[pt] O presente estudo tem como objetivo investigar o processo de cimentação de poços de petróleo, na presença de zonas de perda de filtrado. Um aparato experimental foi projetado, construido e operado com o objetivo de simular a cimentação de um poço de petróleo. Com diâmetros característicos dos poços reais, esse simulador permite que o processo de cura da coluna de cimento seja monitorado com condições controladas. O aparato consiste em uma coluna anular concêntrica com 8m de comprimento. A zona de perda de filtrado é modelada por uma parede semi-permeável, e todo poço é equipado com sensores de pressão e temperatura. Isso possibilita a investigação dos mecanismos de cura da pasta de cimento, bem como o impacto da perda de filtrado na evolução do perfil de pressão. Para tentar prever esse comportamento, um modelo numérico 2D de Elementos Finitos foi proposto e implementado em Python, utilizando bibliotecas pré-compiladas de código aberto denominadas FEniCs. As equações de conservação de massa e momento são resolvidas para obter os campos de velocidade e pressão. A mistura da pasta de cimento é considerada um fluido incompressível e composta de duas espécies químicas: a fase aquósa(ou filtrado) e o cimento dissolvido. O transporte de massa é modelado usando a equação de advecção-difusão, e a pasta é modelada como um fluido viscoplástico que sofre redução volumétrica com a cura. Finalmente, os resultados das simulações foram confrontados com os dados experimentais obtidos, e uma boa concordância foi observada. Uma investigação adicional foi realizada no modelo numérico, através de uma análise de sensibilidade individual dos parâmetros de entrada e seu respectivo impacto na queda de pressão. Para o regime de taxas de cisalhamento avaliados, os resultados indicaram uma forte dependência entre a evolução do perfil de pressão e o tempo de cura, a magnitude da vazão de filtrado e o patamar newtoniano da viscosidade. / [en] This thesis aims to investigate the cementing process of an oil well in presence of a filtrate loss zone. An experimental setup was designed, built and operated to simulate an annular well field-like geometry where cement would cure under controlled conditions. This well simulator consisted of an 8m concentric annular column with a section of semi-permeable external wall, equipped with pressure and temperature sensors. It allows the investigation of the cementing cure mechanisms, as well as the impact of the fluid loss zone in the pressure drop behavior. In order to predict this behavior on real oil wells, a 2D transient numerical model is proposed. A finite element model was implemented in Python with the aid of an open source library named FEniCs. Mass and momentum conservation equations are solved to obtain the pressure and velocity fields, and the cement mixture is considered an incompressible single-phase mixture composed of two chemical species: the filtrate and the dissolved cement. Mass transport is modeled with an advection-diffusion equation and dissolved cement species is modeled as a viscoplastic fluid with shrinkage. Finally, the simulation results were confronted with the experimental data, and a good agreement was observed. Further investigation of numerical model parameters was performed, and a sensitivity analysis evaluated individual influence of those parameters in the pressure drop. The results indicate that pressure profile evolution has a strong dependency on thickening time, fluid loss flow rate magnitude and the Newtonian viscosity plateau for the evaluated shear rate regimen.

