAISSA BEZERRA ROCHA - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 2547994 bytes, checksum: e7533ebc755ba778f971329b75a40ff2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T15:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAISSA BEZERRA ROCHA - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 2547994 bytes, checksum: e7533ebc755ba778f971329b75a40ff2 (MD5) Previous issue date: 2017-03-20 / CNPq / A busca por novos modelos que representem a biofísica da fonação da voz é importante em aplicações que incluem o processamento do sinal de voz por representar uma ferramenta no conhecimento de característica dos locutores. Esta tese de doutorado apresenta uma nova abordagem para a teoria fonte-filtro de geração de voz, mais precisamente sons sonoros, que realiza a modelagem da voz por meio de três subsistemas independentes: fonte de excitação, trato vocal e radiação dos lábios e narinas. Trata-se de um modelo em que a geração da voz é feita por meio de filtros lineares e invariantes ao deslocamento no tempo e que leva em consideração a física da fonação, a partir da característica cicloestacionária do sinal de voz, proveniente do comportamento de vibração das cordas vocais. É sugerido que a frequência de oscilação das cordas vocais é dada em função da massa e comprimento delas, e que seu valor é alterado principalmente pela tensão longitudinal aplicada a elas. No modelo proposto para geração da voz, o movimento vibratório das cordas vocais é modelado por meio de um de gerador de trem de impulsos cicloestacionário, controlado por um sinal de tensão obtido a partir da forma de onda do sinal de voz. É realizada toda a análise matemática que abrange o novo modelo para a excitação glotal, apresentando-se uma expressão matemática da densidade espectral de potência do sinal que excita a glote, bem como para o sinal de voz, cujos parâmetros podem ser ajustados para emular patologias na glote. Além disso, apresenta-se a análise no domínio da frequência do pulso glotal usado. Para analisar o desempenho do modelo proposto, testes com locução foram realizados e os resultados indicam que o modelo proposto se ajusta bem a geração da voz. / The search for new models that represent the biophysics of voice phonation is important for applications that include voice signal processing because it represents a tool for getting to know the characteristics of the speakers. This doctoral thesis presents a new proposal for the source-filter theory of voice production, more precisely related to voiced sounds, that performs the voice modelling using three independent subsystems: the excitation source, the vocal tract, the lip and nostrils radiation system. It is a proposal for a model to generate voice using linear and time-invariant systems, and takes into account the phonation physics and the cyclestationarity characteristics of the voice signal, related to the vibrational behavior of the vocal cords. The model suggests that the frequency oscillation of the vocal folds is a function of the mass and length, but controlled by the longitudinal tension applied to them. In the proposed voice generation model, the vibratory movement of the vocal cords is modeled by a cyclestationary train of impulses, controlled by a tension signal obtained from the voice signal waveform. A mathematical analysis encompassing the new model for glottal excitation is accomplished by presenting a mathematical expression of the signal power spectral density which excites the glottis, as well as the voice signal, whose parameters can be adjusted to emulate pathologies in the glottis. Moreover, the analysis of the utilized glottal pulse in the frequency domain is presented. To analyze the performance of the proposed model, tests with locutions were done and the results indicate that the proposed model adjusts well to voice generation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um estudo da interação entre desordem e polarização de spin no GaMnAs ajuda a compreender a natureza dos estados, estendidos ou localizados, bem como as consequências para as transições observadas sobre as propriedades de transporte e às mudanças na ordem magnética de momentos magnéticos localizados em sítios de Mn. Este estudo pressupõe a ocorrência de uma banda impureza com baixas concentrações de Mn, que merge na banda valência no caso de concentrações mais elevadas. A abordagem teórica, baseada em um formalismo de espalhamento múltiplo auto-consistente, através do cálculo da função de Green para buracos determina-se a função densidade espectral no nível de Fermi. A escolha de uma figura de mérito, com base na largura e sobre a posição do máximo da função densidade espectral no espaço recíproco, leva a um diagrama de fase que determina o caráter metálicos ou não metálicos da amostra. Também é possível identificar a mobility edge, e como consequência, a densidade efetiva de portadores livre. Uma