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Aproximación lineal a tramos mediante funciones bases triangulares
(2010) Alcalde Unzu, Íñigo; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
En proyectos anteriores, se han presentado métodos de linealización por tramos PWL que presuponen la posibilidad de escoger unos valores de resistencias y condensadores a voluntad, o también una elección de la posición o número de nodos intuitiva. El objetivo del PFC es desarrollar un método de linealización por tramos que cumpla con estos tres apartados. • Que sea rápido computacionalmente • Que distribuya los nodos de la manera más óptima posible • Que tenga en cuenta la limitación en la elección de los valores de resistencias en circuitos integrados. Cada uno de estos objetivos se encuadran en el ámbito de un convertidor A/D con una etapa de FOLDING descrito en el apartado 4.1. No obstante, cada parte aporta conclusiones por sí mismas que se podrían estudiar independientemente y, por tanto, bien puede aplicarse en distintos ámbitos de este trabajo. El propósito del PFC es encontrar aproximaciones lineales por tramos para curvas que representen funciones de transferencia de circuitos integrados como convertidores A/D para sensores. La mayoría de métodos de linealización restringen la aproximación a que los vértices o nodos reposen sobre la curva original. En nuestro caso no será necesaria esta restricción y observaremos patrones que de otra forma quizá no aparecían
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Astronomical component estimation (ACE v.1) by time-variant sinusoidal modeling
(Copernicus Publications, 2016) Sinnesael, Matthias; Zivanovic, Miroslav; Vleeschouwer, David De; Claeys, Philippe; Schoukens, Johan; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
Accurately deciphering periodic variations in paleoclimate proxy signals is essential for cyclostratigraphy. Classical spectral analysis often relies on methods based on (fast) Fourier transformation. This technique has no unique solution separating variations in amplitude and frequency. This characteristic can make it difficult to correctly interpret a proxy's power spectrum or to accurately evaluate simultaneous changes in amplitude and frequency in evolutionary analyses. This drawback is circumvented by using a polynomial approach to estimate instantaneous amplitude and frequency in orbital components. This approach was proven useful to characterize audio signals (music and speech), which are non-stationary in nature. Paleoclimate proxy signals and audio signals share similar dynamics; the only difference is the frequency relationship between the different components. A harmonic-frequency relationship exists in audio signals, whereas this relation is non-harmonic in paleoclimate signals. However, this difference is irrelevant for the problem of separating simultaneous changes in amplitude and frequency. Using an approach with overlapping analysis frames, the model (Astronomical Component Estimation, version 1: ACE v.1) captures time variations of an orbital component by modulating a stationary sinusoid centered at its mean frequency, with a single polynomial. Hence, the parameters that determine the model are the mean frequency of the orbital component and the polynomial coefficients. The first parameter depends on geologic interpretations, whereas the latter are estimated by means of linear least-squares. As output, the model provides the orbital component waveform, either in the depth or time domain. Uncertainty analyses of the model estimates are performed using Monte Carlo simulations. Furthermore, it allows for a unique decomposition of the signal into its instantaneous amplitude and frequency. Frequency modulation patterns reconstruct changes in accumulation rate, whereas amplitude modulation identifies eccentricity-modulated precession. The functioning of the time-variant sinusoidal model is illustrated and validated using a synthetic insolation signal. The new modeling approach is tested on two case studies: (1) a Pliocene–Pleistocene benthic δ18O record from Ocean Drilling Program (ODP) Site 846 and (2) a Danian magnetic susceptibility record from the Contessa Highway section, Gubbio, Italy.