Uno de los problemas más importantes en Topología Fuzzy es obtener un concepto apropiado de espacio métrico fuzzy. Este problema ha sido abordado por muchos autores desde diferentes puntos de vista. En particular, es de gran interés la noción de métrica fuzzy sobre un conjunto que, con la ayuda de t-normas continuas, introdujeron y estudiaron George y Veeramani. En el presente trabajo hemos continuado con el estudio de estos espacios métricos fuzzy, hemos aportado nuevos ejemplos que nos ayudarán a desarrollar la teoría y hemos tratado otras cuestiones relacionadas con la convergencia, la continuidad y dos tipos de métricas fuzzy llamadas principales y fuertes. En la presente tesis, aportamos nuevos ejemplos de métricas fuzzy y en algunos casos obtenemos que las métricas fuzzy más habituales en la literatura sobre el tema, son casos particulares de las que aquí damos. Tratamos también la extensión de dos métricas fuzzy estacionarias cuando coinciden en la intersección de dos conjuntos. También hemos continuado con el estudio del concepto de p-convergencia en espacios métricos fuzzy introducido por D. Mihet, estudiando algunos aspectos relativos a él y damos una caracterización de aquellos espacios métricos fuzzy, que llamamos principales, en los que la familia de las sucesiones p-convergentes coincide con la familia de las sucesiones convergentes. Además damos un ejemplo de espacio métrico fuzzy no completable y no principal. Definimos el concepto de aplicación t-continua entre espacios métricos fuzzy, que es más fuerte que el de continuidad y revisamos algunas cuestiones referentes a este tipo de aplicaciones, obteniendo como resultado que si el espacio métrico fuzzy de partida es principal entonces las aplicaciones t-continuas coinciden con las aplicaciones continuas. En lo que respecta al capítulo de métricas fuertes, estudiamos una clase de métricas fuzzy estacionarias que incluye la clase de las ultramétricas fuzzy estacionarias. / López Crevillén, A. (2010). Métricas fuzzy. Aplicaciones al filtrado de imágenes en color [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7351

El cultivo protegido bajo invernadero tiene altos costes energéticos derivados de la ventilación forzada. En cambio, la ventilación natural puede ser una solución barata que reduzca el consumo energético. No obstante, un diseño que permita la ventilación natural del invernadero supone un reto debido a la complejidad del fenómeno físico. Frente a otros métodos de diseño, como los métodos experimentales o analíticos, en los últimos tiempos la dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés) se ha convertido en la herramienta más utilizada para estudiar este tipo de fenómenos, gracias a su relativo bajo coste y a la rapidez en la obtención de resultados. No obstante, los modelos CFD deben refrendarse mediante validaciones realizadas a través de datos experimentales. Un análisis bibliográfico detallado del uso de la CFD aplicada a invernaderos muestra, en general, que los trabajos carecen de suficientes datos experimentales, seguramente debido al alto coste de los sensores para adquirirlos y la dificultad que conlleva el trabajo en condiciones de campo. Además, se observa que las simulaciones CFD en invernaderos no se realizan con un procedimiento sistematizado. Por ello, la presente tesis, por un lado describe un dispositivo y unos métodos sencillos y baratos para obtener datos atmosféricos, y por otro, propone una visión crítica sobre la investigación realizada hasta el momento, con el fin de sistematizar la manera de generar modelos CFD aplicados a la ventilación natural de invernaderos. Finalmente, la tesis se complementa con un ejemplo sobre un caso práctico. Para ello, en primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica de las diferentes guías de buenas prácticas en diferentes campos de la tecnología principalmente en edificación, para sistematizar y adaptar las recomendaciones para generar modelos CFD en invernaderos. En segundo lugar, se desarrolló un sistema de adquisición de datos sencillo, consistente en una red de sensores, que permite medir simultáneamente la velocidad y dirección de viento en 20 puntos. Este sistema de sensores fue calibrado y probado en campo satisfactoriamente obteniendo una precisión similar a los anemómetros comerciales con un precio 30 veces superior. En tercer lugar, se generaron 24 modelos del flujo de aire alrededor del invernadero, resultantes de la combinación de cuatro modelos de turbulencia (k- ¿; RNG k-¿; k-¿ y RSM); dos esquemas de discretización (primer orden y segundo orden) y tres velocidades de viento exterior (3; 3,5 y 4 m/s) con el fin de analizar sus diferencias y demostrar sus ventajas e inconvenientes. Por este motivo, en cuarto lugar, se comprobó su capacidad de ajustarse a los datos de campo, validando los modelos con un análisis de regresión lineal sobre los datos experimentales. Con este estudió se reveló que los modelos SST k-¿ y el RSM (segundo orden) son los que mejor representan el flujo de ventilación y se demostró que el modelo k-¿ estándar (primer orden), el más utilizado en la bibliografía, no sólo ofrece resultados diferentes al resto de modelos, sino que su rendimiento es pobre para predecir el flujo de ventilación. / Granell Ruiz, R. (2014). Análisis del flujo ambiental y propuesta metodológica para simulaciones CFD aplicadas a la ventilación natural de invernaderos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37194

