Independent de si ens fixem en el sector del turisme, de les ciències de la salut o de l'energia per posar alguns exemples, qualsevol tipus d'empresa o institució ha d'afrontar el repte de prendre decisions a partir de l'anàlisi de grans volums de dades. En aquest sentit, les eines de suport per a la presa de decisió s'han convertit en un element indispensable. La metodologia dels mapes conceptuals serveix per ajudar a conceptualitzar un pensament abstracte a partir de posar en comú l'opinió subjectiva dels experts. Durant aquest procés es genera un gran volum de dades que analitzar i discriminar de manera individual per part de tots els experts. Aquesta tesi proposa una millora d'aquesta metodologia per canalitzar la informació d'interès i evidenciar les opinions en consens. Això permet reduir l'espai de solucions dràsticament i, conseqüentment, el procés d'anàlisi es fa més eficient. La proposta s'ha aplicat exitosament en l'àmbit de l'hospitalitat per a respondre la pregunta: ``Quins són els factors que contribueixen en l'excel·lència en l'hospitalitat?'' / Independiente de si nos fijamos en el sector del turismo, de las ciencias de la salud o de la energía para poner algunos ejemplos, cualquier tipo de empresa o institución debe afrontar el reto de tomar decisiones a partir del análisis de grandes volúmenes de datos. En este sentido, las herramientas de apoyo para la toma de decisión se han convertido en un elemento indispensable. La metodología de los mapas conceptuales sirve para ayudar a conceptualizar un pensamiento abstracto a partir de poner en común la opinión subjetiva de los expertos. Durante este proceso se genera un gran volumen de datos que analizar y discriminar de manera individual por parte de todos los expertos. Esta tesis propone una mejora de esta metodología para canalizar la información de interés y evidenciar las opiniones en consenso. Esto permite reducir el espacio de soluciones drásticamente y, consecuentemente, el proceso de análisis se hace más eficiente. La propuesta se ha aplicado exitosamente en el ámbito de la hospitalidad para responder la pregunta: ``¿Cuáles son los factores que contribuyen en la excelencia en la hospitalidad?'' / Regardless if you look at the tourism sector, health or energy sciences to give only a few examples, any company or institution must meet the challenge of making decisions based on the analysis of large volumes of data. In this regard, support tools for decision making have become indispensable. The methodology of concept mapping used in this research proposes an improvement in order to help conceptualize abstract thought from pooling the subjective opinion of experts. During this process, a large volume of data is generated which needs to be analyzed and studied by all the experts. This can dramatically reduce the solution space, and consequently the analysis process becomes more efficient. The proposal has been applied successfully to the field of hospitality to answer the question: ``what are the factors that contribute to excellence in hospitality?''

L’arquitectura del pati a la ciutat mediterrània ha estat testimoni ocult del procés històric de la pròpia ciutat. La transformació d’aquest element característic del teixit urbà ha suposat un lent procés produït en paral·lel a la mateixa evolució de la ciutat. La traça cultural i històrica del pati als edificis resulta clau per a comprendre el seu protagonisme en el procés de formació de la ciutat. El pati constitueix l’element bàsic generador de vida a la casa. Una casa que neix del clan familiar original, i evoluciona cap a la casa urbana veïnal. La mirada introspectiva “de dins afora” que ofereix l’estudi del pati, permet una nova comprensió entre diferents aspectes de configuració que es produeixen a l‘edifici, i entre aquest i la ciutat. El coneixement de la naturalesa de pati es fonamenta en distintes configuracions espacials, dins les quals es produeixen també nocions contraposades de l‘espai. El pati etimològic sorgeix de la seva concepció espacial original. El pati topos tracta de la seva relació amb la natura. El plàstic es genera a partir del seu propi procés projectual de formació. El sensorial obeeix al tipus d’ambient que s’hi dóna. La interacció d’aquests aspectes proporciona el verdader sentit vital del seu espai. O dit en altres paraules, la vida que es genera en el pati és la combinació inseparable d’aquestes quatre categories que el caracteritzen. La tesi centra la seva investigació en el pati a l’arquitectura de l’habitatge col·lectiu de la Barcelona contemporània. L’anàlisi es realitza a partir d’una variada selecció d’obres, determinades per uns criteris de interès arquitectònic i cultural, construïdes durant les dècades dels seixanta i setanta. Aquest període relativament curt però de gran canvi social, econòmic i cultural, és capaç de promoure unes noves actituds en la construcció del pati a la vivenda urbana. L’evolució morfològica del pati requereix prèviament d’un breu recorregut cronològic que exemplifiqui el seu procés històric a la ciutat comtal. L’aparició de Moviment Modern va suposar un punt de inflexió en la forma de concebre l’habitatge i la ciutat, i va assentar les bases per la futura transformació del pati a la ciutat tradicional. La investigació del pati a les diverses obres seleccionades s’estructura mitjançant una quadrícula tipològica segons el tipus d’edifici que configuren. El pati central format a cases urbanes aïllades “a quatre vents”. El seriat és el que s’estructura en edificacions de trames urbanes consolidades. El lineal es genera en edificis de blocs aïllats i entre-mitgeres. L’obert apareix configurat en diferents morfologies urbanes. De cada una d’aquestes tipologies se n’estudien quatre casos, resultant un total de 16 models d’estudi. Aquests s’analitzen en base a paràmetres objectius: context urbà i tipologia, estructura i construcció, funcionalitat i vida. En tots ells, l‘entitat del pati esdevé un element de primer ordre en la configuració de l’edifici. La reflexió final amb la que conclou la tesi ha de servir per a aportar una mica més de llum al paper del pati dins l’escena urbana contemporània. La naturalesa de l’arquitectura del pati a la vivenda col·lectiva reflecteix els fenòmens de concentració i dispersió urbans a la formació de la ciutat. La seva transformació obeeix a uns moviments oscil·lants de compressió i dilatació, que responen al dilema permanent entre verticalitat i horitzontalitat, i que es produeix en el creixement de la ciutat i en les seves diferents formes de vida. Aprofundir en la raó de ser del pati a la casa urbana representa obrir un nou marc per a poder entendre millor la nostra essència cultural i vital. / La arquitectura del patio en la ciudad mediterránea ha sido testimonio oculto del proceso histórico de la propia ciudad. La transformación de este elemento característico del tejido urbano supone un lento proceso como el de la misma evolución de la ciudad. La traza cultural e histórica del patio en los edificios resulta clave para comprender su protagonismo en el proceso de formación de la ciudad. El patio constituye el elemento básico generador de vida en la casa. Una casa que nace del clan familiar original y evoluciona hacia la casa urbana plurifamiliar. La mirada introspectiva “de dentro afuera” que ofrece el estudio del patio, permite una nueva comprensión entre diferentes aspectos de configuración que se producen en el edificio y la ciudad. El conocimiento de la naturaleza del patio se fundamenta en distintas configuraciones espaciales, en las cuales se producen también nociones contrapuestas del espacio. El patio etimológico surge de su concepción espacial original. El patio topos trata de su relación con la naturaleza. El plástico se genera a partir de su propio proceso proyectual de formación. El sensorial obedece al tipo de ambiente que se produce. La interacción de estos aspectos proporciona el verdadero sentido vital de su espacio. O dicho en otras palabras, la vida que se genera en el patio es la combinación inseparable de estas cuatro categorías que lo caracterizan. La tesis centra la investigación en el patio de la arquitectura de la vivienda colectiva de la Barcelona contemporánea. El análisis se realiza a partir de una variada selección de obras, determinadas por unos criterios de interés arquitectónico y cultural, construidas durante las décadas de los sesenta y setenta. Este período relativamente corto pero de pronunciado cambio social, económico y cultural, es capaz de promover unas nuevas actitudes para la construcción del patio en la vivienda urbana. La evolución morfológica del patio requiere previamente de un breve recorrido cronológico que ejemplifique su proceso histórico en la ciudad condal. La aparición del Movimiento Moderno supone un punto de inflexión en la forma de concebir la vivienda y la ciudad, que sienta las bases de la futura transformación del patio a la ciudad tradicional. La investigación del patio en las diversas obras seleccionadas se estructura mediante una cuadrícula tipológica según el tipo de edificio que configuran. El patio central formado en casas urbanas aisladas “a cuatro vientos”. El seriado es el que se estructura en edificaciones de tramas urbanas consolidadas. El lineal se genera en edificios de bloques aislados y entre medianeras. El abierto aparece configurado en diferentes morfologías urbanas. De cada una de estas tipologías se estudian cuatro casos resultando un total de 16 modelos de estudio. Estos se analizan en base a parámetros objetivos: contexto urbano y tipología, estructura y construcción, funcionalidad y vida. En todos ellos, la entidad del patio constituye un elemento de primer orden en la configuración del edificio. La reflexión final con la que concluye esta tesis sirve para vislumbrar mejor el papel del patio en la escena urbana contemporánea. La naturaleza de la arquitectura del patio en la vivienda colectiva refleja los fenómenos de concentración y dispersión urbanos de la formación de la ciudad. La transformación del patio obedece a unos movimientos oscilantes de compresión y dilatación, que responden al dilema permanente entre verticalidad y horizontalidad que se produce en el crecimiento de la ciudad y en sus diferentes formas de vida. Ahondar en la razón de ser del patio en la casa urbana representa abrir un marco nuevo para poder entender mejor nuestra esencia cultural y vital. / The architecture of the patio in the Mediterranean city has been hidden testimony of the historical process of the city. The transformation of this characteristic element of the urban frame is a slow process as the evolution of the same city. The cultural and historical trace of the courtyard in the city buildings is key to understanding their role in the formation of the city. The courtyard is the basic element of life generator in the house. A house that comes from the original family clan and evolving towards the tenement house. The introspective look "inside out" offered by the study of the courtyard allows a new understanding between different configuration issues that occur in the building and the city. Knowledge of the nature of the patio is based on different spatial configurations that also produced in opposite notions of space. The etymological patio arises from its original spatial conception. The topos patio reflects their relationship with nature. The plastic is created from its own design process. The