La presente investigación tiene por objetivo el estudio de las técnicas de creación de imágenes ultrasónicas, tanto a gran escala como a pequeña escala, trabajando con bajas y altas frecuencias. Para el caso de gran escala se propone un diseño de un sistema telemétrico. Por otro lado, para el caso de pequeña escala se tomará énfasis en la técnica conocida como SAFT (Técnica de Enfocamiento mediante Apertura Sintética) debido a su compromiso costoresolución. Se realizará comparaciones entre estas técnicas y se indicarán propuestas de mejoramiento como el uso de transductores enfocados. / Tesis

Tesis entregada a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al grado de Doctor en Ciencias con mención en Ecología y Biología Evolutiva. / El presente estudio se propuso describir el sistema de comunicación en la ranita de Darwin (Rhinoderma darwinii), una especie en que los machos realizan cuidado parental incubando las larvas en el interior de su saco vocal. Observaciones naturalistas habían sugerido que la vocalización de los machos adultos consiste en cantos tonales de múltiples notas, que son emitidos para atraer la atención de las hembras, como en la mayoría de los anuros. En cautiverio las hembras han sido observadas emitiendo cantos de una sola nota durante el apareamiento. Frente a este fenómeno surge la interrogante de si los cantos de machos y hembras de R. darwinii son dimórficos en sus características bioacústicas y de qué manera son usados como señales de reconocimiento sexual en la interacción social de esta especie. Para este propósito se caracterizó la variabilidad de los cantos de machos de la especie usando grabaciones realizadas en distintas poblaciones. Posteriormente, comparamos las propiedades acústicas y la ocurrencia de cantos de anuncios de hembras y machos preñados y no preñados desde noviembre de 2015 hasta febrero de 2016 en la isla de Chiloé, Chile, además registramos duetos naturales entre los sexos y evaluamos su respuesta vocal evocada a estímulos de playback que consistían en cantos de cada estatus sexual. La tasa de cantos, los ángulos de fase, el nivel de presión de sonido, el número de cantos superpuestos y el retraso de los cantos superpuestos se midieron para determinar las respuestas diferenciales entre los duetos naturales y en los experimentos de playback. Finalmente, empleamos el análisis de redes sociales para evaluar la influencia de la similitud de cantos y la superposición del ámbito de hogar de R. darwinii. Encontramos que, la variación del canto de los machos entre poblaciones está relacionado con diferencias en el tamaño de longitud de los emisores y que los cantos son altamente variables a nivel individual. Además de los machos no reproductivos, las hembras y los machos que están preñados (incubando larvas) producen vocalizaciones en contexto de anuncio sexual (en solitario o en alternancia con conespecíficos) emitiendo un repertorio similar de una a seis notas, siendo más comúnmente emitido el canto de cuatro notas por los tres estatus sexuales. Además, los cantos de machos con distinto estatus reproductivo no difirieron en sus características acústicas, pero los cantos de las hembras difirieron por tener notas y cantos de mayor duración y una frecuencia dominante menor que la de los machos. En registros de duetos naturales, encontramos que los machos interactúan más frecuentemente con otros machos y las hembras pueden vocalizar en interacciones con machos, pero en ninguna ocasión fueron observadas interacciones vocales entre hembras. En los experimentos de respuesta evocada a playback encontramos que machos y hembras mantienen una tasa de canto similar ante los estímulos de los tres estatus sexuales. Sin embargo, encontramos que las hembras responden con menor presión de sonido frente a los estímulos de cantos de hembras y con mayor ángulo de fase frente al estímulo de machos preñados, en tanto que los machos preñados emitieron menor número de cantos superpuestos frente a estímulos de cantos de hembras. Además, encontramos que el solapamiento de cantos es una forma de interacción intrasexual que realizan machos preñados y hembras probablemente como un mecanismo de competencia vocal no agresiva. En la población estudiada en Chiloé, la rana de Darwin utiliza ámbitos de hogar estrechamente asociados con parches de musgo. Evaluando posibles factores que expliquen la estructura social, encontramos que ésta no está relacionada con la similitud de los cantos y el solapamiento de los ámbitos de hogar, sin embargo, utilizando datos empíricos sobre la probabilidad de movimiento entre parches de musgo de machos preñados, machos no preñados y hembras, encontramos mediante un modelo de redes que la estructura social es ligeramente afectada por estos movimientos en grupos de ~30 individuos. Las evidencias mostradas en este estudio respaldan la hipótesis de que ambos sexos pueden reconocer al otro sexo pese a las mínimas diferencias que existen entre los cantos de machos y hembras. Incluso, aunque nuestros análisis no mostraron diferencias entre las características de los cantos de machos preñados y no preñados, las hembras respondieron diferencialmente hacia los machos preñados. Esto sugiere que hay características en el canto de los machos con distinto estatus reproductivo que nuestro estudio no alcanzó a detectar. En conjunto, nuestros datos sugieren que los cantos permiten regular las interacciones sociales de la especie. / The present study aimed to describe the communication system in the Darwin frog (Rhinoderma darwinii), a species in which the males perform parental care incubating the larvae inside their vocal sac. Naturalistic observations had suggested that vocalization of adult males consists of tonal calls of multiple notes, which are emitted to attract the attention of females, as in most anurans. In captivity, females have been observed emitting calls of a single note during mating. An unresolved question around this phenomenon is whether male and female calls of R. darwinii are dimorphic in their bioacoustic characteristics and in the extent to which they are used as signals for sexual recognition in social interactions. To contribute to clarify these issues, the variability of male calls of the species was characterized using recordings conducted in different populations. Subsequently, we compared the acoustic properties and the occurrence of vocalization of pregnant and non-pregnant males and females from November 2015 to February 2016 on the island of Chiloé, Chile. We also recorded natural vocal duets and evaluated individual evoked vocal responses to playback stimuli that consisted of calls of each sexual status. Call rate, phase angles, sound pressure level, number of overlapping calls and overlapping delay of calls were measured to determine the differential responses in natural duets and in the playback experiments. Finally, we used social network analysis to evaluate the relationship among call similarity of individuals and the home range overlap of R. darwinii. We found that call variation of non-pregnant male calls between populations is related to differences in body size of call emitters and that their calls are highly variable at the individual level. In addition to non-pregnant males, females and pregnant males (males incubating larvae) produce vocalizations in the context of sexual advertisement alone or in alternation with conspecifics, having a similar repertoire of one to six notes, four-note calls being more commonly issued the by the three sexual status. In addition, calls of males with different reproductive status did not differ in their acoustic characteristics, but calls of females differed by having longer notes and calls duration, and a lower dominant frequency than that of both types of males. In recordings of natural duets, we found that males interact more frequently with other males than with females, but we did not observe vocal interactions among females. In the experiments of evoked responses to playbacks we found that males and females maintain a similar call rate in response to stimuli of the three sexual status. However, females respond with lower sound pressure level to the female stimuli and with a greater phase angle as compared to pregnant male stimuli, while pregnant males emitted a smaller number of overlapping calls in response to female stimuli. In addition, we propose that call overlap is a form of intra-sexual interaction performed by males and females in response to stimuli of their own sex probably as a non-aggressive vocal competition mechanism. In the population studied in Chiloé, we found that call similarity of the Darwin's frogs was not related to home range overlap. Using empirical data on the probability of movement of individuals between moss patches, we find through a network model that the social structure is slightly affected by larger individual’s movements between groups. Overall, our evidence supports the hypothesis that both sexes can recognize the other sex despite the minimal differences between male and female calls. Even though our analyses showed no differences between call characteristics of pregnant and non-pregnant males, females responded differentially to pregnant male stimuli. This suggests that there are characteristics in male calls that probably signalize the different sexual status of males that remained undetected in our study. Altogether, our data suggest that the calls allow to regulate social interactions in this frog species. / Becas para estudios de doctorado CONICyT (No. 63130134) y CONACyT (Nº 216705); Fondecyt Regular 1140014 1140540 y 1181758. Beca Fundación Guillermo Puelma y el apoyo de Conservation Leadership Programme. Vicerrectoría de Asuntos Académicos. Beca para Proyectos Estudiantiles organizar un Workshop sobre Animal social structures: An introduction to methods and models que impartió el Dr. Mauricio Cantor (Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil) en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile. Beca de pasantía en el extranjero que permitió asistir al Laboratorio del Dr. Damien Farine en el Instituto Max Planck (Konstanz, Alemania).