Tiene como objetivo principal la definición de una nueva metodología de modelización en tiempo presente de los niveles de servicio en autopistas mediante la utilización de la información proporcionada por los sensores actualmente instalados en carretera. Se pretende que esta modelización puedar ser utilizada por los sistemas de gestión de tráfico, para obtener una caracterización más ajustada de los niveles de servicio. Esta caracterización mejorará la de gestión del tráfico, ya que la determinación de los niveles de servicio en tiempo presente ayudará a la toma de decisiones para la actividación de las medidas de gestión de tráfico. La investigación se ha basado en la hipótesis fundamental de que los seis niveles de servicio definidos en el Manual de Capacidad (HCM2000), no se consideran adecuados para la gestión dinámica del tráfico por dos razones fundamentales: a)la metodología es totalmente estática y está orientada al dimensionamiento de las redes viarias y b)que entre algunos nivels de servicio no existen variaciones significativas en las condiciones de circulación. En el desarrollo del trabajo se distinguen dos fases. La primera consiste en una fase de reducción de datos. Esta reducción se ha basado en un análisis de la calidad de datos obtenidos por las estaciones de monitorización, basadas en espiras. El resultado de la reducción ha consistido en la creación de un conjunto de filtros para la depuración de los datos que garantice la calidad de los mismos. En la segunda fase se lleva a cabo la propuesta y análisis de diferentes métodos para la obtención del cálculo de nivel de servicio. / Belda Esplugues, E. (2011). MODELIZACIÓN DE LOS NIVELES DE SERVICIO EN AUTOPISTAS EN TIEMPO PRESENTE PARA LA GESTIÓN DINÁMICA DEL TRÁFICO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14274

[pt] O problema de identificação fraca surge naturalmente em modelos macroeconômicos. Consequentemente, métodos de variáveis instrumentais produzem resultados enigmáticos de forma mais frequente do que seria empiricamente razoável. Neste trabalho, propomos dois novos métodos para tratar destas dificuldades, no que tange a duas das principais equações de modelos macro: a Curva de Phillips Novo-Keynesiana (NKPC) e a Equação de Euler (EE). Sabe-se das dificuldades em se estimar um coeficiente de sensibilidade positivo entre inflação e produto no primeiro caso, e que, mesmo quando se obtém uma estimativa positiva, o nível de rigidez nominal implicado para a economia é incompatível com o que sugerem os micro dados. Nós abordamos essa questão no primeiro capítulo, propondo um modelo de economia multi-setorial com heterogeneidade na fixação de preços entre setores. O método gera coeficientes de sensibilidade positivos e estáveis para diferentes configurações econométricas, assim como níveis de rigidez nominal alinhados com a evidência micro, para a economia como um todo e também para cada setor individualmente. Todas essas estimativas variam em linha com implicações teóricas, quando hipóteses do modelo são alteradas. O foco do segundo capítulo é a estimação da elasticidade de substituição intertemporal (EIS), parâmetro central da EE. Argumentamos como o uso de séries oficiais de consumo – que são estatisticamente tratadas antes de disponibilizadas – distorce estimativas da EIS. Propondo um modelo generalizado para desfiltrar diferentes tipos de séries de consumo disponíveis, – micro e macro, com várias frequências –, demonstramos como a utilização de consumo não filtrado gera estimativas da EIS que são consideravelmente mais estáveis, independente do arcabouço econométrico e da série de consumo usada. Resultados também parecem menos sensíveis à presença de instrumentos fracos, comparativamente a estimações usando séries oficiais. / [en] The weak identification problem arises naturally in macroeconomic models. Consequently, instrumental variables methods produce puzzling results more often than what is empirically plausible. We propose novel methods to address puzzles usually featured in two of the main equations in macro models, namely the New-Keynesian Phillips Curve (NKPC) and the Euler Equation (EE). For the former, difficulties to estimate a positive slope without incurring a degree of stickiness incompatible with the micro evidence are widely known. We address the matter in the first chapter, proposing a richer framework of a multi-sector economy with price-setting heterogeneity. The procedure generates positive and roughly unchanging slope coefficients across econometric settings, as well as degrees of stickiness in line with the micro data, both regarding the entire economy and the cross section of sectors. Importantly, all of these estimates move consistently with implications by theory when modifying the model assumptions. The second chapter focuses on the estimation of the elasticity of intertemporal substitution (EIS), central parameter of the EE in models of dynamic choice. There, we argue that the use of officially reported consumption data – which is usually filtered, smoothed, interpolated, etc – distorts estimates of the EIS. A generalised model to unfilter available consumption data is proposed, suitable for several types of data – macro and micro – at different frequencies. Estimations based on unfiltered consumption produce considerably more stable estimates of the EIS, regardless of the econometric approach and the type of consumption data used. Results also seem less sensitive to the presence of weak instruments, compared to officially reported data.