Sensory reproduced the type of environment that is generated. The interaction of these aspects provides the vital real sense of the space. Or in other words, the life that is generated in the patio is the inseparable combination of these four categories that characterize it. The thesis research focuses on the patio of the architecture of collective housing of contemporary Barcelona. The analysis is performed from a wide selection of works, determined by criteria of architectural and cultural interest, built during the sixties and seventies. But this relatively short period of pronounced social, economic and cultural change, promotes new attitudes in the construction of the urban housing courtyard. The morphological evolution of the courtyard previously required a brief chronological overview that exemplifies the historical process in the city. The emergence of the Modern Movement represents a turning point in the way of thinking about housing and the city, which lays the foundation for the future transformation of the traditional city courtyard. The investigation of the courtyard in different selected works by a typological grid structure according to the type of building that shape. The central courtyard formed on isolated housing building. The serial is structured into buildings consolidated urban fabric. The linear is generated in isolated buildings blocks and between medians. The open is configured in different urban morphologies. In each of these types that studied four cases resulting in a total of 16 models study. These are analyzed based on objective parameters: urban context and typology, structure and construction, functionality and life. In all cases, the entity of the courtyard is a prime element in building architecture. The final reflection that concludes this thesis serves to better visualize the role of the patio in the contemporary urban scene. The nature of the architecture of the courtyard in collective housing reflects phenomena of concentration and dispersion urban in the formation of the city. The transformation of the courtyard of oscillating movements due to compression and expansion, is responding to the permanent dilemma between verticality and horizontality that produce in the growth of the city and its life forms. Delve into the rationale behind of the collective housing courtyard is opening a new framework to better understand our cultural and vital essence.

Els grans avenços en el camp de l’aprenentatge automàtic han resultat en el disseny de màquines competents que són capaces d’aprendre i d’extreure informació útil i original de l’experiència. Recentment, algunes d’aquestes tècniques d’aprenentatge s’han aplicat amb èxit per resoldre problemes del món real en àmbits tecnològics, mèdics, científics i industrials, els quals no es podien tractar amb tècniques convencionals d’anàlisi ja sigui per la seva complexitat o pel gran volum de dades a processar. Donat aquest èxit inicial, actualment els sistemes d’aprenentatge s’enfronten a problemes de complexitat més elevada, el que ha resultat en un augment de l’activitat investigadora entorn sistemes capaços d’afrontar nous problemes del món real eficientment i de manera escalable. Una de les famílies d’algorismes més prometedores en l’aprenentatge automàtic són els sistemes classificadors basats en algorismes genetics (LCSs), el funcionament dels quals s’inspira en la natura. Els LCSs intenten representar les polítiques d’actuació d’experts humans amb un conjunt de regles que s’empren per escollir les millors accions a realitzar en tot moment. Així doncs, aquests sistemes aprenen polítiques d’actuació de manera incremental a mida que van adquirint experiència a través de la informació nova que se’ls va presentant durant el temps. Els LCSs s’han aplicat, amb èxit, a camps tan diversos com la predicció de càncer de pròstata o el suport a la inversió en borsa, entre altres. A més en alguns casos s’ha demostrat que els LCSs realitzen tasques superant la precisió dels éssers humans. El propòsit d’aquesta tesi és explorar la naturalesa de l’aprenentatge online dels LCSs d’estil Michigan per a la mineria de grans quantitats de dades en forma de fluxos d’informació continus a alta velocitat i canviants en el temps. Molt sovint, l’extracció de coneixement a partir d’aquestes fonts de dades és clau per tal d’obtenir una millor comprensió dels processos que les dades estan descrivint. Així, aprendre d’aquestes dades planteja nous reptes a les tècniques tradicionals d’aprenentatge automàtic, les quals no estan dissenyades per tractar fluxos de dades continus i on els conceptes i els nivells de soroll poden variar amb el temps de forma arbitrària. La contribució de la present tesi pren l’eXtended Classifier System (XCS), el LCS d’estil Michigan més estudiat i un dels algoritmes d’aprenentatge automàtic més competents, com el punt de partida. D’aquesta manera els reptes abordats en aquesta tesi són dos: el primer desafiament és la construcció d’un sistema supervisat competent sobre el framework dels LCSs d’estil Michigan que aprèn dels fluxos de dades amb una capacitat de reacció ràpida als canvis de concepte i entrades amb soroll. Com moltes aplicacions científiques i industrials generen grans quantitats de dades sense etiquetar, el segon repte és aplicar les lliçons apreses per continuar amb el disseny de LCSs d’estil Michigan capaços de solucionar problemes online sense assumir una estructura a priori en els dades d’entrada. / Los grandes avances en el campo del aprendizaje automático han resultado en el diseño de máquinas capaces de aprender y de extraer información útil y original de la experiencia. Recientemente alguna de estas técnicas de aprendizaje se han aplicado con éxito para resolver problemas del mundo real en ámbitos tecnológicos, médicos, científicos e industriales, los cuales no se podían tratar con técnicas convencionales de análisis ya sea por su complejidad o por el gran volumen de datos a procesar. Dado este éxito inicial, los sistemas de aprendizaje automático se enfrentan actualmente a problemas de complejidad cada vez m ́as elevada, lo que ha resultado en un aumento de la actividad investigadora en sistemas capaces de afrontar nuevos problemas del mundo real de manera eficiente y escalable. Una de las familias más prometedoras dentro del aprendizaje automático son los sistemas clasificadores basados en algoritmos genéticos (LCSs), el funcionamiento de los cuales se inspira en la naturaleza. Los LCSs intentan representar las políticas de actuación de expertos humanos usando conjuntos de reglas que se emplean para escoger las mejores acciones a realizar en todo momento. Así pues estos sistemas aprenden políticas de actuación de manera incremental mientras van adquiriendo experiencia a través de la nueva información que se les va presentando. Los LCSs se han aplicado con éxito en campos tan diversos como en la predicción de cáncer de próstata o en sistemas de soporte de bolsa, entre otros. Además en algunos casos se ha demostrado que los LCSs realizan tareas superando la precisión de expertos humanos. El propósito de la presente tesis es explorar la naturaleza online del aprendizaje empleado por los LCSs de estilo Michigan para la minería de grandes cantidades de datos en forma de flujos continuos de información a alta velocidad y cambiantes en el tiempo. La extracción del conocimiento a partir de estas fuentes de datos es clave para obtener una mejor comprensión de los procesos que se describen. Así, aprender de estos datos plantea nuevos retos a las técnicas tradicionales, las cuales no están diseñadas para tratar flujos de datos continuos y donde los conceptos y los niveles de ruido pueden variar en el tiempo de forma arbitraria. La contribución del la presente tesis toma el eXtended Classifier System (XCS), el LCS de tipo Michigan más estudiado y uno de los sistemas de aprendizaje automático más competentes, como punto de partida. De esta forma los retos abordados en esta tesis son dos: el primer desafío es la construcción de un sistema supervisado competente sobre el framework de los LCSs de estilo Michigan que aprende de flujos de datos con una capacidad de reacción rápida a los cambios de concepto y al ruido. Como muchas aplicaciones científicas e industriales generan grandes volúmenes de datos sin etiquetar, el segundo reto es aplicar las lecciones aprendidas para continuar con el diseño de nuevos LCSs de tipo Michigan capaces de solucionar problemas online sin asumir una estructura a priori en los datos de entrada. / Last advances in machine learning have fostered the design of competent algorithms that are able to learn and extract novel and useful information from data. Recently, some of these techniques have been successfully applied to solve real-­‐world problems in distinct technological, scientific and industrial areas; problems that were not possible to handle by the traditional engineering methodology of analysis either for their inherent complexity or by the huge volumes of data involved. Due to the initial success of these pioneers, current machine learning systems are facing problems with higher difficulties that hamper the learning process of such algorithms, promoting the interest of practitioners for designing systems that are able to scalably and efficiently tackle real-­‐world problems. One of the most appealing machine learning paradigms are Learning Classifier Systems (LCSs), and more specifically Michigan-­‐style LCSs, an open framework that combines an apportionment of credit mechanism with a knowledge discovery technique inspired by biological processes to evolve their internal knowledge. In this regard, LCSs mimic human experts by making use of rule lists to choose the best action to a given problem situation, acquiring their knowledge through the experience. LCSs have been applied with relative success to a wide set of real-­‐ world problems such as cancer prediction or business support systems, among many others. Furthermore, on some of these areas LCSs have demonstrated learning capacities that exceed those of human experts for that particular task. The purpose of this thesis is to explore the online learning nature of Michigan-­‐style LCSs for mining large amounts of data in the form of continuous, high speed and time-­‐changing streams of information. Most often, extracting knowledge from these data is key, in order to gain a better understanding of the processes that the data are describing. Learning from these data poses new challenges to traditional machine learning techniques, which are not typically designed to deal with data in which concepts and noise levels may vary over time. The contribution of this thesis takes the extended classifier system (XCS), the most studied Michigan-­‐style LCS and one of the most competent machine learning algorithms, as the starting point. Thus, the challenges addressed in this thesis are twofold: the first challenge is building a competent supervised system based on the guidance of Michigan-­‐style LCSs that learns from data streams with a fast reaction capacity to changes in concept and noisy inputs. As many scientific and industrial applications generate vast amounts of unlabelled data, the second challenge is to apply the lessons learned in the previous issue to continue with the design of unsupervised Michigan-­‐style LCSs that handle online problems without assuming any a priori structure in input data.

