Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09619.pdf: 5936704 bytes, checksum: a799cb7aade21da395953ba57cba7dcc (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Leonardo Cavalcante (leo.ocavalcante@gmail.com) on 2018-04-26T16:07:18Z No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 2172337 bytes, checksum: 610ecfccf9e2afc70327ee3d1dffb901 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T16:07:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 2172337 bytes, checksum: 610ecfccf9e2afc70327ee3d1dffb901 (MD5) Previous issue date: 2017-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Several species are inserted in the acoustic space due to a long evolutionary process. There is a negative allometric relation between body mass and acoustic frequencies, and this relationship can be optimized through signal-to-noise ratio, signal threshold or efficiency limits according to body size. Additionally, the acoustic competition can cause divergence in the use of the frequency expected by allometry, creating a structured acoustic space. The efficiency of propagation can push the vocalizations of the smaller species to a lower portion of the spectrum. To analyze the vocal allometry, we conducted type II linear regressions (Ranged Major Axis) with acoustic data of New World Parrots (Psittacidae – Arini), New World Doves (8 genera), woodcreepers (Dendrocolaptinae), tinamous (Tinamidae) and thrushes (25 species). To verify the existence of non-random patters in the use of the acoustic space, we used null model with Pianka overlap index. To test whether smaller species use lower frequencies than the expected by allometry, we used Wilcoxon Sign Rank. These were tested with acoustic data from a bird assembly of the Carajás National Forest. We used the dominant frequency (FDOM), the minimum fundamental frequency (FFMIN) and the maximum fundamental frequency (FFMAX). The allometric relation was found in parrots, doves, woodcreepeers and in the fundamental frequencies of tinamous. No structure was found in the use of acoustic frequencies. FDOM and FFMIN differed significantly from those expected by allometry, but both were higher than expected. Sound communication has been shaped by a long process of natural selection, through distinct evolutionary forces, each having a role in the acoustic signal. / A forma com que diversas espécies estão inseridas no espaço acústico é resultado de um longo processo evolutivo. Existe uma relação alométrica negativa entre a massa corporal e as frequências acústicas, podendo esta relação ser otimizada em função da relação sinal-ruído, da intensidade do sinal ou por limites de eficiência de acordo com o tamanho corporal. Adicionalmente, a competição acústica pode gerar divergência no uso da frequência esperada pela alometria fazendo com que ocorra uma estruturação do espaço acústico. Já a eficiência da propagação pode direcionar as vocalizações das espécies menores para a porção grave do espectro. Para analisar a alometria vocal conduzimos regressões lineares do tipo II (Ranged Major Axis) com dados acústicos de psitacídeos neotropicais (Psittacidae - tribo Arini), pombos neotropicais (8 gêneros), dendrocolaptídeos (Dendrocolaptinae), tinamídeos (Tinamidae) e turdídeos (25 espécies). Para verificar a existência de padrões não aleatórios no uso do espaço acústico, utilizamos modelo nulo com o índice de sobreposição de Pianka. Para testar se as espécies menores utilizam frequências mais graves, utilizamos Wilcoxon Sign Rank. Estes foram testados com dados acústicos de uma assembleia de aves da Floresta Nacional de Carajás. Utilizamos a frequência dominante (FDOM), a frequência fundamental mínima (FFMIN) e a frequência fundamental máxima (FFMAX). A relação alométrica foi encontrada em psitacídeos, pombos, dendrocolaptídeos e nas frequências fundamentais de tinamídeos. Não foi encontrada estruturação no uso das frequências acústicas. A FDOM e a FFMIN diferiram significantemente do esperado pela alometria, porém ambas foram mais agudas que o esperado. A comunicação sonora tem sido moldada por um longo processo de seleção natural, através de forças evolutivas distintas, cada uma tendo um papel no sinal acústico.