Esta tesis aborda el desarrollo y mejora de los altavoces de panel multiexcitados (MAPs) con particular importancia en su aplicación para la reproducción de síntesis de campo (WFS). Los altavoces MAPs pueden usarse como alternativa a las agrupaciones de altavoces dinámicos para WFS con ventajas adicionales. Sin embargo, puesto que los altavoces MAPs son paneles finitos que se excitan en varios puntos de su superficie, existen cuestiones estructurales y geométricas que deben ser tratadas para garantizar que todos los excitadores actúan uniformemente para crear una agrupación de altavoces válida para WFS. Este objetivo se acomete a través de un método para el análisis de la radiación del campo sonoro en el dominio espacio-temporal que ha sido propuesto y validado en esta tesis. De la presente investigación se desprenden diversas conclusiones. El método propuesto analiza las imperfecciones del campo sonoro por el submuestreo espacial en una representación gráfica que muestra la distribución de energía radiada en el espacio. Mediante un estudio comparativo entre altavoces MAPs de diferentes tamaños y agrupaciones de altavoces dinámicos, la principal conclusión que se desprende, con implicaciones prácticas, es que el campo creado por paneles de grandes dimensiones presenta menos imperfecciones que el de paneles pequeños equivalentes. El efecto del contorno del panel en la calidad del campo creado también se ha considerado al comparar varias condiciones de contorno con diversos materiales elásticos. La conclusión principal es la conveniencia de usar condiciones elásticas que pueden crear una tecnología viable de sujeción de paneles y que presentan una radiación acústica adecuada. Los bordes también afectan a la respuesta de los excitadores cercanos, que debe ser convenientemente ecualizada para obtener una respuesta similar a la de los excitadores centrales. / Pueo Ortega, BJ. (2008). Analysis and enhancement of multiactuator panels for wave field synthesis reproduction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3347

En esta tesis se aborda la eliminaci'on de ruido impulsivo, gaussiano y speckle en im'agenes a color y en escala de gises. Como caso particular se puede mencionar la eliminaci'on de ruido en im'agenes m'edicas. Algunos m'etodos de filtrado son costosos computacionalmente y m'as a'un, si las im'agenes son de gran tama¿no. Con el fin de reducir el coste computacional de dichos m'etodos, en esta tesis se utiliza hardware que soporta procesamiento paralelo, como lo son los cores CPU con procesadores multicore y GPUs con procesadores manycore.En las implementaciones paralelas en CUDA, se configuran algunas caracter'¿sticas con la finalidad de optimizar el procesamiento de la aplicaci'on en las GPUs. Esta tesis estudia por un lado, el rendimiento computacional obtenido en el proceso de eliminaci'on de ruido impulsivo y uniforme. Por otro lado, se eval'ua la calidad despu'es de realizar el proceso de filtrado. El rendimiento computacional se ha obtenido con la paralelizaci'on de los algoritmos en CPU y/o GPU. Para obtener buena calidad en la imagen filtrada, primero se detectan los p'¿xeles corruptos y luego son filtrados solo los p'¿xeles que se han detectado como corruptos. Por lo que respecta a la eliminaci'on de ruido gaussiano y speckle, el an'alisis del filtro difusivo no lineal ha demostrado ser eficaz para este caso. Los algoritmos que se utilizan para eliminar el ruido impulsivo y uniforme en las im'agenes, y sus implementaciones secuenciales y paralelas se han evaluado experimentalmente en tiempo de ejecuci'on (speedup) y eficiencia en tres equipos de c'omputo de altas prestaciones. Los resultados han mostrado que las implementaciones paralelas disminuyen considerablemente los tiempos de ejecuci'on secuenciales. Finalmente, en esta tesis se propone un m'etodo para reducir eficientemente el ruido en las im'agenes sin tener informaci'on inicial del tipo de ruido contenido en ellas. I / Sánchez Cervantes, MG. (2013). Algoritmos de detección y filtrado de imágenes para arquitecturas multicore y manycore [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28854