La mortalitat provocada pel càncer de melanoma ha augmentat en els últims anys a causa, principalment, dels nous hàbits d'exposició al sol. Atenent al criteri mèdic, el diagnòstic precoç s'ha convertit en el millor mètode de prevenció. No és però una tasca trivial ja que els experts del domini han de fer front a un problema caracteritzat per tenir un gran volum de dades, de format heterogeni i amb coneixement parcial. A partir d'aquestes necessitats es proposa la creació d'una eina de suport a la presa de decisions que sigui capaç d'ajudar els experts en melanoma en el seu diagnòstic. El sistema ha de fer front a diversos reptes plantejats, que inclouen la caracterització del domini, la identificació de patrons a les dades segons el criteri dels experts, la classificació de nous pacients i la capacitat d'explicar els pronòstics obtinguts. Aquestes fites s'han materialitzat en la plataforma DERMA, la qual està basada en la col•laboració de diversos subsistemes de raonament analògic multietiqueta. L'experimentació realitzada amb el sistema proposat utilitzant dades d'imatges confocals i dermatoscòpiques ha permès comprovar la fiabilitat del sistema. Els resultats obtinguts han estat validats pels experts en el diagnòstic del melanoma considerant-los positius. / La mortalidad a causa del cáncer de melanoma ha aumentado en los últimos años debido, principalmente, a los nuevos hábitos de exposición al sol. Atendiendo al criterio médico, el diagnóstico precoz se ha convertido en el mejor método de prevención, pero no se trata de una tarea trivial puesto que los expertos del dominio deben hacer frente a un problema caracterizado por tener un gran volumen de datos, de formato heterogéneo y con conocimiento parcial. A partir de estas necesidades se propone la creación de una herramienta de ayuda a la toma de decisiones que sea capaz de ayudar a los expertos en melanoma en su diagnóstico. El sistema tiene que hacer frente a diversos retos planteados, que incluyen la caracterización del dominio, la identificación de patrones en los datos según el criterio médico, la clasificación de nuevos pacientes y la capacidad de explicar los pronósticos obtenidos. Estas metas se han materializado en la plataforma DERMA la cual está basada en la colaboración de varios subsistemas de razonamiento analógico multietiqueta. La experimentación realizada con el sistema propuesto utilizando datos de imágenes confocales y dermatoscópicas ha permitido verificar la fiabilidad del sistema. Los resultados obtenidos han sido validados por los expertos en el diagnóstico del melanoma considerándolos positivos. / Mortality related to melanoma cancer has increased in recent years, mainly due to new habits of sun exposure. Considering the medical criteria, early diagnosis has become the best method of prevention but this is not trivial because experts are facing a problem characterized by a large volume of data, heterogeneous, and with partial knowledge. Based on these requirements we propose the creation of a decision support system that is able to assist experts in melanoma diagnosis. The system has to cope with various challenges, that include the characterization of the domain, the identification of data patterns attending to medical criteria, the classification of new patients, and the ability to explain predictions. These goals have been materialized in DERMA platform that is based on the collaboration of several analogical reasoning multi-label subsystems. The experiments conducted with the proposed system using confocal and dermoscopic images data have been allowed to ascertain the reliability of the system. The results have been validated by experts in diagnosis of melanoma considering it as positive.

La tesi estudia la influència que va tenir l’exposició Interbau de Berlín l’any 1957 en el restabliment de l’arquitectura moderna a Barcelona durant els anys cinquanta. La reconstrucció del barri de Hansa de la ciutat alemanya es va plantejar com a model de la ciutat del futur. Els arquitectes més importants del Moviment Modern com Alvar Aalto, Walter Gropius, Oscar Niemeyer, Le Corbusier, Arne Jacobsen, Sepp Ruf, Egon Eiermann o Günter Gottwald van projectar-hi noves reflexions en el camp residencial que abordaven temes com la flexibilitat, la salubritat, l’estandardització-prefabricació, la relació amb la natura o les relacions veïnals. Aquests nous plantejaments va esdevenir model per arquitectes a Barcelona com l’equip López Íñigo Giráldez Subias, Barba Corsini o Francesc Mitjans, que en aquell moment introduïen l’arquitectura moderna a la ciutat. La tesi planteja l’estudi de l’operació Interbau i les seves conseqüències com una base testada al llarg de cinquanta anys per esdevenir base per a la innovació residencial. El marc normatiu introduït durant el període posterior a Interbau ha restringit el camp per a la recerca i la innovació de l’arquitecte. La reflexió sobre aquest estadi anterior, planteja una porta oberta al replanteig d’algunes d’aquestes normatives que possibiliti avançar en el camp de l’habitatge. / La tesis estudia la influencia que tuvo la exposición de Berlín del año 1957 en el restablecimiento de la arquitectura moderna en Barcelona de los años cincuenta. La reconstrucción del barrio de Hansa de la ciudad alemana se planteó como el modelo de la ciudad del futuro. Los arquitectos más importantes del Movimiento Moderno como Alvar Aalto, Walter Gropius, Oscar Niemeyer, Le Corbusier, Arne Jacobsen, Sepp Ruf, Egon Eiermann o Günter Gottwald proyectaron nuevas reflexiones en el campo residencial que abordaban temas como la flexibilidad, la salubridad, la estandarización-prefabricación, la relación con la naturaleza o la relaciones entre vecinos. Estos Nuevos planteamientos acontecieron modelo para arquitectos en Barcelona como el equipo López Íñigo Giráldez Subias, Barba Corsini o Francesc Mitjans, que en aquel momento introducían la arquitectura moderna en la ciudad. La tesis plantea el estudio de la operación Interbau y sus consecuencias como base testada a lo largo de cincuenta años para utilizarse como base para la innovación residencial. El marco normativo introducido durante el período posterior a Interbau ha restringido el campo para la investigación y la innovación del arquitecto. La reflexión sobre este estadio anterior, plantea una puerta abierta al replanteo de algunas de estas normativas que faciliten avanzar en el campo de la vivienda. / This thesis studies the influence of the Berlin exhibition in restoring modern architecture in Barcelona fifties. The reconsturction of the Hansa district of the German City was planned as the modelo c The City of Tomorrow. The most important architects of the Modern Movement as Alvar Aalto, Walter Gropius, Oscar Niemeyer, Le Corbusier, Arne Jacobsen, Sepp Ruf, Egon Eiermann or Günther Gottwald projected new ideas in the residential field dealing with issues of flexibility, safety, standaritzation – prefabrication, the relationship with nature or neighborly relations. These new approaches bacame model for architects in Barcelona as the team López Íñigo Giráldez Subias, Barba Corsini and Francesc Mitjans, which at that time introduced modern architecture in the City. The thesis presents the study of the operation and its consequences tested over fifty years to be used as a basis for residential innovation. The regulatory framework introduced during the period after Interbau has restricted área for research and innovation architect. Reflection on this earlier stage, raises an open door to rethinking some of these rules to facilitate progress in the field of housing.