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09619.pdf: 5936704 bytes, checksum: a799cb7aade21da395953ba57cba7dcc (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Na escola as crianças estão envolvidas em atividades nas quais predomina a fala dos professores e de seus colegas. Deste modo, uma acústica adequada nas salas de aula e uma relação sinal-ruído (S/R) favorável são vitais para todos os alunos. Para melhorar a relação S/R a fim de favorecer o reconhecimento da fala no ruído, várias estratégias são utilizadas, incluindo a indicação dos Sistemas de Frequência Modulada (FM). Diante de indicações de sistemas FM para uso em ambientes educacionais, este estudo teve como objetivo avaliar o impacto do sistema de campo livre digital para as habilidades relacionadas ao desempenho acadêmico de indivíduos com audição periférica normal e para a voz do professor. Participaram 20 crianças com média de idade de oito anos matriculadas no 3º ano do ensino fundamental, divididas igualmente em dois grupos (controle e experimental) e seu professor. O grupo experimental foi exposto ao sistema de campo livre Digimaster 5000 e o professor utilizou o transmissor Inspiro por três meses consecutivos. Os grupos foram avaliados por meio de testes padronizados antes e após três meses de uso do equipamento, assim como a voz do professor. Os instrumentos de pesquisa utilizados para avaliação dos alunos foram os testes Perfil de Habilidades Fonológicas, Teste de Nomeação Automática Rápida (RAN), Teste de Desempenho Escolar (TDE) e Compreensão Leitora. Para avaliação da voz do professor foram aplicados: questionário, escala de desconforto do trato vocal e realizadas as análises perceptivo-auditiva e acústica. Também foram aplicados questionários e colhidos depoimentos sobre a experiência do uso do sistema de campo livre digital por parte dos alunos e do professor. Não houve diferença estatisticamente significante na comparação entre as avaliações e na comparação entre os grupos com relação ao teste Perfil de Habilidades Fonológicas e o RAN. O grupo experimental apresentou resultados estatisticamente significantes no substeste de Leitura do TDE. No teste de compreensão leitora, ambos os grupos apresentaram resultados estatisticamente significantes no tempo de leitura quando comparadas as avaliações. Na avaliação da voz do professor observou-se que na escala do desconforto do trato vocal, houve melhora do sintoma de aperto, sugerindo redução da tensão vocal. A análise perceptivo-auditiva evidenciou melhora na rouquidão e soprosidade após o uso do sistema de campo livre digital tanto na emissão da vogal /a/ quanto na contagem, e na análise acústica também observou melhora na voz. Por meio dos depoimentos e questionários sobre a experiência do uso do sistema de campo livre digital, os alunos relataram ouvir melhor o professor, e o mesmo relatou melhora na escuta e atenção dos alunos para instruções verbais. Conclui-se que o uso do sistema de campo livre digital foi efetivo para melhora no desempenho acadêmico dos alunos no teste padronizado em leitura, na melhora de inteligibilidade da fala do professor relatada pelos alunos e na redução da tensão vocal do professor. O sistema de campo livre digital minimiza o impacto do ruído em sala de aula. / At school, children are involved in activities in which the speech of teachers and classmates prevail. Thus, proper acoustics in the classrooms and a favorable signal-to-noise (S/N) ratio are vital for all students. In order to improve the S/N ratio, so as to promote the recognition of speech in noise, several strategies are used, including the use of Frequency Modulated Systems (FM). Considering the indications for use of FM systems in educational environments, this study aimed to evaluate the benefits of digital soundField system for skills related to academic performance of normal-hearing individuals and teachers voice. This study included 20 children with a mean age of eight, enrolled in the 3rd grade, equally grouped into two groups (control e experimental), and their teacher. The experimental group was exposed to Digimaster 5000 system and the teacher used the Inspiro transmitter for three consecutive months. The groups and the teachers voice were assessed through standardized tests before and after three months of using the equipment. The research tools used to evaluate the students included the Phonological Abilities Profile, Rapid Automatized Naming (RAN), Academic Performance Test (TDE) and Reading Comprehension. To evaluate the teachers voice we applied questionnaire, vocal tract discomfort scale and carried out the auditory-perceptive and acoustic analyses. We also applied specific questionnaires and collected testimonials from students and teacher on their experience of using digital soundField system. There was no statistically significant difference when comparing the evaluations nor when comparing the groups as regards the Phonological