Extracting the Electric Network Frequency (ENF) fluctuations from an audio recording and comparing it to a reference database is a new technology intended to perform forensic digital audio authentication. The objective of this thesis is to implement and design a range of programs and algorithms for capturing and extracting ENF signals. The developed C-program combined with a probe can be used to build the reference database. Our implementation of the Short-Time Fourier Transform method is intended for the ENF extraction of longer signals while our novel proposed use of the Autoregressive parametric method and our implementation of the zero-crossing approach tackle the case of shorter recordings. A Graphical User Interface (GUI) was developed to facilitate the process of extracting the ENF fluctuations. The whole process is tested and evaluated for various scenarios ranging from long to short recordings.

Orientador: Fabio Violaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T23:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_EdmilsondaSilva_D.pdf: 5597078 bytes, checksum: 4dec4fc5a56d9d1ff2204a3c1d7dd86b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta Tese apresenta dois novos algoritmos denominados OPWI (Optimized Prototype Waveform Interpolation) e LDM-GA (Linguistic Data Mining Using Genetic Algorithm). Estes algoritmos são formulados no contexto de sistemas CTF-SCAUS (sistemas de Conversão Texto-Fala empregando a tecnologia de Seleção e Concatenação Automática de Unidades de Síntese). O algoritmo OPWI é apresentado como uma nova alternativa para o módulo de Back-End de sistemas CTF-SCAUS, permitindo modificações prosódicas e suavizações espectrais de alta qualidade. O algoritmo LDM-GA foi desenvolvido com o objetivo de minimizar problemas de treinamento, em sistemas CTF-SCAUS, relacionados a distribuições de probabilidade com características LNRE (Large Number of Rare Events). Resultados da avaliação dos algoritmos OPWI e LDM-GA são apresentados e discutidos detalhadamente. Além destes dois algoritmos, esta Tese apresenta uma ampla revisão bibliográfica sobre os principais módulos de um sistema CTF-SCAUS, módulos de Front-End (Módulo lingüístico), módulo prasódico, módulo de seleção de unidades de síntese e módulo de Back-End (Módulo de síntese) / Abstract: This Thesis presents two new algorithms for Unit Selection Based Text-to-Speech systems (USBTTS). The first algorithm is the OPWI (Optimized Prototype Waveform Interpolation), which was designed to be used as a Back-End module for USB-TTS. The second algorithm is the LDM-GA (Linguistic Data Mining Using Genetic AIgorithm), which was designed to minimize training problems related to LNRE (Large Number of Rare Events) distributions. Experimental results and analysis of the OPWI and LDM-GA algorithms are presented in detail. The OPWI algorithm is evaluated under operations af analysisjre-synthesis and pr~sodic modifications, TSM (Time Scale Modifications) and PSM (Pitch Scale Modifications). The LDM-GA is evaluated in the context of phaneme segmental duration prediction based on linear regression mo de!. In addition to these two new algorithms (OPWI and LDM-GA), this Thesis presents a large review of the main modules of a USB-TTS system,Front-End Module (Linguistic module), prosodic module, unit-selection module and Back-End module (Synthesis module) / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Aldário Chrestani Bordonalli, Júlio César Rodrigues Fernandes de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_VitorBedotti_M.pdf: 8224184 bytes, checksum: f63b4dc7f1e4170cdcb48f49bf1b4155 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As mudanças nos padrões de tráfego na internet forçam a constante evolução das redes ópticas, que, por serem sistemas com grande capacidade e se estenderam por milhares de quilômetros, são a principal aposta para suprir a demanda por banda. A solução adotada foi aumentar a eficiência espectral da transmissão, por meio do uso de formatos de modulação de alta ordem, como o PSK e o QAM, da detecção coerente e da multiplexação em polarização. Nessa dissertação, os conceitos de uma transmissão coerente digital e os principais algoritmos para a recepção e recuperação de sinal são apresentados, considerando o formato de modulação DP-QPSK com taxa agregada de 112 Gb/s. É proposto, também, um método de adaptação de ganho para o algoritmo de módulo constante (CMA), que acelera a convergência e torna a rotina que rastreia as mudanças no estado de polarização do sinal óptico mais rápido e robusto. Os algoritmos para cada funcionalidade foram testados individualmente em simulação. O melhor conjunto de algoritmos é analisado e configurações experimentais em back-to-back com carregamento de ruído ASE, em anel de recirculação óptico de 225 km com 80 canais DWDM e, também, em transmissão pela Rede Experimental de Alta Velocidade GIGA no trecho Campinas - São Paulo - Campinas. Para a configuração em back-to-back, o limite do sistema foi de 10,5 dB de OSNR. No anel de recirculação, foi possível a transmissão de 80 canais a 112 Gb/s, totalizando 8,96 Tbit/s por 2925 km e ocupando 50 GHz de banda, ou por 2475 km e ocupando 25 GHz. Na rede GIGA, o sistema se mostrou estável, com taxa de erro de bits bem inferior ao limite por mais de 3 horas de análise. O método de adaptação de ganho proposto conseguiu acompanhar mais de 20 Mrad/s e 3 Mrad/s de variação angular no estado de polarização para 34 dB e 15 dB de OSNR, respectivamente, enquanto o CMA sem adaptação de ganho falha a 10 Mrad/s e 1,5 Mrad/s nas mesmas condições. Os resultados demonstram a eficácia e a estabilidade dos algoritmos e a capacidade de recuperação do sinal em simulação, em experimentos laboratoriais ou em campo / Abstract: The changes in traffic patterns due to the Internet force the constant evolution of optical networks. These systems, designed to deliver high transmission capacity over thousands of kilometers, are the key solution to meet the demand for bandwidth. The recent tendency to provide wider bandwidth without changing the infrastructure already deployed has been to increase the spectral efficiency of transmission by using high order modulation formats, such as PSK and QAM, and employment coherent detection along with polarization multiplexing. In this work the concepts of optical digital coherent systems and the main algorithms for signal reception and recovery are presented, considering QPSK modulation format and polarization multiplexing (DP-QPSK) at 112 Gb/s. It is also proposed a method for adaptive adjustment of the constant modulus algorithm (CMA) gain, which