Durant les últimes tres dècades, les limitacions tecnològiques (com per exemple la capacitat dels dispositius d'emmagatzematge o l'ample de banda de les xarxes de comunicació) i les creixents demandes dels usuaris (estructures d'informació, volums de dades) han conduït l'evolució de les bases de dades distribuïdes. Des dels primers repositoris de dades per arxius plans que es van desenvolupar en la dècada dels vuitanta, s'han produït importants avenços en els algoritmes de control de concurrència, protocols de replicació i en la gestió de transaccions. No obstant això, els reptes moderns d'emmagatzematge de dades que plantegen el Big Data i el cloud computing—orientats a millorar la limitacions pel que fa a escalabilitat i elasticitat de les bases de dades estàtiques—estan empenyent als professionals a relaxar algunes propietats importants dels sistemes transaccionals clàssics, cosa que exclou a diverses aplicacions les quals no poden encaixar en aquesta estratègia degut a la seva alta dependència transaccional. El propòsit d'aquesta tesi és abordar dos reptes importants encara latents en el camp de les bases de dades distribuïdes: (1) les limitacions pel que fa a escalabilitat dels sistemes transaccionals i (2) el suport transaccional en repositoris d'emmagatzematge en el núvol. Analitzar les tècniques tradicionals de control de concurrència i de replicació, utilitzades per les bases de dades clàssiques per suportar transaccions, és fonamental per identificar les raons que fan que aquests sistemes degradin el seu rendiment quan el nombre de nodes i / o quantitat de dades creix. A més, aquest anàlisi està orientat a justificar el disseny dels repositoris en el núvol que deliberadament han deixat de banda el suport transaccional. Efectivament, apropar el paradigma de l'emmagatzematge en el núvol a les aplicacions que tenen una forta dependència en les transaccions és fonamental per a la seva adaptació als requeriments actuals pel que fa a volums de dades i models de negoci. Aquesta tesi comença amb la proposta d'un simulador de protocols per a bases de dades distribuïdes estàtiques, el qual serveix com a base per a la revisió i comparativa de rendiment dels protocols de control de concurrència i les tècniques de replicació existents. Pel que fa a la escalabilitat de les bases de dades i les transaccions, s'estudien els efectes que té executar diferents perfils de transacció sota diferents condicions. Aquesta anàlisi contínua amb una revisió dels repositoris d'emmagatzematge de dades en el núvol existents—que prometen encaixar en entorns dinàmics que requereixen alta escalabilitat i disponibilitat—, el qual permet avaluar els paràmetres i característiques que aquests sistemes han sacrificat per tal de complir les necessitats actuals pel que fa a emmagatzematge de dades a gran escala. Per explorar les possibilitats que ofereix el paradigma del cloud computing en un escenari real, es presenta el desenvolupament d'una arquitectura d'emmagatzematge de dades inspirada en el cloud computing la qual s’utilitza per emmagatzemar la informació generada en les Smart Grids. Concretament, es combinen les tècniques de replicació en bases de dades transaccionals i la propagació epidèmica amb els principis de disseny usats per construir els repositoris de dades en el núvol. Les lliçons recollides en l'estudi dels protocols de replicació i control de concurrència en el simulador de base de dades, juntament amb les experiències derivades del desenvolupament del repositori de dades per a les Smart Grids, desemboquen en el que hem batejat com Epidemia: una infraestructura d'emmagatzematge per Big Data concebuda per proporcionar suport transaccional en el núvol. A més d'heretar els beneficis dels repositoris en el núvol en quant a escalabilitat, Epidemia inclou una capa de gestió de transaccions que reenvia les transaccions dels clients a un conjunt jeràrquic de particions de dades, cosa que permet al sistema oferir diferents nivells de consistència i adaptar elàsticament la seva configuració a noves demandes de càrrega de treball. Finalment, els resultats experimentals posen de manifest la viabilitat de la nostra contribució i encoratgen als professionals a continuar treballant en aquesta àrea. / Durante las últimas tres décadas, las limitaciones tecnológicas (por ejemplo la capacidad de los dispositivos de almacenamiento o el ancho de banda de las redes de comunicación) y las crecientes demandas de los usuarios (estructuras de información, volúmenes de datos) han conducido la evolución de las bases de datos distribuidas. Desde los primeros repositorios de datos para archivos planos que se desarrollaron en la década de los ochenta, se han producido importantes avances en los algoritmos de control de concurrencia, protocolos de replicación y en la gestión de transacciones. Sin embargo, los retos modernos de almacenamiento de datos que plantean el Big Data y el cloud computing—orientados a mejorar la limitaciones en cuanto a escalabilidad y elasticidad de las bases de datos estáticas—están empujando a los profesionales a relajar algunas propiedades importantes de los sistemas transaccionales clásicos, lo que excluye a varias aplicaciones las cuales no pueden encajar en esta estrategia debido a su alta dependencia transaccional. El propósito de esta tesis es abordar dos retos importantes todavía latentes en el campo de las bases de datos distribuidas: (1) las limitaciones en cuanto a escalabilidad de los sistemas transaccionales y (2) el soporte transaccional en repositorios de almacenamiento en la nube. Analizar las técnicas tradicionales de control de concurrencia y de replicación, utilizadas por las bases de datos clásicas para soportar transacciones, es fundamental para identificar las razones que hacen que estos sistemas degraden su rendimiento cuando el número de nodos y/o cantidad de datos crece. Además, este análisis está orientado a justificar el diseño de los repositorios en la nube que deliberadamente han dejado de lado el soporte transaccional. Efectivamente, acercar el paradigma del almacenamiento en la nube a las aplicaciones que tienen una fuerte dependencia en las transacciones es crucial para su adaptación a los requerimientos actuales en cuanto a volúmenes de datos y modelos de negocio. Esta tesis empieza con la propuesta de un simulador de protocolos para bases de datos distribuidas estáticas, el cual sirve como base para la revisión y comparativa de rendimiento de los protocolos de control de concurrencia y las técnicas de replicación existentes. En cuanto a la escalabilidad de las bases de datos y las transacciones, se estudian los efectos que tiene ejecutar distintos perfiles de transacción bajo diferentes condiciones. Este análisis continua con una revisión de los repositorios de almacenamiento en la nube existentes—que prometen encajar en entornos dinámicos que requieren alta escalabilidad y disponibilidad—, el cual permite evaluar los parámetros y características que estos sistemas han sacrificado con el fin de cumplir las necesidades actuales en cuanto a almacenamiento de datos a gran escala. Para explorar las posibilidades que ofrece el paradigma del cloud computing en un escenario real, se presenta el desarrollo de una arquitectura de almacenamiento de datos inspirada en el cloud computing para almacenar la información generada en las Smart Grids. Concretamente, se combinan las técnicas de replicación en bases de datos transaccionales y la propagación epidémica con los principios de diseño usados para construir los repositorios de datos en la nube. Las lecciones recogidas en el estudio de los protocolos de replicación y control de concurrencia en el simulador de base de datos, junto con las experiencias derivadas del desarrollo del repositorio de datos para las Smart Grids, desembocan en lo que hemos acuñado como Epidemia: una infraestructura de almacenamiento para Big Data concebida para proporcionar soporte transaccional en la nube. Además de heredar los beneficios de los repositorios en la nube altamente en cuanto a escalabilidad, Epidemia incluye una capa de gestión de transacciones que reenvía las transacciones de los clientes a un conjunto jerárquico de particiones de datos, lo que permite al sistema ofrecer distintos niveles de consistencia y adaptar elásticamente su configuración a nuevas demandas cargas de trabajo. Por último, los resultados experimentales ponen de manifiesto la viabilidad de nuestra contribución y alientan a los profesionales a continuar trabajando en esta área. / Over the past three decades, technology constraints (e.g., capacity of storage devices, communication networks bandwidth) and an ever-increasing set of user demands (e.g., information structures, data volumes) have driven the evolution of distributed databases. Since flat-file data repositories developed in the early eighties, there have been important advances in concurrency control algorithms, replication protocols, and transactions management. However, modern concerns in data storage posed by Big Data and cloud computing—related to overcome the scalability and elasticity limitations of classic databases—are pushing practitioners to relax some important properties featured by transactions, which excludes several applications that are unable to fit in this strategy due to their intrinsic transactional nature. The purpose of this thesis is to address two important challenges still latent in distributed databases: (1) the scalability limitations of transactional databases and (2) providing transactional support on cloud-based storage repositories. Analyzing the traditional concurrency control and replication techniques, used by classic databases to support transactions, is critical to identify the reasons that make these systems degrade their throughput when the number of nodes and/or amount of data rockets. Besides, this analysis is devoted to justify the design rationale behind cloud repositories in which transactions have been generally neglected. Furthermore, enabling applications which are strongly dependent on transactions to take advantage of the cloud storage paradigm is crucial for their adaptation to current data demands and business models. This dissertation starts by proposing a custom protocol simulator for static distributed databases, which serves as a basis for revising and comparing the performance of existing concurrency control protocols and replication techniques. As this thesis is especially concerned with transactions, the effects on the database scalability of different transaction profiles under different conditions are studied. This analysis is followed by a review of existing cloud storage repositories—that claim to be highly dynamic, scalable, and available—, which leads to an evaluation of the parameters and features that these systems have sacrificed in order to meet current large-scale data storage demands. To further explore the possibilities of the cloud computing paradigm in a real-world scenario, a cloud-inspired approach to store data from Smart Grids is presented. More specifically, the proposed architecture combines classic database replication techniques and epidemic updates propagation with the design principles of cloud-based storage. The key insights collected when prototyping the replication and concurrency control protocols at the database simulator, together with the experiences derived from building a large-scale storage repository for Smart Grids, are wrapped up into what we have coined as Epidemia: a storage infrastructure conceived to provide transactional support on the cloud. In addition to inheriting the benefits of highly-scalable cloud repositories, Epidemia includes a transaction management layer that forwards client transactions to a hierarchical set of data partitions, which allows the system to offer different consistency levels and elastically adapt its configuration to incoming workloads. Finally, experimental results highlight the feasibility of our contribution and encourage practitioners to further research in this area.