Abilities Profile and the RAN. The experimental group showed statistically significant results in the TDE reading subtest. In the reading comprehension test, both groups showed statistically significant results in the reading time. The evaluation of the teachers voice showed that, in the vocal tract discomfort scale, there was an improvement in the tight symptom, suggesting reduced vocal strain. The auditory-perceptive analysis showed improvement in hoarseness and breathiness after using the digital soundField system both in the emission of the /a/ vowel and in the counting, and in the acoustic analysis an improvement in the voice was also noted. Through testimonials and questionnaires on their experience using the digital soundField system in the classroom, the students reported they could better listen to the teacher, and the teacher reported students showed improvement in their listening and attention to verbal instructions. It is concluded that the use of digital SoundField system was effective for improving the academic performance of students in standardized testing in reading, improves speech intelligibility teacher reported by students and reducing teacher vocal strain. The digital SoundField system minimizes the impact of noise in the classroom.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Tadeu Fontes.pdf: 858548 bytes, checksum: a4a419e925bed8bf440f7a2fe4835a2e (MD5) Previous issue date: 2008-08-14 / This work presents a comparative analysis of direction of arrival estimation techniques that use a Uniform Linear Array (ULA) of sensors. In this analysis, we use large ranges of parameters such as signal-to noise ratio, direction of arrival and number of sensors. Initially, the ULA model and its output are described. The estimation techniques (i) correlation, (ii) Multiple Signal Classification (MUSIC) and (iii) Estimation of Signals Parameters via Rotational Invariant Techniques (ESPRIT) are reviewed and the Cramer-Rao Lower Bound (CRLB) for this estimation problem is derived. The CRLB is the lowest Mean Square Error (MSE) achievable by any unbiased estimator. This limit is compared to the techniques MSE. Furthermore, we numerically obtain estimation resolution as a function of the ULA's number of sensors and the processing time for a pre-determined parameters estimation. We assume that the incident signals are corrupted by additive white gaussian noise. The results show that for only one signal reaching the ULA the correlation and MUSIC MSE are similar and closer the CRLB limit than ESPRIT MSE. Considering two signals reaching the array, we notice that the best choice depends on the signal-to-noise ratio. The same occurs when it comes to resolution. This time, the best method determination is related to the array's number of sensors. ESPRIT is the method that achieves the lowest processing time. / Neste trabalho é apresentada uma análise comparativa de técnicas de estimação do ângulo de chegada de sinais incidentes em uma rede de sensores disposta como um Arranjo Linear Uniforme (ULA - Uniform Linear Array). Nesta análise, utilizam-se extensos intervalos de parâmetros como relação sinal-ruído, direção de chegada e número de sensores. Inicialmente, faz-se a descrição da ULA e a modelagem de sua resposta dada a incidência de sinais. As técnicas de estimação revistas são (i) o método da correlação, (ii) o método da Classificação de Múltiplos Sinais (MUSIC - Multiple Signal Classification) e (iii) o método da Estimação de Parâmetros via Técnicas de Invariânca Rotacional (ESPRIT - Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques). Deduz-se o limite inferior de Cramer-Rao para a ULA, ou seja, o menor Erro Médio Quadrático (MSE - Mean Square Error) que um estimador não-enviesado pode apresentar. Este limite é comparado ao MSE dos métodos descritos por meio de simulações. Além disso, determina-se numericamente a resolução em função do número de sensores da ULA e o tempo de processamento para uma estimativa com parâmetros pré-determinados. Assume-se que os sinais incidentes são corrompidos por ruído gaussiano branco aditivo. Os resultados mostram que para um único sinal incidente na rede o MSE da correlação e do MUSIC são similares e mais próximos do limite inferior de Cramer-Rao que os do ESPRIT. Ao considerar-se dois sinais incidentes, observa-se que a escolha do melhor método depende da relação sinal-ruído. O mesmo ocorre para a resolução, em que a determinação do melhor método está relacionada ao número de sensores da rede. O ESPRIT é o método que apresenta o menor tempo de processamento.