accelerates the convergence and makes the algorithm faster and more robust to changes in the state of polarization of the optical signal. The algorithms for each function were tested individually in a simulation setup. The best set of algorithms were then obtained and applied in the receiver end of different experimental setups: back-to-back with ASE noise loading; 225-km optical recirculation loop with 80 DWDM channels; and a field transmission over part of the high-capacity experimental network GIGA (Campinas - São Paulo - Campinas). For the back-to-back setup, the system limit was achieved at 10.5 dB of OSNR. For the recirculation loop, it was possible to transmit up to 80 channels at 112 Gb/s, or 8.96 Tbit/s for overall system capacity, over 2925 km, considering 50-GHz bandwidth signal, or 2475 km for 25-GHz bandwidth signal. For the GIGA network, the system was stable with bit error rate well below the FEC threshold during the 3-hour analysis. The gain adaptation method proposed was able to track over 20 Mrad/s and 3 Mrad/s of angular rotation rate in the state of polarization for OSNRs of 34 dB and 15 dB, respectively, while the CMA without gain adaptation fails to track frequencies above 10 Mrad/s and 1.5 Mrad/s in the same conditions. The results show that the set of algorithms is effective, stable and capable of recovering the signal during simulation, laboratory experiments or field trials / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores Vera Lúcia da Silveira Nantes Button, Percy Nohama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T09:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NogueiraNeto_GuilhermeNunes_D.pdf: 3511169 bytes, checksum: eab59dd67c7bd6370efd2d475664860e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A lesão medular afeta a condução dos sinais motores e sensoriais na medula. Com isso, a realização de movimentos voluntários por pessoas com lesão medular é prejudicada quando não impossível. A estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é uma técnica que pode auxiliá-los a contornar essas dificuldades, pois possibilita ativar a musculatura de um membro paralisado. Embora a EENM em malha aberta seja capaz de produzir movimentos em um membro paralisado, ele não é capaz de compensar automaticamente desvios angulares devidos a distúrbios. Fenômenos supressores de desempenho muscular como a fadiga muscular e a adaptação neuronal podem comprometer a qualidade de um movimento funcional evocado artificialmente. Por isso, sistemas de controle são incorporados a estimuladores elétricos. A mecanomiografia (MMG) pode fornecer informações sobre a condição de um músculo em contração. Este trabalho investiga a viabilidade do emprego de sinais de MMG no controle da aplicação de EENM visando a sua incorporação em estratégias de controle de membros inferiores (MMII) em lesados medulares sem treinamento. Para isso, foi desenvolvido um sistema integrado de monitoração multiparamétrica e EENM com capacidade de incorporação do sinal de MMG na estratégia de controle. Um ensaio com voluntários hígidos e contrações isométricas de membros superiores (MMSS) apontou variações em parâmetros de MMG no início e final da contração. Outro ensaio analisou o sinal de MMG e de ângulo com controle de EENM em malha e cadeia abertas para indivíduos hígidos e lesados medulares. Sinais de MMG e EENM em contrações dinâmicas de MMII foram registrados. Com o sistema integrado, aplicou-se EENM com controle de ângulo de joelho em malha fechada obtendo- se estabilidade angular do joelho de um lesado medular. Finalmente, o sistema integrado aplicou controle para estabilizar o ângulo de joelho e monitorar sinais de MMG. Os resultados de ensaios experimentais mostraram que parâmetros espectrais, como a frequência média de potência, apresentaram variações entre o início e o fim da contração quando a amplitude de EENM apresentou taxas de incremento mais elevadas. Conclui-se que existe viabilidade no emprego de MMG em estratégias de controle de EENM para MMII de lesados medulares em estabilidade angular, observando-se a taxa de incremento/decremento da saída do estimulador / Abstract: Spinal cord injury affects conduction of motor and sensory signals that flow through the spinal cord. Therefore, the performance of voluntary movements by spinal cord injured (SCI) persons is impaired, if not impossible. Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a technique that aids SCI individuals to overcome these difficulties, because it allows activation of paralyzed limb muscles. Though NMES in open loop and in open chain tasks is able to generate movements in paralyzed limbs, it is not capable to automatically compensate for angle deviations due to disturbances. Suppressive phenomena of muscle performance, such as muscle fatigue and motor neuron adaptation, can compromise the quality of an artificially elicited functional moment. Thus, closed-loop control systems are merged with electrical stimulators. Mechanomyography (MMG) can provide information about a contracting muscle condition. This work proposes to investigate the feasibility of using MMG signals in the control of NMES application aiming its incorporation in lower limb control strategies of untrained spinal cord injured persons. An integrated system was built, comprising a multiparametric acquisition system and a closed-loop controlled neuromuscular electrical stimulator. The integrated system is able to incorporate MMG signals in the control strategy. A test with healthy volunteers performing upper limb isometric contractions indicated variations in MMG parameters between the beginning and end of contraction. Another test investigated MMG signals and joint angles with NMES in open loop and in open chain to healthy and SCI individuals. NMES and MMG signals during lower limb dynamic contractions were registered. Using the integrated system, NMES was applied to the control of knee angle in closed loop configuration ensuring angular stability of both knees on a single SCI volunteer. Finally, the integrated system applied closed loop control to stabilize the knee angle, and monitored MMG signals. Experimental results revealed that spectral parameters such as mean power frequency presented variations between the beginning and end of contraction when NMES amplitude showed higher amplitude increase rates. In conclusion, there is feasibility of using MMG signals in control strategies of NMES for lower limbs of SCI persons in reasonable angle stability. However, one must observe the stimulator output increase/decrease rate / Doutorado / Engenharia Biomedica / Doutor em Engenharia Elétrica