amostra é definida pelo par de parâmetros independentes, a concentração de Mn e a densidade buraco. As melhores amostras, aquelas com os maiores valores de mérito, tem uma relação entre a densidade de buracos estendidos e a concentração de Mn aproximadamente de 0.3, muito próximo do raio de 10-25% observada entre as amostras reais produzidos com a mais alta temperatura de transição. Além disso, a relação entre essas concentrações de Mn correspondente as transições metal-não-metal e não-metal-metal que é de aproximadamente 2.4, muito próximo do valor 2.1 da amostras reais. Uma interpretação da ocorrência de ferromagnetismo com alta temperatura de transição em GaMnAs é dada como uma consequência da interação entre o mecanismo de interação assistido por estados localizados e interações indiretas assistida pelo estdos buraco estendidos. Portadores mediando magnetismo em semicondutores mostram diferenças importantes e potencialmente úteis a diferenças de magnetismo em metais tais como o luz- ou voltagem elétrica -controlando ferromagnetismo. Motivado por experiências reportadas em poços quânticos de GaAs com uma dopagem delta de Mn com altas temperaturas Currier (temperatura de transição) mais elevadas do que em bulk de (Ga, Mn)As, nós exploramos teoricamente a viabilidade do campo elétrico controlar ferromagnetismo em poços quânticos. Nós calculamos auto-consistentemente a interação de troca indireta em Mn-Mn íons e aplicamos a simulação Monte Carlo para encontrar transição temperatura Tc. A nossa abordagem permite-nos estudar sistematicamente os efeitos de confinamento quântico e da posição da camada magnética de Mn e Tc, que vai além da aproximação do campo médio. Nós comparamos nossos resultados com os resultados experimentais e sugerimos caminho para o melhor controle do ferromagnetismo. / A study of the interplay between disorder and spin polarization in the diluted magnetic semiconductor GaMnAs helps to understand the character of states, extended or localized. This study assumes the occurrence of an impurity band which merges into the valence band at higher concentrations. The theoretical approach, based on a self-consistent multiple scattering formalism, determines the spectral density function at the Fermi level from the calculation of the hole's Green's functions. A choice of a figure of merit, based on the width and on the position of the maximum of the spectral density function in the reciprocal space, leads to a phase diagram determining the metallic or non-metallic character of the sample. It is also possible to identify mobility edges and, in consequence, the density of effectively free carriers. A model sample is defined by the pair of independent parameters, Mn concentration and hole density. The best samples, those with the highest figures of merit, have a ratio between the extended hole density and the Mn concentration near 0.3, very close to ratio of 10-30% observed among the real samples produced with the highest transition temperatures. Also, the ratio between those Mn concentrations corresponding to the metal-to-non-metal and non-metal-to-metal transitions is approximately 2.4, very close to the value 2.1 inferred from the real samples. An interpretation of the occurrence of high transition temperature ferromagnetism in GaM-nAs is given as a consequence of the interplay between interaction mechanism assisted by localized states and indirect interactions assisted by extended hole states. Carrier mediated magnetism in semiconductors show important and potentially useful differences from magnetism in metals,such as light- or bias-controlled ferromagnetism. Motivated by experiments reporting higher Currier temperatures in GaAs quantum wells with Mn-delta doping than the ones observed in bulk (Ga,Mn)As, we explore theoretically the feasibility of bias-controlled ferromagnetism these systems. We calculate self-consistently indirect Mn-Mn exchange interaction, and apply Monte Carlo approach to find transition temperature Tc. Our approach allows us to systematically study the eects of quantum confinement and the position of Mn layer on magnetic ordering and Tc, beyond mean field approximation. We compare our findings with the experimental results and suggest paths toward improving the control of ferromagnetism.