[ES] En la actualidad, cada vez existen más y más tareas que necesitamos exportar y automatizar en dispositivos portables de bajo consumo que se alimentan de baterías, en los cuales es imprescindible realizar un uso "optimo" de la energía disponible con la finalidad de no drenarlas rápidamente.En la sección primera de esta tesis, "Filtros de señales de audio digital", "optimizamos" las implementaciones de diferentes filtros, tanto generales como específicos, para aplicaciones de sonido digital diseñados e implantados en plataformas basadas en las arquitecturas ARM®. Como filtros generales, trabajamos con los filtros FIR, IIR y Parallel IIR, siendo este tipo de filtros implementados a bajo nivel con instrucciones vectoriales NEON®. Finalmente, se implementa un filtro de separación de señales conocido como "Beamforming", el cual plantea después de su estudio, la problemática de realizar una factorización QR de una matriz relativamente grande en tiempo real, lo cual nos lleva a desarrollar diferentes técnicas de "aceleración" de los cálculos de la misma. En la segunda parte, "Rellenado de mapa de profundidad de una escena", describimos el proceso de rellenado de un mapa de profundidad de una escena capturada a partir del uso de la imagen RGB y de un mapa de profundidad disperso donde únicamente tenemos valores de profundidad en los bordes de los objetos que componen la escena. Estos algoritmos de "rellenado" del mapa de profundidad, también han sido diseñados e implantados en dispositivos basados en la arquitectura ARM®. / [CA] Actualment, cada vegada existixen més i més tasques que tenen la necessitat d'exportar i automatitzar a dispositius portables de baix consum que s'alimenten amb bateríes, als quals es imprescindible realitzar un ús "óptim" de l'energia disponible amb la finalitat de no drenar-les ràpidament. Part I: Filtres de senyals d'àudio digital En aquesta secció "optimitzarem" les implementacions de diferents filtres, tant generals com específics, empreats a aplicacions de so digital disenyats e implantats a plataformes basades a les arquitectures ARM®. Com a filtres generals, treballem amb els filtres FIR, IIR y Parallel IIR, sent aquests tipus de filtres implementats a baix nivell amb instruccions vectorials NEON®. Finalment, s'implementa un filtro de separació de senyals conegut com "Beamforming", el qual planteja després del seu estudi, la problem`atica de realitzar una factorizació QR d'una matriu relativament gran en temps real, i açó ens porta a desenvolupar diferents tècniques "d'acceleració" dels càlculs de la mateixa. Part II: Emplenat del mapa de profunditat d'una escena A la secció d'image per computador, descrivim el procés d'emplenat d'un mapa de profunditat d'una escena capturada fent servir l'image RGB i un mapa de profunditat dispers on únicament tenim valors de profunditat als bordes dels objetes que composen l'escena. Aquests algoritmes "d'emplenat" del mapa de profunditat, també han sigut disenyats e implantats a dispositius basats en l'arquitectura ARM®. / [EN] Currently, there are more and more tasks that we need to export and automate in low-consumption mobile devices that are powered by batteries, in which it is essential to make an "optimum" use of the available energy in order to do not drain them quickly. Part I: Filters of digital audio signals In this section we "optimize" the implementations of different filters, both general and specific, for digital sound applications designed and implemented on platforms based on the ARM®. As general filters, we work with the FIR, IIR and Parallel IIR filters, these types of filters being implemented at a low level with NEON®vector instructions. Finally, a signal separation filter known as "Beamforming" is implemented, which set out after its study, the problem of performing a QR factorization of a relatively large matrix in real time, which leads us to develop different techniques of "acceleration" of the calculations of it. Part II: Filling the depth map of a scene In the computer image section, we describe the process of filling in a depth map of a captured scene using RGB image and a sparse depth map where we only have depth values at the edges of the objects that make up the scene. These depth map "filling" algorithms have also been designed and implemented in devices based on the ARM® architecture. / Alventosa Rueda, FJ. (2022). Algoritmos de imagen y sonido digital con restricciones de tiempo real [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181573

[ES] Los sistemas de zonas de sonido personal (o sus siglas en inglés PSZ) utilizan altavoces y técnicas de procesado de señal para reproducir sonidos distintos en diferentes zonas de un mismo espacio compartido. Estos sistemas se han popularizado en los últimos años debido a la amplia gama de aplicaciones que podrían verse beneficiadas por la generación de zonas de escucha individuales. El diseño de los filtros utilizados para procesar las señales de sonido es uno de los aspectos más importantes de los sistemas PSZ, al menos para las frecuencias bajas y medias. En la literatura se han propuesto diversos algoritmos para calcular estos filtros, cada uno de ellos con sus ventajas e inconvenientes. En el presente trabajo se revisan los algoritmos para sistemas PSZ propuestos en la literatura y se evalúa experimentalmente su rendimiento en un entorno reverberante. Los distintos algoritmos se comparan