Um tópico importante na análise de seqüências biológicas é a busca de genes, ou seja, a identificação de regiões codificantes de proteínas. Esta identificação permite a posterior procura de significado, descrição ou categorização biológica do organismo analisado. Atualmente, vários métodos combinam reconhecimento de padrões com conhecimento coletado de conjuntos de treinamento ou de comparações com banco de dados genômicos. Entretanto, a acurácia desses métodos está ainda longe do satisfatório. Novos métodos de processamento de seqüências de DNA e de identificação de genes podem ser criados através da busca por conteúdo (search-by-content). O padrão periódico de DNA em regiões codificantes de proteína, denominada periodicidade de três bases, vem sendo considerado uma propriedade dessas regiões. As técnicas de processamento digital de sinais fornecem uma base robusta para a identificação de regiões com periodicidade de três bases. Nesta dissertação, são apresentados um \\pipeline, os conceitos básicos da identificação genômica, e métodos de processamento digital de sinais utilizados para a identificação de regiões codificantes de proteínas. Introduzimos um novo método para a identificação dessas regiões, baseado na transformada proposta, denominada Transformada Modificada de Morlet. Apresentamos vários resultados experimentais obtidos a partir de seqüências de DNA sintéticas e reais. As principais contribuições do trabalho consistem no desenvolvimento de um pipeline para projetos genoma e na criação de um método de identificação de regiões codificantes onde a periodicidade de três bases seja latente. O método apresenta desempenho superior e vantagens importantes em comparação ao método tradicional baseado na transformada de Fourier de tempo reduzido. / An important topic in biological sequences analysis is gene finding, i.e. the identification of protein coding regions. This identification allows the posterior research for meaning, description or biological categorization of the analyzed organism. Currently, several methods combine pattern recognition with knowledge collected from training datasets or from comparison with genomic databases. Nonetheless, the accuracy of these methods is still far from satisfactory. New methods of DNA sequences processing and genes identification can be created through search-by-content such sequences. The periodic pattern of DNA in protein coding regions, called three-base periodicity, has been considered proper of coding regions. Digital signal processing techniques supply a strong basis for regions identification with three-base periodicity. In this work, we present a bioinformatics pipeline, basic concepts of the genomic identification and digital signal processing methods used for protein coding regions identification. We introduce a new method for identification of these regions, based on a newly proposed transform, called Modified Morlet Transform. We present some obtained experimental results from synthetic and real DNA sequences. The main contributions consist of the bioinformatics pipeline development for genoma projects and the creation of a method for protein coding regions identification where the three-base periodicity is latent. The method presents superior performance and important advantages in comparison to traditional method based on the short time Fourier transform.

