Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T11:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241091.pdf: 4985254 bytes, checksum: cedc65854e3b86ebe9d4b3a3c19ea07e (MD5) / Esta dissertação trata da codificação e compressão de vídeo digital, particularmente focando o recente padrão de codificação H.264. O interesse em tal padrão tem crescido bastante ultimamente, principalmente para o uso em novos sistemas de armazenamento e de transmissão de vídeo digital. O H.264 é um padrão de vídeo atual que possui muito bom desempenho - taxa de bits 50% menor do que a do seu antecessor MPEG?2, mantendo o mesmo desempenho de qualidade. Nesta dissertação, são abordadas duas extensões (aprimoramentos) ao padrão H.264, visando melhorar ainda mais o desempenho de tal padrão, isto é, aumentar a qualidade do sinal comprimido (mantendo a mesma taxa de bits), ou reduzir a taxa de bits (mantendo a mesma qualidade). As extensões fundamentam?se no fato de que alguns tipos de macroblocos (segmentos do sinal de vídeo) possuem uma pequena região distinta que geralmente tem influência negativa na taxa de bits. Inicialmente, são apresentadas as principais características da codificação de vídeo e do padrão H.264. Em seguida, um detalhamento dos diversos processos que estão relacionados aos aprimoramentos são considerados, principalmente nos processos de codificação de macroblocos, predição e otimização da taxa?distorção Lagrangiana. Para avaliar os novos modos de codificação, o código do modelo de referência (JM) de implementação do padrão H.264 é modificado para incluir tais extensões (tanto na codificação quanto na decodificação). Os resultados obtidos decorrentes das modificações propostas são avaliados através do uso de diversas seqüências?padrão de teste. Tais resultados indicam que os aprimoramentos conseguidos são passíveis de serem incluídos no referido padrão.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259878.pdf: 3391659 bytes, checksum: 2b77d6b5390a550d3c96c354b7904c57 (MD5) / Esta tese aborda o desenvolvimento e a implementação de técnicas de processamento largamente linear (LL) aplicadas aos problemas de equalização treinada e equalização cega do canal de comunicação. O processamento largamente linear vem se mostrando uma técnica de grande interesse de pesquisa, pois, sob algumas condições, leva a um desempenho muito superior às técnicas lineares convencionais de equalização, predição, formatação de feixe entre outras aplicações, com custo computacional reduzido. Inicialmente, este documento apresenta a fundamentação teórica do processamento largamente linear onde revisamos os conceitos de sinal impróprio, ruído duplamente branco, circularidade e outros. Em seguida, com base nestes conceitos, apresentamos exemplos de sinais reais e complexos que são não-circulares onde o processamento largamente linear pode, portanto, ser aplicado vantajosamente. Investigamos as propriedades dos equalizadores largamente lineares cujo desempenho é superior ao dos equalizadores lineares, tanto em relação à complexidade computacional quanto à compensação dos efeitos do canal. Nesse estudo, incluímos o cálculo do atraso ótimo de equalização e aliamos a técnica multi-split aos equalizadores largamente lineares com o objetivo de obter uma maior taxa de convergência e um menor erro de convergência sem elevar muito o custo computacional. Um dos principais resultados obtidos é o desenvolvimento de um novo equalizador cego baseado em um filtro de erro de predição largamente linear (FEPLL). Este novo equalizador, em contraste com a equalização usando um filtro de erro de predição linear (FEPL), é capaz de equalizar canais de fase não-mínima, inclusive aqueles com nulos espectrais. Adaptamos os algoritmos LMS (com passo fixo ou variável) e RLS para o uso com este equalizador LL. Usando um conjunto de FEPLL obtivemos uma solução de equalização cega mais robusta e de melhor desempenho que a conseguida por um único FEPLL. Parte do trabalho teórico desenvolvido (equalizador largamente linear e FEPLL de passo fixo) foi implementado em FPGA. Todas as propostas desta tese foram validadas por meio de simulações de Monte Carlo.