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Data-driven generation of synthetic wind speeds: a comparative study
(Wiley, 2022) D'Ambrosio, Daniel; Schoukens, Johan; Troyer, T. De; Zivanovic, Miroslav; Runacres, Mark; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
The increasing sophistication of wind turbine design and control generates a need for high-quality wind data. The relatively limited set of available measured wind data may be extended with computer generated data, for example, to make reliable statistical studies of energy production and mechanical loads. Here, a data-driven model for the generation of surrogate wind speeds is compared with two state-of-the-art time series models that can capture the probability distribution and the autocorrelation of the target wind data. The proposed model, based on the phase-randomised Fourier transform, can generate wind speed time series that possess the power spectral density of the target data and converge to their generally non-Gaussian probability distribution with an arbitrary, user-defined precision. The model performance is benchmarked in terms of probability distribution, power spectral density, autocorrelation, and nonstationarities such as the diurnal and seasonal variations of the target data. Comparisons show that the proposed model can outperform the selected models in reproducing the statistical descriptors of the input datasets and is able to capture the nonstationary diurnal and seasonal variations of the wind speed.
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A decomposition approach to cyclostratigraphic signal processing
(Elsevier, 2022) Wouters, Sebastien; Crucifix, Michel; Sinnesael, Matthias; Silva, Anne-Christine da; Zeeden, Christian; Zivanovic, Miroslav; Boulvain, Frédéric; Devleeschouwer, Xabier; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
Sedimentary rocks can record signals produced byhighly complex processes. These signals are generated by a progressive deposition of sediments which can be affected, mainly through the climate system, by regular astronomical cycles (i.e. Milankovitch cycles), and by irregular oscillations like the El Niño-Southern Oscillation. Also, usually through biological, chemical and/or physical post-depositional processes,thesedimentary records can be affected by pattern-creating heterogeneous processes. The noise in the signals further complicates the records,and the deposition rate (or sedimentation rate) can fluctuate, which greatly reduces the effectiveness of the classical stationary time-series analysis methods commonly used in cyclostratigraphy (i.e.the study of the cycles found inthe sedimentary records). Faced with this multiplicity of processes, a common approach used in cyclostratigraphy is to reduce each signal to more manageable sub-signals, either over a given range of frequencies (e.g.,by filtering), or by considering a continuum of constant frequencies (e.g.,using transforms). This makes it possible to focus on the features of interest, commonly astronomical cycles. However, working with sub-signals is not trivial. Firstly, sub-signals have a certain amount of cross-cancellation when they are summed back to reconstructthe initial signal. This means that in filters and in transforms, wiggles that are not present in the initial signal can appear in the sub-signals. Secondly, the sub-signals considered often cannot be summed to reconstruct the initial signal: this means that there are processes affecting the signal which remain unstudied. It is possible to takecross-cancellation into accountand to consider the entire content of a signal by dividing the signal into a decomposition: a set of sub-signals that can be added back together to reconstruct the original signal. We discusshere how to reframe commonly used time-series analysis techniques in the context of decomposition, how they are affected by cross-cancellation, and how adequate they are for comprehending the whole signals. We also show that decomposition can be carried out by non-stationary time-series methods, which can mini misecross-cancellation, and have now reached sufficient maturity to tackle sedimentary records signals. We present novel tools to adapt non-stationary decomposition for cyclostratigraphic purposes, based on the concepts of Empirical Mode Decomposition (EMD) and Instantaneous Frequency (IF), mainly: (1) afast Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) algorithm, (2) quality metrics for decomposition, and (3) plots to visualise instantaneous frequency, amplitude and frequency ratio. We illustrate the use of these tolos by applying them on a grey scale signal from the site of the Ocean Drilling Program, at Ceara Rise (western equatorial Atlantic), especially to identifyand characterisethe expression of astronomical cycles. The main goal is to show that by minimising cross-cancellation, we can apply in real signalswhat we call the wiggle-in-signal approach: making the sub-signals in the decomposition more representative of the expression, wiggle by wiggle, of all the processes affecting the signal(e.g., astronomical cycles). We finally argue that decomposition could be used as a practical standard output for time-series analysis interpretation of cyclostratigraphic signals.