Recentment, les simulacions tridimensionals per ordinador han esdevingut bastant populars per modelar l’acústica del tracte vocal. Aquestes són capaces de superar algunes de les limitacions clàssiques de les tècniques unidimensionals i permeten incloure tots els detalls de la geometria del tracte vocal, millorant d’aquesta manera la qualitat dels sons generats. El mètode dels elements finits (FEM) és probablement l’aproximació més indicada per resoldre les equacions subjacents de la veu. En la primera part de la tesi s’aborda el problema de generació de vocals. S’utilitza FEM per resoldre l’equació d’ones per a la pressió acústica, la qual es combina amb una capa perfectament adaptada (PML) per tal de considerar condicions de radiació en camp lliure. Això permet la simulació d’ones acústiques propagant-se a través del tracte vocal i emanant de l’obertura de la boca. L’aproximació FEM proposada es valida després mitjançant experiments realitzats en rèpliques simplificades del tracte vocal. A continuació s’adapta el mètode de la funció de transferència entre dos micròfons per tal de calcular impedàncies del tracte vocal. Aquest s’utilitza a posteriori per a analitzar els efectes de radiació en vocals que comporten simplificacions del cap humà. Finalment, es proposa realitzar simulacions en dues dimensions (2D) basades en un procés d’ajust que permet a tractes vocals 2D imitar en gran mesura l’acústica de tractes vocals 3D, aconseguint un molt bon balanç entre cost computacional i qualitat de la veu. En la segona part de la tesi es generen diftongs. Per a aquesta finalitat es desenvolupa un esquema estabilitzat d’elements finits que resol l’equació d’ones en forma mixta expressada en un marc Lagrangià-Eulerià Arbitrari (ALE). Es produeixen diftongs tant usant tractes vocals mòbils 3D com ara tractes vocals 2D. L’enfocament proposat per a vocals i diftongs permet no només visualitzar ones propagant-se a través del tracte vocal sinó també escoltar-ne els corresponents sons generats. / Recientemente, las simulaciones tridimensionales por ordenador han resultado bastante populares para modelar la acústica del tracto vocal. Éstas son capaces de superar algunas de las limitaciones clásicas de las técnicas unidimensionales y permiten incluir todos los detalles de la geometría del tracto vocal, mejorando de esta manera la calidad de los sonidos generados. El método de los elementos finitos (FEM) es probablemente la aproximación más indicada para resolver las ecuaciones subyacentes de la voz. En la primera parte de la tesis se aborda el problema de generación de vocales. Se utiliza FEM para resolver la ecuación de ondas para la presión acústica, la cual se combina con una capa perfectamente adaptada (PML) para considerar condiciones de radiación en campo libre. Esto permite la simulación de ondas acústicas propagándose a través del tracto vocal y emanando de la obertura de la boca. La aproximación FEM propuesta se valida después mediante experimentos realizados en réplicas simplificadas del tracto vocal. A continuación se adapta el método de la función de transferencia entre dos micrófonos para calcular impedancias del tracto vocal. Éste se utiliza a posteriori para analizar los efectos de radiación en vocales que conllevan simplificaciones de la cabeza humana. Finalmente, se propone realizar simulaciones en dos dimensiones (2D) basadas en un proceso de ajuste que permite a tractos vocales 2D imitar en gran medida la acústica de tractos vocales 3D, consiguiendo un muy buen balance entre coste computacional y calidad de la voz. En la segunda parte de la tesis se generan diptongos. Per a esta finalidad se desarrolla un esquema estabilizado de elementos finitos que resuelve la ecuación de ondas en forma mixta expresada en un marco Lagrangiano-Euleriano Arbitrario (ALE). Se produce diptongos tanto usando tractos vocales móviles 3D como tractos vocales 2D. El enfoque propuesto para vocales y diptongos permite no solo visualizar ondas propagándose a través del tracto vocal sino que también escuchar los correspondientes sonidos generados. / In recent times, three-dimensional computer simulations have become quite popular to model the acoustics of the vocal tract. They can overcome some of the classical limitations of one-dimensional techniques and include all intricate details of the vocal tract geometry, greatly improving the quality of the generated sounds. The finite element method (FEM) is probably the most appropriate approach for solving the underlying equations of voice. In the first part of this thesis the problem of vowel production is addressed. FEM is used to solve the wave equation for the acoustic pressure combined with a Perfectly Matched Layer (PML) to account for free-field radiation conditions. This allows the simulation of acoustic waves propagating through the vocal tract and emanating from the mouth aperture. The proposed FEM approach is then validated against experiments performed with simplified vocal tract replicas. Following is an adaptation of a two-microphone transfer function method to compute vocal tract impedances, which becomes later used to analyze the radiation effects of human head simplifications on vowels. Finally, it is proposed to perform two-dimensional (2D) simulations based on a tuning process that allows 2D vocal tracts to mimic the acoustics of 3D vocal tracts, to a large extent. This results in a very good balance between computational cost and voice quality. In the second part of the thesis diphthong sounds are generated. A stabilized finite element scheme for the mixed wave equation in an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) framework is derived for that purpose. Diphthongs are produced using both, 3D moving vocal tracts as well as 2D tuned vocal tracts. The proposed approach for vowels and diphthongs allows not only to visualize waves propagating within the vocal tract but also to listen to the corresponding generated sounds.