Dissertação [mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251845.pdf: 1511070 bytes, checksum: 5149608eee8d75161b824b22d7b64c72 (MD5) / Esta dissertação trata da modelagem de funções de transferência de ambientes (RTF) utilizando modelos auto-regressivo e média móvel (ARMA). A representação de tais funções através de sistemas digitais é decisiva em aplicações visando à correção de problemas do ambiente acústico como também na síntese de fenômenos acústicos associados. O problema da estimação baseada em mínimos quadrados dos coeficientes de modelos ARMA é tratado com a introdução do método de Brandenstein e Unbehauen, denominado LSBU. Como alternativa à implementação do modelo estimado por tal método é introduzido o filtro de Kautz. Considerando o comprimento elevado da resposta ao impulso do ambiente, são utilizadas estratégias de decomposição (polifásica e transformada wavelet) para viabilizar sua aproximação. O trabalho culmina com a modelagem de múltiplas RFTs através do modelo de zeros e pólos acústicos comuns (CAPZ). Propõe-se então uma estratégia de determinação dos pólos comuns com garantia de estabilidade, denominada matriz de singularidades quantizadas (MSQ). Aliada a MSQ, a viabilidade da utilização do método LSBU para a estimação de seus coeficientes é investigada. Uma comparação dos resultados obtidos através das técnicas aqui propostas com os fornecidos pelo modelo CAPZ, originalmente proposto na literatura, e os obtidos baseado no método de mínimos quadrados de Shanks associado ao algoritmo de agrupamento c-means mostram a aplicabilidade das estratégias propostas. This work deals with the modeling of room transfer functions (RTFs) by using autoregressive moving average (ARMA) models. The modeling of such functions is critical in applications of both room equalization and sound field simulation. The least squares estimation to obtain the ARMA model coefficients is attained through the Brandestein and Unbehauen (LSBU) algorithm. As an alternative to implement the required modeling, the Kautz filter is introduced. Due to the large length of room impulse responses, such functions are decomposed by using either wavelet or polyphase filters, aiming to approximate them by an ARMA model. The research work provides a common acoustic pole/zero (CAPZ) modeling of multiple RTFs. A novel approach to obtain the common acoustic poles of a room, which assures the stability of the estimated CAPZ model, termed singularity matrix (MSQ), is proposed. Besides the MSQ procedure, the parameter estimation of such a model by using the LSBU method is presented. The obtained results by considering the proposed approaches are similar to those obtained with both the original CAPZ model and a more recent one, the latter based on both the Shanks method and the c-means algorithm, corroborating the applicability of the proposed strategies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255191.pdf: 1188227 bytes, checksum: 92d175fe3570f099dae3b72546a6219a (MD5) / Nesta tese, dois tipos de sistemas de comunicação sem fio com múltiplas antenas (MIMO - multiple-input multiple-output) e realimentação limitada de canal são considerados. No primeiro tipo, as múltiplas antenas transmissoras estão instaladas em um único transmissor (caso MIMO convencional). Neste caso, propõem-se códigos de dispersão linear (LDCs). O esquema proposto seleciona o LDC, de um conjunto de vários LDCs, que minimiza a probabilidade de erro instantânea baseado nas condições instantâneas do canal. A determinação do melhor conjunto de LDCs, ou seja, aquele que minimiza a probabilidade de erro média, é descrita como um problema de otimização. No segundo tipo, as múltiplas antenas transmissoras estão localizadas em diferentes nós de uma rede sem fio, cada nó sendo equipado com uma única antena (caso MIMO distribuído). Assim, propõe-se um esquema de diversidade cooperativa para um sistema de comunicação que consiste em NT nós cooperadores que recebem ?log2(NT)? bits de realimentação do nó destino com informação sobre o estado do canal. Esta informação é usada apropriadamente para se obter ganhos de diversidade cooperativa e de razão sinal-ruído. Um receptor linear simples e um receptor com cancelamento de interferência são propostos. Mostra-se que seus desempenhos de erro são muito próximos do desempenho do receptor de máxima verossimilhança. Um limitante superior para a probabilidade de erro média de bit para a modulação BPSK em canais com desvanecimento é derivado. Para ambos os tipos de sistemas de comunicação sem fio, os esquemas propostos apresentam melhor desempenho de erro do que esquemas já existentes na literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257766.pdf: 6407051 bytes, checksum: 5ab1850922225c47eeae0b3fae63615d (MD5) / O acelerado avanço de novas