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um estudo da interação entre desordem e polarização de spin no GaMnAs ajuda a compreender a natureza dos estados, estendidos ou localizados, bem como as consequências para as transições observadas sobre as propriedades de transporte e às mudanças na ordem magnética de momentos magnéticos localizados em sítios de Mn. Este estudo pressupõe a ocorrência de uma banda impureza com baixas concentrações de Mn, que merge na banda valência no caso de concentrações mais elevadas. A abordagem teórica, baseada em um formalismo de espalhamento múltiplo auto-consistente, através do cálculo da função de Green para buracos determina-se a função densidade espectral no nível de Fermi. A escolha de uma figura de mérito, com base na largura e sobre a posição do máximo da função densidade espectral no espaço recíproco, leva a um diagrama de fase que determina o caráter metálicos ou não metálicos da amostra. Também é possível identificar a mobility edge, e como consequência, a densidade efetiva de portadores livre. Uma amostra é definida pelo par de parâmetros independentes, a concentração de Mn e a densidade buraco. As melhores amostras, aquelas com os maiores valores de mérito, tem uma relação entre a densidade de buracos estendidos e a concentração de Mn aproximadamente de 0.3, muito próximo do raio de 10-25% observada entre as amostras reais produzidos com a mais alta temperatura de transição. Além disso, a relação entre essas concentrações de Mn correspondente as transições metal-não-metal e não-metal-metal que é de aproximadamente 2.4, muito próximo do valor 2.1 da amostras reais. Uma interpretação da ocorrência de ferromagnetismo com alta temperatura de transição em GaMnAs é dada como uma consequência da interação entre o mecanismo de interação assistido por estados localizados e interações indiretas assistida pelo estdos buraco estendidos. Portadores mediando magnetismo em semicondutores mostram diferenças importantes e potencialmente úteis a diferenças de magnetismo em metais tais como o luz- ou voltagem elétrica -controlando ferromagnetismo. Motivado por experiências reportadas em poços quânticos de GaAs com uma dopagem delta de Mn com altas temperaturas Currier (temperatura de transição) mais elevadas do que em bulk de (Ga, Mn)As, nós exploramos teoricamente a viabilidade do campo elétrico controlar ferromagnetismo em poços quânticos. Nós calculamos auto-consistentemente a interação de troca indireta em Mn-Mn íons e aplicamos a simulação Monte Carlo para encontrar transição temperatura Tc. A nossa abordagem permite-nos estudar sistematicamente os efeitos de confinamento quântico e da posição da camada magnética de Mn e Tc, que vai além da aproximação do campo médio. Nós comparamos nossos resultados com os resultados experimentais e sugerimos caminho para o melhor controle do ferromagnetismo. / A study of the interplay between disorder and spin polarization in the diluted magnetic semiconductor GaMnAs helps to understand the character of states, extended or localized. This study assumes the occurrence of an impurity band which merges into the valence band at higher concentrations. The theoretical approach, based on a self-consistent multiple scattering formalism, determines the spectral density function at the Fermi level from the calculation of the hole's Green's functions. A choice of a figure of merit, based on the width and on the position of the maximum of the spectral density function in the reciprocal space, leads to a phase diagram determining the metallic or non-metallic character of the sample. It is also possible to identify mobility edges and, in consequence, the density of effectively free carriers. A model sample is defined by the pair of independent parameters, Mn concentration and hole density. The best samples, those with the highest figures of merit, have a ratio between the extended hole density and the Mn concentration near 0.3, very close to ratio of 10-30% observed among the real samples produced with the highest transition temperatures. Also, the ratio between those Mn concentrations corresponding to the metal-to-non-metal and non-metal-to-metal transitions is approximately 2.4, very close to the value 2.1 inferred from the real samples. An interpretation of the occurrence of high transition temperature ferromagnetism in GaM-nAs is given as a consequence of the interplay between interaction mechanism assisted by localized states and indirect interactions assisted by extended hole states. Carrier mediated magnetism in semiconductors show important and potentially useful differences from magnetism in metals,such as light- or bias-controlled ferromagnetism. Motivated by experiments reporting higher Currier temperatures in GaAs quantum wells with Mn-delta doping than the ones observed in bulk (Ga,Mn)As, we explore theoretically the feasibility of bias-controlled ferromagnetism these systems. We calculate self-consistently indirect Mn-Mn exchange interaction, and apply Monte Carlo approach to find transition temperature Tc. Our approach allows us to systematically study the eects of quantum confinement and the position of Mn layer on magnetic ordering and Tc, beyond mean field approximation. We compare our findings with the experimental results and suggest paths toward improving the control of ferromagnetism.