teniendo en cuenta aspectos como el aislamiento acústico entre zonas, el error de reproducción, la energía de los filtros y el retardo del sistema. Además, se estudian estrategias computacionalmente eficientes para obtener los filtros y también se compara su complejidad computacional. Los resultados experimentales obtenidos revelan que las soluciones existentes no pueden ofrecer una complejidad computacional baja y al mismo tiempo un buen rendimiento con baja latencia. Por ello se propone un nuevo algoritmo basado en el filtrado subbanda, y se demuestra experimentalmente que este algoritmo mitiga las limitaciones de los algoritmos existentes. Asimismo, este algoritmo ofrece una mayor versatilidad que los algoritmos existentes, ya que se pueden utilizar configuraciones distintas en cada subbanda, como por ejemplo, diferentes longitudes de filtro o distintos conjuntos de altavoces. Por último, se estudia la influencia de las respuestas objetivo en la optimización de los filtros y se propone un nuevo método en el que se aplica una ventana temporal a estas respuestas. El método propuesto se evalúa experimentalmente en dos salas con diferentes tiempos de reverberación y los resultados obtenidos muestran que se puede reducir la energía de las interferencias entre zonas gracias al efecto de la ventana temporal. / [CA] Els sistemes de zones de so personal (o les seves sigles en anglés PSZ) fan servir altaveus i tècniques de processament de senyal per a reproduir sons distints en diferents zones d'un mateix espai compartit. Aquests sistemes s'han popularitzat en els últims anys a causa de l'àmplia gamma d'aplicacions que podrien veure's beneficiades per la generació de zones d'escolta individuals. El disseny dels filtres utilitzats per a processar els senyals de so és un dels aspectes més importants dels sistemes PSZ, particularment per a les freqüències baixes i mitjanes. En la literatura s'han proposat diversos algoritmes per a calcular aquests filtres, cadascun d'ells amb els seus avantatges i inconvenients. En aquest treball es revisen els algoritmes proposats en la literatura per a sistemes PSZ i s'avalua experimentalment el seu rendiment en un entorn reverberant. Els distints algoritmes es comparen tenint en compte aspectes com l'aïllament acústic entre zones, l'error de reproducció, l'energia dels filtres i el retard del sistema. A més, s'estudien estratègies de còmput eficient per obtindre els filtres i també es comparen les seves complexitats computacionals. Els resultats experimentals obtinguts revelen que les solucions existents no poder oferir al mateix temps una complexitat computacional baixa i un bon rendiment amb latència baixa. Per això es proposa un nou algoritme basat en el filtrat subbanda que mitiga aquestes limitacions. A més, l'algoritme proposat ofereix una major versatilitat que els algoritmes existents, ja que en cada subbanda el sistema pot utilitzar configuracions diferents, com per exemple, distintes longituds de filtre o distints conjunts d'altaveus. L'algoritme proposat s'avalua experimentalment en un entorn reverberant, i es mostra com pot mitigar satisfactòriament les limitacions dels algoritmes existents. Finalment, s'estudia la influència de les respostes objectiu en l'optimització dels filtres i es proposa un nou mètode en el que s'aplica una finestra temporal a les respostes objectiu. El mètode proposat s'avalua experimentalment en dues sales amb diferents temps de reverberació i els resultats obtinguts mostren que es pot reduir el nivell d'interferència entre zones grècies a l'efecte de la finestra temporal. / [EN] Personal Sound Zones (PSZ) systems deliver different sounds to a number of listeners sharing an acoustic space through the use of loudspeakers together with signal processing techniques. These systems have attracted a lot of attention in recent years because of the wide range of applications that would benefit from the generation of individual listening zones, e.g., domestic or automotive audio applications. A key aspect of PSZ systems, at least for low and mid frequencies, is the optimization of the filters used to process the sound signals. Different algorithms have been proposed in the literature for computing those filters, each exhibiting some advantages and disadvantages. In this work, the state-of-the-art algorithms for PSZ systems are reviewed, and their performance in a reverberant environment is evaluated. Aspects such as the acoustic isolation between zones, the reproduction error, the energy of the filters, and the delay of the system are considered in the evaluations. Furthermore, computationally efficient strategies to obtain the filters are studied, and their computational complexity is compared too. The performance and computational evaluations reveal