El presente trabajo consiste en la obtención del patrón de radiación de un altavoz convencional a partir de un posicionador automatizado. El mismo presenta el camino investigativo tomado, desde la identificación y definición del marco problemático, siguiendo con la investigación del estado del arte, la cual nos brinda la información necesaria para plantear una hipótesis de solución; hasta las pruebas del sistema prototipo diseñado y el análisis de los resultados obtenidos. A continuación se detalla mejor cada etapa del documento. La primera parte del documento presenta el análisis de la problemática, la cual resalta la importancia y gran utilidad del patrón de radiación en las diversas aplicaciones de la industria de altavoces, planteando así la necesidad por definir propiamente este parámetro acústico y declarar el marco problemático que supone la obtención del mismo, analizando para ello todos los factores y complejidades que se deben tomar en cuenta durante la medición del patrón de radiación. Tras el análisis realizado en el capítulo anterior, se plantea la necesidad de diseñar un sistema capaz de solucionar los problemas y complejidades en la obtención de este parámetro; para ello se estudia el estado del arte, investigando los métodos y técnicas para la caracterización y medición de la respuesta del altavoz, para el procesamiento y sincronización, así como para el posicionamiento y medición angular. Con la información y conocimientos obtenidos hasta el momento se plantea, en el tercer capítulo, un sistema prototipo automatizado capaz de realizar barridos angulares y que obtenga la respuesta en frecuencia de un parlante convencional mediante el auto espectro de la respuesta impulsiva promedio del sistema. En detalle se presentan los aspectos técnicos y teóricos del diseño del sistema mencionado. Finalmente en el cuarto capítulo se presentan los resultados obtenidos de los ensayos realizados, los problemas encontrados durante los mismos y un análisis de los resultados confrontándolos con los datos teóricos y las hipótesis planteadas inicialmente; es a partir de estas conclusiones que se podrán plantear recomendaciones de uso y eventuales mejoras a futuro. / Tesis