La comunicació per rebot ionosfèric en la banda d’HF es presenta com una bona candidata en l’establiment de trucades i transmissió de dades per aplicacions militars, països en vies de desenvolupament, catàstrofes naturals o com a sistema de backup gràcies a la senzillesa de desplegament del sistema i al baix cost que suposa. Els estàndars actuals de comunicacions HF defineixen bit rates entre 75 i 12.800 bps, depenent de les condicions del canal, usant un ample de banda de 3 kHz. Els ultims avanços inclouen funcionalitats d’Automatic Link Establishment (ALE) i Automatic Repeat Request (ARQ), permitint establir l’enllaç de comunicació i solicitant la retransmissió de dades quan un paquet s’hagi perdut de manera automàtica, sense la necessitat de que l’usuari sigui un tècnic expert. En aquest projecte s’han definit dos objectius científics: i) estudiar la variabilitat d’aquest canal ionosfèric HF durant un cicle solar complet i ii) proposar una nova capa física adaptada a aquest canal. Aquesta tecnologia s’utilitza com a sistema de transmissió de les dades dels sensors instal·lats en la Antarctic Station Juan Carlos I (ASJI) per la comunitat científica desplaçada a l'illa i Cambrils (Espanya), establint un ràdioenllaç unidireccional de 12.760 km. El sistema implementat és de molt baixa potència, 200 W, utilitzant un senzill monopol en transmissió a causa de les restriccions mediambientals imposades pel tractat antàrtic. S’han revisat els distints estàndards d’HF per poder desplegar aquest ràdioenllaç, no obstant això, cap d’ells compleix amb el baix nivell de SNR observat. Per tant, s’ha de dissenyar un nou esquema de modulació per poder establir la comunicació. Aquesta tesi aplica els sondejos de banda estreta i banda ampla per a l'estudi de la variabilitat del canal, aplicant-los a la campanya 2013-2014 i obtenint els resultats d’aquesta per mantenir la sèrie històrica. Per a la proposta de capa física, s'han estudiat tècniques de modulació multi-carrier i d’espectre eixamplat, a partir de resultats previs, i s’analitzen i proven diverses tècniques de single carrier. Finalment, s’han definit dos propostes de trama de capa física per utilitzar-les en condicions de canal pobre (HRM - High Robustness Mode) i moderado (HTM - High Throughput Mode). / La comunicación por rebote ionosférico en la banda de HF se presenta como un buen candidato en el establecimiento de llamadas y transmisión de datos en aplicaciones militares, países en vías de desarrollo, catástrofes naturales o como sistema de backup gracias a la sencillez del despliegue del sistema y al bajo coste que supone. Los estándares actuales de comunicaciones HF definen bit rates entre 75 y 12.800 bps, dependiendo de las condiciones del canal, empleando un ancho de banda de 3 kHz. Los últimos avances incluyen funcionalidades de Automatic Link Establishment (ALE) y Automatic Repeat Request (ARQ), permitiendo establecer el enlace de comunicación y solicitando la retransmisión de datos cuando un paquete se haya perdido de manera automática, sin la necesidad de que el usuario sea un técnico experto. En este proyecto se han definido dos objetivos científicos: i) estudiar la variabilidad de este canal ionosférico HF durante un ciclo solar completo y ii) proponer una nueva capa física adaptada a este canal. Esta tecnología se emplea como sistema de transmisión de los datos de los sensores instalados en la Antarctic Station Juan Carlos I (ASJI) por la comunidad científica desplazada a la isla y Cambrils (España), estableciendo un radio enlace unidireccional de 12.760km. El sistema implementado es de muy baja potencia, 200 W, empleando un sencillo monopolo en transmisión debido a las restricciones medioambientales impuestas por el tratado antártico. Se han revisado los distintos estándares de HF para poder desplegar este radio-enlace, sin embargo, ninguno de ellos cumple con los bajos niveles de SNR observados. Por lo tanto, se debe diseñar un nuevo esquema de modulación para poder establecer la comunicación. Esta tesis aplica los sondeos de banda estrecha y banda ancha para el estudio de la variabilidad del canal, aplicándolos a la campaña 2013-2014 y obteniendo los resultados de ésta para mantener la serie histórica. Para la propuesta de capa física, se estudian técnicas de modulación multi-carrier y de espectro ensanchado, a partir de resultados previos, y se analizan y prueban diversas técnicas de single carrier. Finalmente, se han definido dos propuestas de trama de capa física para emplear en condiciones de canal pobre (HRM - High Robustness Mode) y moderado (HTM - High Throughput Mode). / Ionospheric communication in the HF band is presented as a candidate in call establishment and data transmission in military applications, developing countries and natural disasters, or as a backup system due to the simplicity of the system deployment and the low cost involved. Current HF communications standards define bit rates between 75 and 12,800 bps, depending on channel conditions, using a bandwidth of 3 kHz. Recent advances include Automatic Link Establishment (ALE) and Automatic Repeat Request (ARQ) features, allowing establishing the communication link and requesting retransmission of data automatically when a packet is lost, without expert technical requirements. In this project, we have defined two scientific objectives: i) to study the variability of the ionospheric HF channel during a complete solar cycle, and ii) propose a new physical layer adapted to this channel performance. This technology is used by the scientific community in the island as a data transmission system from the sensors installed in the Antarctic Station Juan Carlos I (ASJI) to Cambrils (Spain). Establishing a unidirectional link of 12.760 km. The implemented system has low power transmission requirements, 200 W, and uses a simple monopole due to environmental restrictions imposed by the Antarctic Treaty. We reviewed the various standards to deploy this HF radio link, however, none of them meet the low SNR observed in the channel. Therefore, we must design a new modulation scheme to establish a communication channel between Antarctica and Spain. This thesis applies narrowband and wideband sounding to study the variability of the channel performance. Both techniques have been applied to the 2013-2014 campaign data obtaining the results to maintain the historical series. To propose the physical layer, multi-carrier and spread spectrum modulation techniques had been previously studied, and new single carrier techniques has been analyzed and tested. Finally, two physical layer proposals have been defined to be used with poor channel conditions (HRM - High Robustness Mode) and moderate channel conditions (HTM - High Throughput Mode).

This thesis is framed within the field of 3D Character Animation. Virtual characters are used in many Human Computer Interaction applications such as video games and serious games. Within these virtual worlds they move and act in similar ways to humans controlled by users through some form of interface or by artificial intelligence. This work addresses the challenges of developing smoother movements and more natural behaviors driving motions in real-time, intuitively, and accurately. The interaction between virtual characters and intelligent objects will also be explored. With these subjects researched the work will contribute to creating more responsive, expressive, and tangible virtual characters. The navigation within virtual worlds uses locomotion such as walking, running, etc. To achieve maximum realism, actors' movements are captured and used to animate virtual characters. This is the philosophy of motion graphs: a structure that embeds movements where the continuous motion stream is generated from concatenating motion pieces. However, locomotion synthesis, using motion graphs, involves a tradeoff between the number of possible transitions between different kinds of locomotion, and the quality of these, meaning smooth transition between poses. To overcome this drawback, we propose the method of progressive transitions using Body Part Motion Graphs (BPMGs). This method deals with partial movements, and generates specific, synchronized transitions for each body part (group of joints) within a window of time. Therefore, the connectivity within the system is not linked to the similarity between global poses allowing us to find more and better quality transition points while increasing the speed of response and execution of these transitions in contrast to standard motion graphs method. Secondly, beyond getting faster transitions and smoother movements, virtual characters also interact with each other and with users by speaking. This interaction requires the creation of appropriate gestures according to the voice that they reproduced. Gestures are the nonverbal language that accompanies voiced language. The credibility of virtual characters when speaking is linked to the naturalness of their movements in sync with the voice in speech and intonation. Consequently, we analyzed the relationship between gestures, speech, and the performed gestures according to that speech. We defined intensity indicators for both gestures (GSI, Gesture Strength Indicator) and speech (PSI, Pitch Strength Indicator). We studied the relationship in time and intensity of these cues in order to establish synchronicity and intensity rules. Later we adapted the mentioned rules to select the appropriate gestures to the speech input (tagged text from speech signal) in the Gesture Motion Graph (GMG). The evaluation of resulting animations shows the importance of relating the intensity of speech and gestures to generate believable animations beyond time synchronization. Subsequently, we present a system that leads automatic generation of gestures and facial animation from a speech signal: BodySpeech. This system also includes animation improvements such as: increased use of data input, more flexible time synchronization, and new features like editing style of output animations. In addition, facial animation also takes into account speech intonation. Finally, we have moved virtual characters from virtual environments to the physical world in order to explore their interaction possibilities with real objects. To this end, we present AvatARs, virtual characters that have tangible representation and are integrated into reality through augmented reality apps on mobile devices. Users choose a physical object to manipulate in order to control the animation. They can select and configure