tecnologias na área da saúde tem feito a engenharia biomédica uma área de grande potencial empreendedor e intenso desenvolvimento tecnológico, criando uma demanda por profissionais altamente qualificados. No entanto, a disponibilidade de cursos e oportunidades de estudo na área ainda não é significativa a ponto de contribuir de forma expressiva para a formação de profissionais qualificados. O objetivo principal deste trabalho está no desenvolvimento de um instrumento de auxílio ao ensino de temas de Engenharia Biomédica na graduação de Engenharia Elétrica da UFSC. O sistema apresenta uma proposta de solução didática para a criação de módulos de aquisição de sinais de ECG, EMG e EOG que, em conjunto com outros componentes (módulo base, fonte de alimentação, software de visualização), formam um sistema de aquisição de sinais biomédicos. Os sinais adquiridos pelo sistema são utilizados para demonstrar os problemas encontrados na conversão Analógica-Digital (A/D) de biosinais, mais especificamente a questão da amostragem. A avaliação do sistema foi realizada em duas etapas: na primeira, os alunos de uma turma regular de engenharia elétrica realizaram aulas práticas utilizando o sistema; na segunda, foi criado um mini-curso de engenharia biomédica na prática. Através de um questionário foram avaliados aspectos motivacionais do sistema, quantificando sua facilidade de uso e se o mesmo é organizado, estimulante e significativo. O resultado da avaliação mostrou que o sistema é motivador com uma alta expectativa para o sucesso.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:24:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263935.pdf: 10133426 bytes, checksum: 7cbcb4f5cbc79418e56fced5bd3647a1 (MD5) / This work describes the development and the application of an acoustical measurement system for identification of noise sources. Currently known techniques are able to map the noise radiation from a specific region in space using the sound field measured by a fixed array of microphones. The developed system uses a 32-microphones planar array processed by a classical frequency domain Beamforming algorithm. Different array geometries were studied using computational simulation and finally a multi-arm spiral array was designed based on the results from the simulations. To overcome some limitations of the available commercial systems, which are typically expensive and present a lot of operational constraints, low cost microphones and a flexible and portable signal acquisition platform were used. The microphones were designed and built using a commercially available electret cartridge coupled with a simple circuitry for the signal conditioning, making the easily integration with the acquisition system. Experiments on the microphones response characteristics allowed to select the most adequate samples, considering an expected operational range of 15 kHz. To validate the system, experiments were carried out in an anechoic chamber and it showed good agreement between the theoretical and experimental results. Finally, two different cases from the automotive industry were used to test the application of the system for the purpose of noise source identification. First, the sound transmission through a complex automotive structure with acoustic treatment was evaluated, showing clearly the regions of sound leakage, particularly at high frequencies. In a second experiment the radiated noise out of the engine compartment from a vehicle operating at a dynamometer was mapped. In this case the system was capable of presenting good results using the cross spectrum matrix diagonal removal technique, enabling the identification of the major noise sources.

Este trabalho apresenta um sistema de classificação de voz disfônica utilizando a Transformada Wavelet Packet (WPT) e o algoritmo Best Basis (BBA) como redutor de dimensionalidade e seis Redes Neurais Artificiais (ANN) atuando como um conjunto de sistemas denominados “especialistas”. O banco de vozes utilizado está separado em seis grupos de acordo com as similaridades patológicas (onde o 6o grupo é o dos pacientes com voz normal). O conjunto de seis ANN foi treinado, com cada rede especializando-se em um determinado grupo. A base de decomposição utilizada na WPT foi a Symlet 5 e a função custo utilizada na Best Basis Tree (BBT) gerada com o BBA, foi a entropia de Shannon. Cada ANN é alimentada pelos valores de entropia dos nós da BBT. O sistema apresentou uma taxa de sucesso de 87,5%, 95,31%, 87,5%, 100%, 96,87% e 89,06% para os grupos 1 ao 6 respectivamente, utilizando o método de Validação Cruzada Múltipla (MCV). O poder de generalização foi medido utilizando o método de MCV com a variação Leave-One-Out (LOO), obtendo erros em média de 38.52%, apontando a necessidade de aumentar o banco de vozes disponível.