Actualmente se vive en un mundo competitivo donde el conocimiento de las nuevas tecnologías y tendencias se ha convertido en la herramienta más poderosa. Las personas acuden más frecuentemente a todo tipo de conferencias y exposiciones para enterarse de los últimos avances e investigaciones en los campos que a cada uno le conciernen. Este tipo de eventos tienen lugar dentro de salas de conferencias o auditorios los cuales han sido diseñados para brindar la mejor infraestructura y acústica posible para el público usuario. Sin embargo no se ha logrado controlar los altibajos de niveles de presión sonora del micrófono del expositor producido por los movimientos naturales de su cabeza, lo cual genera problemas de inteligibilidad y distracción en el público. El objetivo de la presente tesis es localizar la dirección de mayor intensidad de la voz de un orador respecto a un punto como parte de un proyecto que pretende ecualizar un micrófono para lograr en la medida de lo posible un mismo nivel y grado de inteligibilidad durante una exposición hablada que solucione el problema antes mencionado. En el primer capítulo, se muestra información teórica sobre la voz humana y los micrófonos, puesto que es sumamente importante conocer la fuente y el receptor de señales y cómo es que interaccionan entre sí. En el segundo capítulo, se describe el marco problemático y los posibles métodos de localización para resolver el problema, además se encuentra la investigación realizada de los últimos avances en localización sonora. En el tercer capítulo, se define el método a emplear y el diseño del algoritmo que toma en cuenta los requerimientos del método y las características de la voz humana. En el cuarto capítulo se muestran los resultados de la implementación del diseño basándose en las pruebas realizadas y el costo del proyecto. Finalmente se presentan las conclusiones, las cuales muestran que se cumplieron con los objetivos planteados y se dan algunas recomendaciones para futuras investigaciones sobre el proyecto. / Tesis

La localización de fuentes de sonido forma parte del procesamiento digital con arreglos de sensores empleando conceptos importantes como solapamiento espacial, teoría de señales aleatorias y estimación espectral de potencia, entre otros. Los métodos escogidos en este proyecto son la correlación cruzada en el dominio del tiempo, Beamforming (filtraje espacial) y MUSIC (Multiple Signal Clasification) en el dominio de la frecuencia. Presentando un mayor grado de exactitud y complejidad según el mismo orden en que se los menciona. / Tesis

En los campos agrícolas, las aves son un gran problema para los agricultores ya que estas se alimentan de los sembradíos y de las cosechas, ocasionando grandes pérdidas económicas. Asimismo, las plantaciones dan un lugar ideal para que las aves se multipliquen y así puedan ocasionar enfermedades a los animales de granja y corral. Las aves no sólo afectan a las zonas agrícolas, también a las urbanas, por ejemplo, las palomas se alimentan de los desperdicios y de alimentos que encuentran en la ciudad, anidando en casi cualquier lugar como templos, fachadas, entre otros. Se espera que el espantapájaros electrónico ayude a resolver el problema de las aves, ya que al tener un sistema automático para el ahuyentamiento de aves esta puede ser más eficiente que los sistemas tradicionales. Además que se puede modificar la estrategia de ahuyentamiento mediante programación. Actualmente, la universidad ha desarrollado una tesis con un primer modelo de espantapájaros. Con esta tesis se pretende mejorar la etapa de generación de sonido necesario para el espantapájaros. El sistema de audio es una etapa importante. El objetivo de la tesis es diseñar el diagrama esquemático de un sistema de audio para el espantapájaros, sistema que sea pequeño, necesite poca energía y reproduzca las señales almacenadas de sonido. Con esto se espera que los impactos sean favorables para el campo y las ciudades, dependiendo donde sea aplicado, elevaría la productividad del agricultor y uno de los aspectos más importantes es que no elimina a las aves sino que solo las asusta con sonidos específicos para ese fin. / Tesis