the animation, which serves as a support for the virtual character represented. Then, we explored the interaction of AvatARs with intelligent physical objects like the Pleo social robot. Pleo is used to assist hospitalized children in therapy or simply for playing. Despite its benefits, there is a lack of emotional relationship and interaction between the children and Pleo which makes children lose interest eventually. This is why we have created a mixed reality scenario where Vleo (AvatAR as Pleo, virtual element) and Pleo (real element) interact naturally. This scenario has been tested and the results conclude that AvatARs enhances children's motivation to play with Pleo, opening a new horizon in the interaction between virtual characters and robots. / Aquesta tesi s'emmarca dins del món de l'animació de personatges virtuals tridimensionals. Els personatges virtuals s'utilitzen en moltes aplicacions d'interacció home màquina, com els videojocs o els serious games, on es mouen i actuen de forma similar als humans dins de mons virtuals, i on són controlats pels usuaris per mitjà d'alguna interfície, o d'altra manera per sistemes intel·ligents. Reptes com aconseguir moviments fluids i comportament natural, controlar en temps real el moviment de manera intuitiva i precisa, i inclús explorar la interacció dels personatges virtuals amb elements físics intel·ligents; són els que es treballen a continuació amb l'objectiu de contribuir en la generació de personatges virtuals responsius, expressius i tangibles. La navegació dins dels mons virtuals fa ús de locomocions com caminar, córrer, etc. Per tal d'aconseguir el màxim de realisme, es capturen i reutilitzen moviments d'actors per animar els personatges virtuals. Així funcionen els motion graphs, una estructura que encapsula moviments i per mitjà de cerques dins d'aquesta, els concatena creant un flux continu. La síntesi de locomocions usant els motion graphs comporta un compromís entre el número de transicions entre les diferents locomocions, i la qualitat d'aquestes (similitud entre les postures a connectar). Per superar aquest inconvenient, proposem el mètode transicions progressives usant Body Part Motion Graphs (BPMGs). Aquest mètode tracta els moviments de manera parcial, i genera transicions específiques i sincronitzades per cada part del cos (grup d'articulacions) dins d'una finestra temporal. Per tant, la conectivitat del sistema no està lligada a la similitud de postures globals, permetent trobar més punts de transició i de més qualitat, i sobretot incrementant la rapidesa en resposta i execució de les transicions respecte als motion graphs estàndards. En segon lloc, més enllà d'aconseguir transicions ràpides i moviments fluids, els personatges virtuals també interaccionen entre ells i amb els usuaris parlant, creant la necessitat de generar moviments apropiats a la veu que reprodueixen. Els gestos formen part del llenguatge no verbal que acostuma a acompanyar a la veu. La credibilitat dels personatges virtuals parlants està lligada a la naturalitat dels seus moviments i a la concordança que aquests tenen amb la veu, sobretot amb l'entonació d'aquesta. Així doncs, hem realitzat l'anàlisi de la relació entre els gestos i la veu, i la conseqüent generació de gestos d'acord a la veu. S'han definit indicadors d'intensitat tant per gestos (GSI, Gesture Strength Indicator) com per la veu (PSI, Pitch Strength Indicator), i s'ha estudiat la relació entre la temporalitat i la intensitat de les dues senyals per establir unes normes de sincronia temporal i d'intensitat. Més endavant es presenta el Gesture Motion Graph (GMG), que selecciona gestos adients a la veu d'entrada (text anotat a partir de la senyal de veu) i les regles esmentades. L'avaluació de les animaciones resultants demostra la importància de relacionar la intensitat per generar animacions cre\"{ibles, més enllà de la sincronització temporal. Posteriorment, presentem un sistema de generació automàtica de gestos i animació facial a partir d'una senyal de veu: BodySpeech. Aquest sistema també inclou millores en l'animació, major reaprofitament de les dades d'entrada i sincronització més flexible, i noves funcionalitats com l'edició de l'estil les animacions de sortida. A més, l'animació facial també té en compte l'entonació de la veu. Finalment, s'han traslladat els personatges virtuals dels entorns virtuals al món físic per tal d'explorar les possibilitats d'interacció amb objectes reals. Per aquest fi, presentem els AvatARs, personatges virtuals que tenen representació tangible i que es visualitzen integrats en la realitat a través d'un dispositiu mòbil gràcies a la realitat augmentada. El control de l'animació es duu a terme per mitjà d'un objecte físic que l'usuari manipula, seleccionant i parametritzant les animacions, i que al mateix temps serveix com a suport per a la representació del personatge virtual. Posteriorment, s'ha explorat la interacció dels AvatARs amb objectes físics intel·ligents com el robot social Pleo. El Pleo s'utilitza per a assistir a nens hospitalitzats en teràpia o simplement per jugar. Tot i els seus beneficis, hi ha una manca de relació emocional i interacció entre els nens i el Pleo que amb el temps fa que els nens perdin l'interès en ell. Així doncs, hem creat un escenari d'interacció mixt on el Vleo (un AvatAR en forma de Pleo; element virtual) i el Pleo (element real) interactuen de manera natural. Aquest escenari s'ha testejat i els resultats conclouen que els AvatARs milloren la motivació per jugar amb el Pleo, obrint un nou horitzó en la interacció dels personatges virtuals amb robots. / Esta tesis se enmarca dentro del mundo de la animación de personajes virtuales tridimensionales. Los personajes virtuales se utilizan en muchas aplicaciones de interacción hombre máquina, como los videojuegos y los serious games, donde dentro de mundo virtuales se mueven y actúan de manera similar a los humanos, y son controlados por usuarios por mediante de alguna interfaz, o de otro modo, por sistemas inteligentes. Retos como conseguir movimientos fluidos y comportamiento natural, controlar en tiempo real el movimiento de manera intuitiva y precisa, y incluso explorar la interacción de los personajes virtuales con elementos físicos inteligentes; son los que se trabajan a continuación con el objetivo de contribuir en la generación de personajes virtuales responsivos, expresivos y tangibles. La navegación dentro de los mundos virtuales hace uso de locomociones como andar, correr, etc. Para conseguir el máximo realismo, se capturan y reutilizan movimientos de actores para animar los personajes virtuales. Así funcionan los motion graphs, una estructura que encapsula movimientos y que por mediante búsquedas en ella, los concatena creando un flujo contínuo. La síntesi de locomociones usando los motion graphs comporta un compromiso entre el número de transiciones entre las distintas locomociones, y la calidad de estas (similitud entre las posturas a conectar). Para superar este inconveniente, proponemos el método transiciones progresivas usando Body Part Motion Graphs (BPMGs). Este método trata los movimientos de manera parcial, y genera transiciones específicas y sincronizadas para cada parte del cuerpo (grupo de articulaciones) dentro de una ventana temporal. Por lo tanto, la conectividad del sistema no está vinculada a la similitud de posturas globales, permitiendo encontrar más puntos de transición y de más calidad, incrementando la rapidez en respuesta y ejecución de las transiciones respeto a los motion graphs estándards. En segundo lugar, más allá de conseguir transiciones rápidas y movimientos fluídos, los personajes virtuales también interaccionan entre ellos y con los usuarios hablando, creando la necesidad de generar movimientos apropiados a la voz que reproducen. Los gestos forman parte del lenguaje no verbal que acostumbra a acompañar a la voz. La credibilidad de los personajes virtuales parlantes está vinculada a la naturalidad de sus movimientos y a la concordancia que estos tienen con la voz, sobretodo con la entonación de esta. Así pues, hemos realizado el análisis de la relación entre los gestos y la voz, y la consecuente generación de gestos de acuerdo a la voz. Se han definido indicadores de intensidad tanto para gestos (GSI, Gesture Strength Indicator) como para la voz (PSI, Pitch Strength Indicator), y se ha estudiado la relación temporal y de intensidad para establecer unas reglas de sincronía temporal y de intensidad. Más adelante se presenta el Gesture Motion Graph (GMG), que selecciona gestos adientes a la voz de entrada (texto etiquetado a partir de la señal de voz) y las normas mencionadas. La evaluación de las animaciones resultantes demuestra la importancia de relacionar la intensidad para generar animaciones creíbles, más allá de la sincronización temporal. Posteriormente, presentamos un sistema de generación automática de gestos y animación facial a partir de una señal de voz: BodySpeech. Este sistema también incluye mejoras en la animación, como un mayor aprovechamiento de los datos de entrada y una sincronización más flexible, y nuevas funcionalidades como la edición del estilo de las animaciones de salida. Además, la animación facial también tiene en cuenta la entonación de la voz. Finalmente, se han trasladado los personajes virtuales de los entornos virtuales al mundo físico para explorar las posibilidades de interacción con objetos reales. Para este fin, presentamos los AvatARs, personajes virtuales que tienen representación tangible y que se visualizan integrados en la realidad a través de un dispositivo móvil gracias a la realidad aumentada. El control de la animación se lleva a cabo mediante un objeto físico que el usuario manipula, seleccionando y configurando las animaciones, y que a su vez sirve como soporte para la representación del personaje. Posteriormente, se ha explorado la interacción de los AvatARs con objetos físicos inteligentes como el robot Pleo. Pleo se utiliza para asistir a niños en terapia o simplemente para jugar. Todo y sus beneficios, hay una falta de relación emocional y interacción entre los niños y Pleo que con el tiempo hace que los niños pierdan el interés. Así pues, hemos creado un escenario de interacción mixto donde Vleo (AvatAR en forma de Pleo; virtual) y Pleo (real) interactúan de manera natural. Este escenario se ha testeado y los resultados concluyen que los AvatARs mejoran la motivación para jugar con Pleo, abriendo un nuevo horizonte en la interacción de los personajes virtuales con robots.