Embargo
Eccentricity curve estimation from geological data using sinusoidal modeling
(Elsevier, 2025-01-16) Zivanovic, Miroslav; Sinnesael, Matthias; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoa eta Telekomunikazio Ingeniaritza
The estimation of eccentricity curves from geological data is important as it can be used as a basis for the construction of geological timescales, or making inferences of past orbital evolutions of the Solar System. Such estimation can be challenging for multiple reasons like age-depth distortions, non-linear responses to insolation and various other sources of perturbation. We present a novel approach to estimating the eccentricity waveform from geological time series by targeted modifications to the Astronomical Component Estimation model (ACEv.1). We show that analyzing individual precession components is highly beneficial in understanding the impact of perturbation on the estimator. It turns out that individual precession components are fairly stationary in noise-free environments. Although the presence of perturbation modifies the morphology of the corresponding waveforms, the root-mean-square of individual waveforms remains approximately unchanged. This finding allows for a simple adjustment of individual precession components, that renders them almost noise-free. Such an approach provides a high-fidelity precession waveform, from which we can estimate the eccentricity. Furthermore, we provide a benchmark study on both synthetic and real geological data, which assess the performance of the proposed method against three state-of-the-art methods from the literature. The modified ACEv.1 model - here named ACEv.2 - outperforms the reference methods in terms of goodness-of-fit to the known eccentricity solutions in the case of a known age-depth model and precession frequencies. Cyclostratigraphic studies often lack comparisons to other methods; therefore, we believe this study could enhance users' understanding of how the reference methods handle perturbations in geological signals.
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Estudio de pitch en señales polifónicas
(2010) Zalba Oteiza, Raúl; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El objetivo de este proyecto fin de carrera es el cálculo de la frecuencia fundamental de una señal de audio polifónica. La frecuencia fundamental o el pitch es un atributo perceptual que permite ordenar de manera creciente los sonidos en una escala de frecuencia logarítmica, es decir, representa la nota percibida de un evento musical. Un sonido presenta un determinado pitch, si la frecuencia de una sinusoide de amplitud arbitraria puede ser correspondida con el sonido percibido. El concepto físico asociado al atributo pitch se denomina frecuencia fundamental (F0), la cual está definida sólo para sonidos periódicos o cuasi-periódicos. Debido a que en la mayoría de las situaciones los términos pitch y frecuencia fundamental coinciden, en este proyecto ambos términos son considerados iguales. Se van a utilizar dos técnicas diferentes para el cálculo del pitch: Método del descriptor. Método de autocorrelación. También se utilizaran dos señales diferentes: La primera constará de una sola fuente. La segunda constará de dos fuentes.
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Estudio e implementación de un codificador de voz tipo sinusoidal
(2012) Urabayen Cerviño, Ioxune; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
En el presente documento se estudia e implementa un codificador de voz sinusoidal utilizando la herramienta computacional Matlab. El codificador implementado está diseñado para trabajar con señales digitales y se basa en el modelo de codificación sinusoidal . Opera con tramas vocales de 30 ms correspondientes a 240 muestras a una velocidad de muestreo de 8000 muestras por segundo. En cada trama de 30 ms se analiza la señal vocal para extraer los parámetros del modelo de codificación sinusoidal (coeficientes del filtro LPC y energías para para el filtrado del tracto vocal, pitch, sonoridad, amplitudes fases y frecuencias de armónicos para la señal de excitación). Estos parámetros se codifican y se transmiten. En el decodificador, se usan los datos recibidos para recuperar los parámetros de excitación y del filtro de tracto vocal. Se realiza una introducción a las señales y los codificadores de voz, analizando sus características más importantes y una revisión de los conceptos teóricos en los que se basará el codificador. Se analiza el codificador propuesto y se detalla la estructura del codificador a implementar y por último se hace una comparación frente a un Vocoder LPC. Una vez implementado el codificador, se introducen diferentes señales de voz, masculinas y femeninas, analizando los resultados obtenidos, tanto para el codificador sinusoidal como para el vocoder LPC, basados en la cantidad de datos transferidos y en la calidad de la señal sintetizada. Como prueba final, se estudia su comportamiento ante una señal de audio y las ventajas e inconvenientes entre ellos.