Actualmente existe una gran demanda de soluciones innovadoras e informáticas que permitan generar sistemas de vigilancia o que ayuden en esta labor. Es así como se han generado diversos proyectos que buscan satisfacer las necesidades de sistemas de este tipo. Mayormente, se ha utilizado la tecnología de imágenes y utilizando drones o algún tipo de cámara, donde una persona está monitoreando estas imágenes captadas en tiempo real para verificar la presencia de un objeto o un ser no deseado. Sin embargo, estas soluciones han presentado una gran complejidad tanto en procesamiento como infraestructura, conllevando así también a un precio elevado de su implantación. Es por esto que este proyecto de investigación se enfoca en presentar una solución a este problema utilizando recursos más simples, basándose en un reconocimiento de patrones en señales acústicas. Esta es un área de la especialidad de informática que en los últimos años ha tenido un gran desarrollo y estudio debido a las diversas aplicaciones que puede tener en el mundo contemporáneo. Cada vez se han ido perfeccionando los algoritmos de extracción de características y de aprendizaje de máquina, por lo cual en este trabajo se utilizarán y compararán dos métodos de caracterización estudiados en investigaciones de reconocimiento de voz. Además, se desarrollará un módulo de recorte de la señal que permita identificar a las regiones de interés. Finalmente, se usarán redes neuronales como el clasificador del algoritmo.

Actualmente se vive en un mundo competitivo donde el conocimiento de las nuevas tecnologías y tendencias se ha convertido en la herramienta más poderosa. Las personas acuden más frecuentemente a todo tipo de conferencias y exposiciones para enterarse de los últimos avances e investigaciones en los campos que a cada uno le conciernen. Este tipo de eventos tienen lugar dentro de salas de conferencias o auditorios los cuales han sido diseñados para brindar la mejor infraestructura y acústica posible para el público usuario. Sin embargo no se ha logrado controlar los altibajos de niveles de presión sonora del micrófono del expositor producido por los movimientos naturales de su cabeza, lo cual genera problemas de inteligibilidad y distracción en el público. El objetivo de la presente tesis es localizar la dirección de mayor intensidad de la voz de un orador respecto a un punto como parte de un proyecto que pretende ecualizar un micrófono para lograr en la medida de lo posible un mismo nivel y grado de inteligibilidad durante una exposición hablada que solucione el problema antes mencionado. En el primer capítulo, se muestra información teórica sobre la voz humana y los micrófonos, puesto que es sumamente importante conocer la fuente y el receptor de señales y cómo es que interaccionan entre sí. En el segundo capítulo, se describe el marco problemático y los posibles métodos de localización para resolver el problema, además se encuentra la investigación realizada de los últimos avances en localización sonora. En el tercer capítulo, se define el método a emplear y el diseño del algoritmo que toma en cuenta los requerimientos del método y las características de la voz humana. En el cuarto capítulo se muestran los resultados de la implementación del diseño basándose en las pruebas realizadas y el costo del proyecto. Finalmente se presentan las conclusiones, las cuales muestran que se cumplieron con los objetivos planteados y se dan algunas recomendaciones para futuras investigaciones sobre el proyecto.

La presente investigación tiene por objetivo el estudio de las técnicas de creación de imágenes ultrasónicas, tanto a gran escala como a pequeña escala, trabajando con bajas y altas frecuencias. Para el caso de gran escala se propone un diseño de un sistema telemétrico. Por otro lado, para el caso de pequeña escala se tomará énfasis en la técnica conocida como SAFT (Técnica de Enfocamiento mediante Apertura Sintética) debido a su compromiso costoresolución. Se realizará comparaciones entre estas técnicas y se indicarán propuestas de mejoramiento como el uso de transductores enfocados.

En el presente trabajo de tesis se desarrolla un software de simulación para la caracterización acústica de los campos sonoros al interior de una piscina de nado sincronizado; la representación de los datos simulados se lleva a cabo a través de la síntesis de la respuesta impulsiva de un recinto, auralización y simulación de frentes de onda acústicos. Para la síntesis de la respuesta impulsiva se utilizan las técnicas de trazado de rayos acústicos, fuentes imágenes y radiosidad. Así mismo, se desarrollan modelos matemáticos y algoritmos de procesamiento de datos involucrados en el proceso de simulación de un entorno subacuático; este desarrollo es utilizado también para hacer una descripción analítica del espacio acústico de simulación, y de sus elementos. Con el fin de obtener resultados de aplicación se ha propuesto el uso del software desarrollado, denominado “AURASONIC”, en el proceso de predicción del campo sonoro al interior de una piscina de nado sincronizado; en el cual se utilizan especificaciones técnicas para una piscina de competencias olímpicas. Finalmente se desarrolla el análisis de los resultados obtenidos, y se comparan con métricas utilizadas en la acústica arquitectónica, con el objetivo de tener referencias comparativas útiles.