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation aims to make a study and processing of two types of signs of neuronal electrical activity. The first was recorded from multielectrode arrays (MEA), in reference to spontaneous activity of neuronal groups grown in cultures. We analyzed two cultures considered inactive, meaning, cultures that after a few days in vitro, there was not a connection between neurons. It was applied two mathematical tools, autocorrelation and power spectral density, allowing an analysis of the signal in time domain and frequency, respectively, trying to verify whether the data recorded from these inactive cultures could be considered as noise from instrumentation. In fact, the results indicate that these signals have similar characteristics to white noise, which disturbs any computer analysis usually performed by researchers in computational neuroscience. Another source of signals used for this study were records of electroencephalography (EEG), collected on 20 patients from the Clinical Hospital of Uberlândia under prior consent. After a clinical examination by qualified professional, an analysis was performed using computational Fourier transform and power spectral density. Through amplitude graphics (Fourier transform) and spectral density, we have realized that the signal energy is concentrated around the frequencies more representative and, in some cases, there was presence of noise from power network. With the phase spectrum, it was possible to conclude that signals with similar frequencies have spectra of similar phase. / Esta dissertação tem como objetivo fazer um estudo e processamento de dois tipos de sinais de atividade elétrica neuronal. O primeiro foi registrado a partir de matrizes multieletrodos (MEA), referentes a atividade espontânea de grupos neuronais em cultura. Foram analisadas duas culturas consideradas como inativas, ou seja, culturas que após alguns dias in vitro, não se verificou a conexão entre os neurônios. Foram aplicadas duas ferramentas matemáticas, autocorrelação e densidade espectral de potência, permitindo uma análise do sinal no domínio do tempo e freqüência, respectivamente, procurando verificar se os dados registrados destas culturas inativas poderiam ser considerados como ruído de instrumentação. De fato, os resultados apontam que estes sinais apresentam características semelhantes ao ruído branco, o qual perturba qualquer análise informática normalmente realizada por pesquisadores em neurociência computacional. Outra fonte de sinais utilizados para este estudo foram registros de eletroencefalografia (EEG), coletados em 20 pacientes do Hospital de Clínicas de Uberlândia sob prévio consentimento destes. Após uma análise clínica por profissional qualificado, foi realizada uma análise computacional utilizando transformada de Fourier e densidade espectral de potência. Através dos gráficos de amplitude (transformada de Fourier) e densidade espectral, percebeu-se que a energia do sinal está concentrada em torno das freqüências mais representativas e, em alguns casos, observou-se presença de ruído de rede elétrica. Com o espectro de fase, foi possível concluir que sinais com freqüências semelhantes apresentam espectros de fase semelhantes. / Mestre em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T12:09:28Z No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T12:44:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T12:44:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagorodriguesoliveira.pdf: 2429204 bytes, checksum: b1904f2bde31b546890c5bfa77d58c80 (MD5) Previous issue date: 2010-09-28 / Esta dissertação apresenta, de forma detalhada, um conjunto de metodologias e técnicas destinadas à análise de redes de energia elétrica como meio de transmissão de dados (power line communication - PLC). As características das redes elétricas que influenciam um sistema de comunicação de dados consideradas neste trabalho são as seguintes: a impedância de acesso à rede elétrica, a resposta ao impulso e o ruído. Para tanto, técnicas de processamento de sinais para estimação da resposta em frequência, estimação do comprimento efetivo da resposta ao impulso, detecção e segmentação de ruídos impulsivos e análise espectral de ruídos aditivos são propostas e discutidas na presente contribuição. Os desempenhos objetivos e a apreciação subjetiva das técnicas propostas, a partir de dados sintéticos e medidos, evidenciam a adequação destas técnicas para a análise em questão. Além disso, formulações matemáticas para a resposta ao impulso de canais PLC invariantes, variantes e periodicamente variantes no tempo, derivadas a partir do modelo de multi-propagação para canais PLC, são apresentadas. Tais formulações proporcionam de forma simples e objetiva a emulação dos possíveis comportamentos temporais de canais PLC reais e, portanto, podem se constituir como ferramentas de grande utilidade para o projeto e a avaliação de sistemas de comunicações baseados na tecnologia PLC. / This thesis addresses a set of methodologies and techniques for the analysis of electric grids as a medium