the main limitations of the state-of-the-art algorithms. In particular, the existing solutions can not offer low computational complexity and at the same time good performance for short system delays. Thus, a novel algorithm based on subband filtering that mitigates these limitations is proposed for PSZ systems. In addition, the proposed algorithm offers more versatility than the existing algorithms, since different system configurations, such as different filter lengths or sets of loudspeakers, can be used in each subband. The proposed algorithm is experimentally evaluated and tested in a reverberant environment, and its efficacy to mitigate the limitations of the existing solutions is demonstrated. Finally, the effect of the target responses in the optimization is discussed, and a novel approach that is based on windowing the target responses is proposed. The proposed approach is experimentally evaluated in two rooms with different reverberation levels. The evaluation results reveal that an appropriate windowing of the target responses can reduce the interference level between zones. / Molés Cases, V. (2022). Filter Optimization for Personal Sound Zones Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/186111

[ES] Esta tesis de doctorado está dedicada al problema de descomposición de señales no estacionarias en componentes modales, entendida como componentes oscilatorias independientes, con amplitud y fase dependientes del tiempo. Para este fin, se propone un enfoque metodológico basado en representaciones en espacio de estados diagonales en bloques. Una contribución teórica primaria de esta tesis consiste en demostrar que la respuesta de un sistema de espacio de estados diagonal en bloques puede ser representada en una forma modal con amplitudes y frecuencias dependientes del tiempo. Subsecuentemente, construyendo sobre este resultado, un marco de trabajo basado en filtros de Kalman se propone para la descomposición modal de señales no estacionarias. Como resultado, una familia de métodos paramétricos para la descomposición modal de señales no estacionarias univariadas y multivariadas basadas en representaciones de espacio de estados diagonales en bloques y filtros de Kalman ha sido postulada. La representación básica está construida en bloques de segundo orden, cada uno de los cuales representa los componentes en fase y en cuadratura de un único componente oscilatorio no estacionario. Así, la respuesta total es construida como la suma ponderada de cada uno de estos modos. La identificación de estos modelos requiere la estimación conjunta de las trayectorias y los parámetros modales dependientes del tiempo, así como los hiperparámetros del modelo, constituidos por la matriz de mezcla de modos, las matrices de covarianza del vector de estados, de parámetros y del ruido de medición, y las condiciones iniciales. Para este propósito, un algoritmo de Expectación-Maximización ha sido adaptado como parte de esta tesis. La metodología obtenida es entonces evaluada en la descomposición y eliminación de ruido de registros electrocardiográficos (ECG), los cuales consisten en componentes no-estacionarias pseudo-periódicas y son susceptibles a diferentes tipos de interferencias. La estructura de estas señales las hace susceptibles a las descomposiciones modales basadas propuestas en esta tesis. A diferencia de otros métodos populares de descomposición de señales, las descomposiciones obtenidas con la metodología propuesta proveen componentes oscilatorios con interpretabilidad física y que proveen resultados consistentes para señales multivariadas, como en el caso de registros de ECG con múltiples derivaciones. Otra estrategia que se desarrolló en este proyecto investigativo lo constituye la aplicación de la transformada delta u operador de Euler al filtro de Kalman, esto condujo a resultados de alta precisión en la extracción de componentes de banda angosta. La metodología propuesta constituye una herramienta confiable para la descomposición modal en línea de señales no estacionarias multicomponentes, con resultados excelentes / [CA] Esta tesi de doctorat està dedicada al problema de descomposició de senyals no-estacionaris en components modals, entesa com a components oscil·latòries independents amb amplitud i fase dependents del temps. Per a este fi, es proposa un enfocament metodològic basat en representacions en espai d'estats diagonals en blocs. Una contribució teòrica primària d'esta tesi consistix a demostrar que la resposta d'un sistema d'espai d'estats diagonal en blocs pot ser representada en una forma modal amb amplituds i freqüències dependents del temps. Subseqüentment, construint sobre este resultat, un marc de treball basat en filtres de Kalman es proposa per a la descomposició modal de senyals