Aquesta tesi s'ha dut a terme dins del Grup en de Tecnologies Mèdia (GTM) de l'Escola d'Enginyeria i Arquitectura la Salle. El grup te una llarga trajectòria dins del cap de la síntesi de veu i fins i tot disposa d'un sistema propi de síntesi per concatenació d'unitats (US-TTS) que permet sintetitzar diferents estils expressius usant múltiples corpus. De forma que per a realitzar una síntesi agressiva, el sistema usa el corpus de l'estil agressiu, i per a realitzar una síntesi sensual, usa el corpus de l'estil corresponent. Aquesta tesi pretén proposar modificacions del esquema del US-TTS que permetin millorar la flexibilitat del sistema per sintetitzar múltiples expressivitats usant només un únic corpus d'estil neutre. L'enfoc seguit en aquesta tesi es basa en l'ús de tècniques de processament digital del senyal (DSP) per aplicar modificacions de senyal a la veu sintetitzada per tal que aquesta expressi l'estil de parla desitjat. Per tal de dur a terme aquestes modificacions de senyal s'han usat els models harmònic més soroll per la seva flexibilitat a l'hora de realitzar modificacions de senyal. La qualitat de la veu (VoQ) juga un paper important en els diferents estils expressius. És per això que es va estudiar la síntesi de diferents emocions mitjançant la modificació de paràmetres de VoQ de baix nivell. D'aquest estudi es van identificar un conjunt de limitacions que van donar lloc als objectius d'aquesta tesi, entre ells el trobar un paràmetre amb gran impacte sobre els estils expressius. Per aquest fet l'esforç vocal (VE) es va escollir per el seu paper important en la parla expressiva. Primer es va estudiar la possibilitat de transferir l'VE entre dues realitzacions amb diferent VE de la mateixa paraula basant-se en la tècnica de predicció lineal adaptativa del filtre de pre-èmfasi (APLP). La proposta va permetre transferir l'VE correctament però presentava limitacions per a poder generar nivells intermitjos d'VE. Amb la finalitat de millorar la flexibilitat i control de l'VE expressat a la veu sintetitzada, es va proposar un nou model d'VE basat en polinomis lineals. Aquesta proposta va permetre transferir l'VE entre dues paraules qualsevols i sintetitzar nous nivells d'VE diferents dels disponibles al corpus. Aquesta flexibilitat esta alineada amb l'objectiu general d'aquesta tesi, permetre als sistemes US-TTS sintetitzar diferents estils expressius a partir d'un únic corpus d'estil neutre. La proposta realitzada també inclou un paràmetre que permet controlar fàcilment el nivell d'VE sintetitzat. Això obre moltes possibilitats per controlar fàcilment el procés de síntesi tal i com es va fer al projecte CreaVeu usant interfícies gràfiques simples i intuïtives, també realitzat dins del grup GTM. Aquesta memòria conclou presentant el treball realitzat en aquesta tesi i amb una proposta de modificació de l'esquema d'un sistema US-TTS per incloure els blocs de DSP desenvolupats en aquesta tesi que permetin al sistema sintetitzar múltiple nivells d'VE a partir d'un corpus d'estil neutre. Això obre moltes possibilitats per generar interfícies d'usuari que permetin controlar fàcilment el procés de síntesi, tal i com es va fer al projecte CreaVeu, també realitzat dins del grup GTM. Aquesta memòria conclou presentant el treball realitzat en aquesta tesi i amb una proposta de modificació de l'esquema del sistema US-TTS per incloure els blocs de DSP desenvolupats en aquesta tesi que permetin al sistema sintetitzar múltiple nivells d'VE a partir d'un corpus d'estil neutre. / Esta tesis se llevó a cabo en el Grup en Tecnologies Mèdia de la Escuela de Ingeniería y Arquitectura la Salle. El grupo lleva una larga trayectoria dentro del campo de la síntesis de voz y cuenta con su propio sistema de síntesis por concatenación de unidades (US-TTS). El sistema permite sintetizar múltiples estilos expresivos mediante el uso de corpus específicos para cada estilo expresivo. De este modo, para realizar una síntesis agresiva, el sistema usa el corpus de este estilo, y para un estilo sensual, usa otro corpus específico para ese estilo. La presente tesis aborda el problema con un enfoque distinto proponiendo cambios en el esquema del sistema con el fin de mejorar la flexibilidad para sintetizar múltiples estilos expresivos a partir de un único corpus de estilo de habla neutro. El planteamiento seguido en esta tesis esta basado en el uso de técnicas de procesamiento de señales (DSP) para llevar a cabo modificaciones del señal de voz para que este exprese el estilo de habla deseado. Para llevar acabo las modificaciones de la señal de voz se han usado los modelos harmónico más ruido (HNM) por su flexibilidad para efectuar modificaciones de señales. La cualidad de la voz (VoQ) juega un papel importante en diferentes estilos expresivos. Por ello se exploró la síntesis expresiva basada en modificaciones de parámetros de bajo nivel de la VoQ. Durante este estudio se detectaron diferentes problemas que dieron pié a los objetivos planteados en esta tesis, entre ellos el encontrar un único parámetro con fuerte influencia en la expresividad. El parámetro seleccionado fue el esfuerzo vocal (VE) por su importante papel a la hora de expresar diferentes emociones. Las primeras pruebas se realizaron con el fin de transferir el VE entre dos realizaciones con diferente grado de VE de la misma palabra usando una metodología basada en un proceso filtrado de pre-émfasis adaptativo con coeficientes de predicción lineales (APLP). Esta primera aproximación logró transferir el nivel de VE entre dos realizaciones de la misma palabra, sin embargo el proceso presentaba limitaciones para generar niveles de esfuerzo vocal intermedios. A fin de mejorar la flexibilidad y el control del sistema para expresar diferentes niveles de VE, se planteó un nuevo modelo de VE basado en polinomios lineales. Este modelo permitió transferir el VE entre dos palabras diferentes e incluso generar nuevos niveles no presentes en el corpus usado para la síntesis. Esta flexibilidad está alineada con el objetivo general de esta tesis de permitir a un sistema US-TTS expresar múltiples estilos de habla expresivos a partir de un único corpus de estilo neutro. Además, la metodología propuesta incorpora un parámetro que permite de forma sencilla controlar el nivel de VE expresado en la voz sintetizada. Esto abre la posibilidad de controlar fácilmente el proceso de síntesis tal y como se hizo en el proyecto CreaVeu usando interfaces simples e intuitivas, también realizado dentro del grupo GTM. Esta memoria concluye con una revisión del trabajo realizado en esta tesis y con una propuesta de modificación de un esquema de US-TTS para expresar diferentes niveles de VE a partir de un único corpus neutro. / This thesis was conducted in the Grup en Tecnologies M`edia (GTM) from Escola d’Enginyeria i Arquitectura la Salle. The group has a long trajectory in the speech synthesis field and has developed their own Unit-Selection Text-To-Speech (US-TTS) which is able to convey multiple expressive styles using multiple expressive corpora, one for each expressive style. Thus, in order to convey aggressive speech, the US-TTS uses an aggressive corpus, whereas for a sensual speech style, the system uses a sensual corpus. Unlike that approach, this dissertation aims to present a new schema for enhancing the flexibility of the US-TTS system for performing multiple expressive styles using a single neutral corpus. The approach followed in this dissertation is based on applying Digital Signal Processing (DSP) techniques for carrying out speech modifications in order to synthesize the desired expressive style. For conducting the speech modifications the Harmonics plus Noise Model (HNM) was chosen for its flexibility in conducting signal modifications. Voice Quality (VoQ) has been proven to play an important role in different expressive styles. Thus, low-level VoQ acoustic parameters were explored for conveying multiple emotions. This raised several problems setting new objectives for the rest of the thesis, among them finding a single parameter with strong impact on the expressive style conveyed. Vocal Effort (VE) was selected for conducting expressive speech style modifications due to its salient role in expressive speech. The first approach working with VE was based on transferring VE between two parallel utterances based on the Adaptive Pre-emphasis Linear Prediction (APLP) technique. This approach allowed transferring VE but the model presented certain restrictions regarding its flexibility for generating new intermediate VE levels. Aiming to improve the flexibility and control of the conveyed VE, a new approach using polynomial model for modelling VE was presented. This model not only allowed transferring VE levels between two different utterances, but also allowed to generate other VE levels than those present in the speech corpus. This is aligned with the general goal of this thesis, allowing US-TTS systems to convey multiple expressive styles with a single neutral corpus. Moreover, the proposed methodology introduces a parameter for controlling the degree of VE in the synthesized speech signal. This opens new possibilities for controlling the synthesis process such as the one in the CreaVeu project using a simple and intuitive graphical interfaces, also conducted in the GTM group. The dissertation concludes with a review of the conducted work and a proposal for schema modifications within a US-TTS system for introducing the VE modification blocks designed in this dissertation.