Neste trabalho foi feita uma investigação sobre a realização de processamento de áudio digital em tempo real utilizando três dispositivos com características computacionais fundamentalmente distintas porém bastante acessíveis em termos de custo e disponibilidade de tecnologia: Arduino, GPU e Android. Arduino é um dispositivo com licenças de hardware e software abertas, baseado em um microcontrolador com baixo poder de processamento, muito utilizado como plataforma educativa e artística para computações de controle e interface com outros dispositivos. GPU é uma arquitetura de placas de vídeo com foco no processamento paralelo, que tem motivado o estudo de modelos de programação específicos para sua utilização como dispositivo de processamento de propósito geral. Android é um sistema operacional para dispositivos móveis baseado no kernel do Linux, que permite o desenvolvimento de aplicativos utilizando linguagem de alto nível e possibilita o uso da infraestrutura de sensores, conectividade e mobilidade disponível nos aparelhos. Buscamos sistematizar as limitações e possibilidades de cada plataforma através da implementação de técnicas de processamento de áudio digital em tempo real e da análise da intensidade computacional em cada ambiente. / This dissertation describes an investigation about real time audio signal processing using three platforms with fundamentally distinct computational characteristics, but which are highly available in terms of cost and technology: Arduino, GPU boards and Android devices. Arduino is a device with open hardware and software licences, based on a microcontroller with low processing power, largely used as educational and artistic platform for control computations and interfacing with other devices. GPU is a video card architecture focusing on parallel processing, which has motivated the study of specific programming models for its use as a general purpose processing device. Android is an operating system for mobile devices based on the Linux kernel, which allows the development of applications using high level language and allows the use of sensors, connectivity and mobile infrastructures available on devices. We search to systematize the limitations and possibilities of each platform through the implementation of real time digital audio processing techinques and the analysis of computational intensity in each environment.

This thesis deals with the design, implementation and testing of an equipment that performs spectral analysis of a gamma radiation, based on the evaluation of pulses from a scintillation detector. The pulzes are pre-amplified and digitized, and their further processing takes place numerically in an FPGA, which allows a simple modification of the function of the developed device. After an introduction to the issue of gamma radiation spectroscopy with a focus on its detection, the thesis is devoted to the development of a multichannel analyzer hardware, whose individual parts are further described later. Next, the development of a digital signal processing system in the FPGA is described. Followed by an analysis of a microcontroller firmware, and a text protocol for the controlling of the device. Finally, the results of the work are discussed, with a focus on the test measurement of gamma radiation.

One of the challenges of utilizing higher frequencies in the RF spectrum, for any number of applications, is the hardware constraints of analog-to-digital converters (ADCs). Since mid-20th century, we have accepted the Nyquist-Shannon Sampling Theorem in that we need to sample a signal at twice the max frequency component in order to reconstruct it. Compressive Sampling (CS) offers a possible solution of sampling sub-Nyquist and reconstructing using convex programming techniques. There has been significant advancements in CS research and development (more notably since 2004), but still nothing to the advantage of everyday use. Not for lack of theoretical use and mathematical proof, but because of no implementation work. There has been little work on hardware in finding the realistic constraints of a working CS system used for digital signal process (DSP). Any parameters used in a system is usually assumed based on stochastic models, but not optimized towards a specific application. This thesis aims to address a minimal viable platform to implement compressive sensing if applied to a wireless sensor network (WSN), as well as address certain parameters of CS theory to be modified depending on the application.

This master thesis describes the practical usage of AMR-WB (Adaptive Multi Rate - Wide Band) codec and its implementation on a digital signal processor which is integrated in functional voice communication system Siemens HiPath 4000. The first part is focused on the complete codec description, especially on an encoder and decoder. The second part partly describes signal processors and then is followed by the practical part of the implementation which is solved from the preliminary activities up to the optimalization of the final functional solution.

This thesis contains information about fast measuring card design for data processing from NQR measuring probe. The overall purpose is to create functional prototype of measuring card. Thesis describes suitable design of PCB having regard to EMC. There are information abou digital signal processing, using algorithms DFT and FFT. The thesis contains information about FPGA and there are rules, how to program FPGA correctly. In the practical part of the thesis, there are information about PCB design of ADC and DAC. There are also information about design of program for FPGA and control application for PC.