A criança com deficiência auditiva sensorioneural apresenta uma maior dificuldade para compreender a fala em meio ao ruído em comparação à criança normo-ouvinte. Portanto é importante considerar o uso de recursos, como o sistema de frequência modulada (FM), que auxiliam os usuários de aparelho de amplificação sonora individual (AASI) e implante coclear (IC) no reconhecimento de fala no ruído. OBJETIVO: verificar o benefício do sistema de FM em crianças com deficiência auditiva sensorioneural usuárias de AASI e/ou IC. METODOLOGIA: Participaram do estudo 30 crianças com idades entre 6 e 13 anos divididas em três grupos: grupo 1 (adaptação bimodal), grupo 2 (adaptação bilateral de AASI) e grupo controle (normo-ouvintes). Os sujeitos foram submetidos a uma avaliação do reconhecimento de fala no ruído, sendo que os sujeitos do grupo de estudo 1 e 2 foram submetidos a avaliação com e sem o sistema de FM. RESULTADOS: O sistema de FM apresentou benefícios estatisticamente significantes para os usuários de AASI e IC. A média de melhora com o sistema de FM foi de 9,7dB relação S/R para o grupo 1 e 17,2dB relação sinal/ruído para o grupo 2. A comparação com o grupo controle evidenciou que para uma criança usuária de AASI e/ou IC pode ser necessário uma melhora na relação S/R maior que 10dB a fim de alcançar o mesmo grau de reconhecimento de fala de crianças normo-ouvintes. CONCLUSÃO: O Sistema de FM beneficia crianças com deficiência auditiva usuárias de AASI e/ou IC no reconhecimento de fala no ruído. / The child with sensorineural hearing loss presents more difficulty to understand speech in noise compared with children with normal hearing. Therefore, it is important to consider the use of resources, such as the frequency modulation (FM) system, which help users of hearing aids (HA) and cochlear implants (CI) in speech recognition in noise. OBJECTIVE: verify the benefit of the FM system in children with sensorineural hearing loss users of hearing aid and/or CI. METHOD: We studied 30 children aged between 6 and 13 years divided into three groups: group 1 (bimodal fitting), group 2 (binaural fitting of hearing aids) and control group (normal hearing). The subjects were evaluated as to speech recognition in noise, and subjects of group 1 and 2 underwent evaluation with and without the FM system. RESULTS: The FM system showed statistically significant benefits for users of hearing aid and CI. The mean improvement in the FM system was 9.7 dB signal/noise ratio for group 1 and 17.2 dB signal/noise ratio for group 2. The comparison with the control group showed that for a child user of hearing aid and/or CI it may be necessary an improvement in S/N ratio greater than 10dB in order to achieve the same degree of speech recognition of normal hearing children. CONCLUSION: The FM system benefits children with hearing loss users of hearing aid and/or CI in speech.