Nesta dissertação é apresentado o problema quadrático de autovalores com ênfase em modelos encontrados no estudo de vibrações. É feita uma discussão dos métodos de resolução do problema de autovalor de primeira ordem que podem ser utilizados em conjunto com as técnicas de linearização do problema quadrático quando reduzido a um problema generalizado. Tal abordagem é muito comum na resolução dos problemas quadráticos, no entanto, é possível discutir os métodos da potência e o método de Krylov sem recorrer á linearização. Para isto é utilizada uma abordagem direta dos problemas de segunda ordem que originam o problema quadrático de autovalor em termos da solução fundamental ou função de Green de valor inicial. Simulações são realizadas para problemas de autovalor que provêm da nanotecnologia e da dinâmica estrutural. / In this dissertation the quadratic eigenvalue problem is presented with an emphasis on models found in the study of vibrations. A discussion is made of the numerical methods for solving the first-order eigenvalue problem that can be used in conjunction with linearization techniques of the quadratic problem when reduced to a generalized problem. Such an approach is very common in the resolution of quadratic problems, however, it is possible to discuss the power method and the method of Krylov without using linearization. In order to do so there is employed a direct approach of problems of second order that originate the quadratic eigenvalue problem in terms of the fundamental solution or initial value Green's Function. Simulations have been performed for eigenvalue problems arising in nanotechnology and structural dynamics.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:49:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Nesta tese são propostos os algoritmos wavelet-packet-based (WPB) (baseado em pacote wavelet), region-based wavelet-packet (RBWP) (pacote wavelet baseado em regiões) e mimetic wavelet-packet based (MWPB) (baseado na transformada pacote wavelet mimética) para identificação de sistemas com resposta ao impulso esparsa e com espectro de freqüência arbitrário. A transformada discreta de pacote wavelet (TDPW) é adaptativamente ajustada à distribuição da energia do espectro da resposta do sistema desconhecido. A operação do algoritmo WPB é composta de duas fases. A primeira fase é dedicada à busca da TDPW, e enfatiza a escala da transformada da resposta que tem maior energia. A segunda fase busca selecionar o número ótimo de parâmetros significativos para serem efetivamente adaptados. O algoritmo RBWP está fundamentado nas boas propriedades do algoritmo WPB, mas inclui alterações significativas. As distintas características do algoritmo RBWP estão na nova estratégia de ativação baseada em regiões de parâmetros e na nova forma cíclica de desativação/ativação de parâmetros. O algoritmo MWPB generaliza o algoritmo WPB e faz um ajuste periódico da TDPW na direção das características da resposta em tempo real. Isso permite o acompanhamento de mudanças da resposta como, por exemplo, no caso de não-estacionaridade. Os algoritmos utilizam a propriedade da hierarquia temporal para reduzir o número de parâmetros efetivamente adaptados a um número bem próximo da resposta efetiva. Essa seleção é feita baseada em um teste de detecção estatística. É proposta, também, a determinação de um limiar adaptável em função do conhecimento das probabilidades a priori. Simulações e resultados de Monte Carlo mostram um bom desempenho com relação à velocidade de convergência e robustez dos novos algoritmos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276579.pdf: 2938296 bytes, checksum: d8c66cc0c528ba4c2a6e877be0131c9d (MD5) / Recentes estudos sobre as disciplinas oferecidas de Engenharia Biomédica, em cursos de graduação em Engenharia Elétrica no Brasil, têm demonstrado uma grande falta de investimento nesta área. Essa foi à principal motivação no desenvolvimento de uma Plataforma Didática de Processamento de Sinais Biomédicos (DPSB), que consiste em uma placa de aquisição e processamento de sinais biomédicos modular, um software para visualização, bem como tutoriais teórico-práticos que agregam conteúdo as aulas práticas. Portanto, este trabalho detalha um estudo e desenvolvimento de uma ferramenta de apoio didático para ensino de filtros analógicos para sinais biomédicos aplicada aos estudantes, apresentando de uma forma prática, a importância da escolha correta dos filtros para a aquisição de sinais biomédicos. Este módulo é composto de filtros tipo: passa baixa, passa alta, passa banda e rejeita banda de diversas ordens e aproximações (Butterworth, Chebyshev e Bessel). O sistema de avaliação foi realizado com os alunos de uma turma da Engenharia Elétrica da UFSC. Os aspectos motivacionais do sistema como, facilidade de uso, a organização do sistema, estimulação e significância, foram avaliados através de um questionário. Os resultados da avaliação mostraram uma alta expectativa de sucesso e um sistema altamente motivacional.