no estacionaris. Com a resultat, una família de mètodes paramètrics per a la descomposició modal de senyals no estacionaris univariadas i multivariades basades en representacions d'espai d'estats diagonals en blocs i filtres de Kalman ha sigut postulada. La representació bàsica està construïda en blocs de segon ordre, cadascun dels quals representa els components en fase i en quadratura d'un únic component oscil·latori no estacionari. Així, la resposta total és construïda com la suma ponderada de cadascun d'estos modes. La identificació d'estos models requerix l'estimació conjunta de les trajectòries i els paràmetres modals dependents del temps, així com els hiperparámetros del model, constituïts per la matriu de mescla de modes, les matrius de covariància del vector d'estats, de paràmetres i del soroll de mesurament, i les condicions inicials. Per a este propòsit, un algorisme d'Expectació-Maximització ha sigut adaptat com a part d'esta tesi. La metodologia obtinguda és llavors avaluada en la descomposició i eliminació de soroll de registres electrocardiogràfics (ECG), els quals consistixen en components no-estacionàries pseudo-periòdiques i són susceptibles a diferents tipus d'interferències. L'estructura d'estos senyals les fa susceptibles a les descomposicions modals basades propostes en esta tesi. A diferència d'altres mètodes populars de descomposició de senyals, les descomposicions obtingudes amb la metodologia proposada proveïxen components oscil·latoris amb interpretabilidad física i que proveïxen resultats consistents per a senyals multivariats, com en el cas de registres d'ECG amb múltiples derivacions. Una altra estratègia que es va desenvolupar en este projecte investigativo el constituïx l'aplicació de la transformada delta o operador d'Euler al filtre de Kalman, això va conduir a resultats d'alta precisió en l'extracció de components de banda estreta. La metodologia proposada constituïx una eina de confiança per a la descomposició modal en línia de senyals no estacionaris multicomponents, amb resultats excel·lents. / [EN] This PhD thesis is devoted to the problem of the decomposition of non-stationary signals in modal components, understood as independent oscillatory components with time-dependent amplitude and frequency. To this end, a methodological approach based on diagonal time-dependent state space models is postulated. A primary theoretical contribution of this work is to demonstrate that the response of a system in diagonal time-dependent state space form can be cast in a modal form characterized by time-dependent amplitudes and frequencies. Subsequently, building up on this result, a Kalman filter based framework for non-stationary modal decomposition is proposed. As a result, a family of parametric modal decomposition methods is postulated for univariate and multivariate non-stationary signals based on block-diagonal time-dependent state space representations and Kalman filtering/smoothing. The representation is built upon second order blocks, each representing the in-phase and quadrature components of a single non-stationary oscillatory component. The total response is then constructed as the weighted sum of each of these modes. Accordingly, the model identification involves the joint estimation of the modal trajectories and the time-dependent modal parameters, along with the model hyperparameters, constituted by the mode mixing matrix, the state, parameter and noise covariances, and initial conditions. A tailored Expectation-Maximization algorithm is designed for this purpose as part of this thesis. The obtained methodology is assessed in the decomposition and denoising of electrocardiographic (ECG) signals, which consist of pseudo-periodic non-stationary signals and are susceptible to significant interference. The ECG signal structure makes them amenable to the proposed non-stationary modal decompositions. In contrast to other popular non-stationary signal decomposition methods, the proposed method provides a physically meaningful decomposition of oscillatory components, with consistent results for multivariate signals, such as multi-lead ECG records. Another strategy that was developed in this research project is the application of the delta transform or Euler operator to the Kalman filter, which led to highly precise results in extracting narrowband components. The proposed methodology constitutes a reliable tool for on-line modal decomposition of multi-component non-stationary signals, with results comparable and even better than other state-of-the-art methods. / Avendaño, LE. (2024). Método de descomposición modal no estacionaria basado en representación de espacio de estados con aplicación al análisis de señales ECG [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211185