This study investigates the signal processing required in order to allow for the evaluation of hearing perception prediction models at low signal-to-noise Ratios (SNR). It focusses on speech enhancement and the estimation of the cues from which speech may be recognized, specifically where these cues are estimated from severely degraded speech (SNR ranging from -10 dB to -3 dB). This research has application in the field of cochlear implants (CI), where a listener would hear degraded speech due to several distortions introduced by the biophysical interface (e.g. frequency and amplitude discretization). These difficulties can also be interpreted as a loss in signal quality due to a specific type of noise. The ability to investigate perception in low SNR conditions may have application in the development of CI signal processing algorithms to counter the effects of noise. In the military domain a speech signal may be degraded intentionally by enemy forces or unintentionally owing to engine noise, for example. The ability to analyse and predict perception can be used for algorithm development to counter the unintentional or intentional interference or to predict perception degradation if low SNR conditions cannot be avoided. A previously documented perception model (Svirsky, 2000) is used to illustrate that the proposed signal processing steps can indeed be used to estimate the various cues used by the perception model at SNRs successfully as low as -10 dB. AFRIKAANS : Hierdie studie ondersoek die seinprosessering wat nodig is om ’n gehoorpersepsievoorspellingmodel te evalueer by lae sein-tot-ruis-verhoudings. Hierdie studie fokus op spraakverbetering en die estimasie van spraakeienskappe wat gebruik kan word tydens spraakherkenning, spesifiek waar hierdie eienskappe beraam word vir ernstig gedegradeerde spraak (sein-tot-ruisverhoudings van -10 dB tot -3 dB). Hierdie navorsing is van toepassing in die veld van kogleêre inplantings, waar die luisteraar degradering van spraak ervaar weens die bio-fisiese koppelvlak (bv. diskrete frekwensie en amplitude). Hierdie degradering kan gesien word as ’n verlies aan seinkwaliteit weens ’n spesifieke tipe ruis. Die vermoë om persepsie te ondersoek by lae sein-tot-ruis kan toegepas word tydens die ontwikkeling van kogleêre inplantingseinprosesseringalgoritmes om die effekte van ruis teen te werk. In die militêre omgewing kan spraak deur vyandige magte gedegradeer word, of degradering van spraak kan plaasvind as gevolg van bv. enjingeraas. Die vermoë om persepsie te ondersoek en te voorspel in die teenwoordigheid van ruis kan gebruik word vir algoritme-ontwikkeling om die ruis teen te werk of om die verlies aan persepsie te voorspel waar lae sein-tot-ruis verhoudings nie vermy kan word nie. ’n Voorheen gedokumenteerde persepsiemodel (Svirsky, 2000) word gebruik om te demonstreer dat die voorgestelde seinprosesseringstappe wel suksesvol gebruik kan word om die spraakeienskappe te beraam wat deur die persepsiemodel benodig word by sein-tot-ruis verhouding so laag as -10 dB. Copyright / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2009. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted

Complexity science has come into the limelight in recent years as the scientific community begins to grapple with higher-order natural phenomena that cannot be fully explained via the behaviour of components at lower levels of organization. Network modeling and analysis, being a powerful tool that can capture the interconnections that embody complex behaviour, has therefore been at the forefront of complexity science. In ecology, the network paradigm is relatively young and there remain limitations in many ecological network studies, such as modeling only one type of species interaction at a time, lack of realistic network structure, or non-inclusion of community dynamics and environmental stochasticity. I introduce bioenergetic network models that bring together for the first time many of the fundamental structures and mechanisms of species interactions present in real ecological communities. I then use these models to address some outstanding questions that are relevant to understanding ecological networks at the systems level rather than at the level of subsets of interactions. Firstly, I find that realistic red-shifted environmental noise, and synchrony of species responses to noise, are associated with increased variability in ecosystem properties, with implications for predictive ecological modeling which usually assumes white noise. Next, I look at simultaneous species extinction and invasion, finding that as their individual impacts increase, their combined impact becomes decreasingly additive. In addition, the greater the impact of extinction or invasion, the lesser their reversibility via reintroduction or eradication of the species in question. For modifications of pairwise species interactions by third-party species, a phenomenon that has so far been studied one interaction at a time, I find that the many interaction modifications that occur concurrently in a community can collectively have systematic effects on total biomass and species evenness. Finally, examining a higher level of organization in the form of compartmentalized networks, I find that the relationship between intercompartment connectivity and the impacts of species decline depends considerably on network topology and whether the consumer-resource functional response is prey- or ratio-dependent. Overall, the results vary considerably across model communities with different parameterizations, underscoring the contingency and context dependence of nature that scientists and policy makers alike should no longer ignore. This work hopes to contribute to a growing multidisciplinary understanding, appreciation and management of complex systems that is fundamentally transforming the modern world and giving us insights on how to live more harmoniously within our environment.

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