for data communications (power line communications - PLC). The main features influencing a communication system that are considered in this work are the input impedance, the channel impulse response, and the noise. In this regards, signal processing-based techniques are investigated, proposed and analyzed for the estimations of the channel frequency response and the effective length of the channel impulse response; the detection and segmentation of impulsive noise; and the power spectral analysis of the additive noise at the channel output. The numerical performance and subjective analysis regarding the use of the proposed techniques in synthetic and measured data indicate that those techniques fit well in the thesis purposes. In addition, mathematical formulation for invariant, time-varying, and periodically time-varying PLC channel models, which are based on multi-path channel model approach, are presented. These formulations are simple and elegant ones for the emulation of possible temporal behavior of existing PLC channels and, as a result, can constitute a useful tool for the design and analysis of PLC systems.

O sinal EEG, cujas informações descrevem o comportamento elétrico do córtex cerebral, apesar de ser bastante utilizado para diagnósticos, principalmente de patologias como epilepsia, no Brasil ainda não é usual o monitoramento contínuo em ambiente de UTI em hospitais públicos. Diante disso, e partindo do pressuposto que estudos sobre o EEG normal, registrado em pessoas sem problemas neurológicos, são escassos, a criação de uma base de registros de EEG normal e análise quantitativa da mesma se faz necessária para que, por meio dos resultados obtidos, padrões normais possam ser estabelecidos e por meio deles a identificação de parâmetros patológicos se torne mais eficaz. Nesse projeto foi elaborada uma base de dados de EEG, com total de 100 registros válidos, advindos de voluntários normais e saudáveis. E a partir desses registros a situação de vigília e olhos fechados foi analisada sob o aspecto de três quantificadores distintos, sendo eles, Porcentagem de Contribuição de Potência (PCP), Frequência Mediana (FM) e Coerência, ambos avaliando o sinal no domínio da frequência. A fim de obter comparações para os resultados obtidos pela análise dos dados do EEG normal, foram utilizados 128 registros de EEG em situação de coma, com diferentes tipos de etiologias e desfechos. Os ritmos que apresentaram maiores distinções entre normal e coma foram Delta e Alfa, principalmente para o quantificador FM. Notou-se que o PCP avaliou características de potência e portanto sintetizou as informações de energia de cada ritmo cerebral tanto em EEG normal quanto em EEG coma. Já FM traz informações de valores de frequências em que há maior concentração de potência, e por fim o quantificador coerência informa o grau de semelhança entre o hemisfério direito e o esquerdo do cérebro. Sendo assim não foi possível afirmar qual dos quantificadores apresentou melhores resultados, visto que cada um trata-se de uma características distintas. / The EEG signal, whose information describes the electrical behavior of the cerebral cortex, although it is widely used for diagnoses, mainly of pathologies such as epilepsy, in Brazil it is still not usual to monitor the ICU environment in public hospitals. Considering this, and assuming that studies on normal EEG, registered in people without neurological problems, are scarce, the creation of a base of normal EEG registers and quantitative analysis of it is necessary so that, through the obtained results, Normal patterns can be established and through them, the identification of pathological parameters becomes more effective. In this project, an EEG database was developed, with 100 valid records from normal and healthy volunteers. In addition, from these records, the waking and closed eyes situation was analyzed under the aspect of three distinct quantifiers, being: Power Contribution Percentage (PCP), Median Frequency (FM) and Coherence, both evaluating the signal in the frequency domain. In order to obtain comparisons for the results obtained by the analysis of the normal EEG data, 128 EEG records were used in coma, with different types of etiologies and outcomes. The rhythms that presented the highest distinctions between normal and coma were Delta and Alpha, mainly for the FM quantifier. It was noted that PCP evaluated power characteristics and therefore synthesized the energy information of each brain rhythm in both normal EEG and EEG coma. Already FM brings information of values of frequencies in which there is greater concentration of power, and finally the quantifier coherence informs the degree of similarity between the right and left hemisphere of the brain. Thus, it was not possible to say which of the quantifiers presented better results, since each one is a distinct characterization. / Dissertação (Mestrado)