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Estudio sobre el vocoder homomórfico
(2012) Dallo, Ion Aritz; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El objetivo de este proyecto es el análisis de dos tipos de vocoder para su uso en codificación-decodificación con el objeto de buscar una representación de la señal de voz que permita comprimirla al máximo manteniendo una calidad aceptable. Se busca el mínimo número de bits para una calidad máxima, de esta forma se ahorra ancho de banda en transmisión y espacio de almacenamiento.
Restricted
Identificación de sinusoidales no estacionarias para descomposición de audio y detección de PItCH
(2009) Teberio Berdún, Fernando; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
Restricted
Implementación electrónica de un detector de partículas en tiempo y carga
(2006) Azcona López, Jaione; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
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Instantaneous amplitude and phase signal modeling for harmonic removal in wind turbines
(Elsevier, 2023) Zivanovic, Miroslav; Plaza Puértolas, Aitor; Iriarte Goñi, Xabier; Carlosena García, Alfonso; Ingeniería; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniaritza; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua, 0011-1365-2021-000159.
We present a novel approach to harmonic disturbance removal in single-channel wind turbine acceleration data by means of time-variant signal modeling. Harmonics are conceived as a set of quasi-stationary sinusoids whose instantaneous amplitude and phase vary slowly and continuously in a short-time analysis frame. These non-stationarities in the harmonics are modeled by low-degree time polynomials whose coefficients capture the instantaneous dynamics of the corresponding waveforms. The model is linear-in-parameters and is straightforwardly estimated by the linear least-squares algorithm. Estimates from contiguous analysis frames are further combined in the overlap-add fashion in order to yield overall harmonic disturbance waveform and its removal from the data. The algorithm performance analysis, in terms of input parameter sensitivity and comparison against three state-of-the-art methods, has been carried out with synthetic signals. Further model validation has been accomplished through real-world signals and stabilization diagrams, which are a standard tool for determining modal parameters in many time-domain modal identification algorithms. The results show that the proposed method exhibits a robust performance particularly when only the average rotational speed is known, as is often the case for stand-alone sensors which typically carry out data pre-processing for structural health monitoring. Moreover, for real-world analysis scenarios, we show that the proposed method delivers consistent vibration mode parameter estimates, which can straightforwardly be used for structural health monitoring.
Embargo
Main shaft instantaneous azimuth estimation for wind turbines
(Elsevier, 2025-02-20) Zivanovic, Miroslav; Vilella San Martín, Iñigo; Iriarte Goñi, Xabier; Plaza Puértolas, Aitor; Gainza González, Gorka; Carlosena García, Alfonso; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoa eta Telekomunikazio Ingeniaritza; Ingeniería; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
We present a novel approach to estimating the instantaneous main shaft angular position in the context of wind turbine structural health monitoring. We show that only two IMU channels - gyroscope axial and accelerometer tangential - contain enough information to build an acceleration state-space model that properly captures the rotational dynamics of a wind turbine. The kernel of the model is an in-phase and quadrature time-varying sinusoid whose argument is driven by the integral of the gyroscope output. This approach clearly stands in contrast to most state-of-the-art methods, where the gyroscope output is explicitly modeled. The model equation describes the states dynamics, which simultaneously assesses the instantaneous amplitude and initial phase of the angular displacement through a first-order autoregressive process. Such a state-space model features only two states per time instant; furthermore, it is linear-in-states and therefore straightforwardly estimated by the linear Kalman filter. It is shown that the instantaneous azimuth estimates obtained from the state-space model, linearly combined with the gyroscope output, effectively cancel out the long-term drift in the estimate. The benchmark results suggest that the proposed method outperforms a state-of-the-art method, in terms of robustness against noise and adaptability to changing operating regimes in a wind turbine.
Embargo
Modal frequency and damping estimation of wind turbines: analysis of a wind farm
(Springer, 2024-06-22) Legaz Catena, Asier; Zivanovic, Miroslav; Iriarte Goñi, Xabier; Plaza Puértolas, Aitor; Carlosena García, Alfonso; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoa eta Telekomunikazio Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería; Ingeniaritza
In this paper, we present an in-depth analysis carried out on several units of the same Wind Turbine (WT) model installed in a wind farm. We have collected simultaneous data under several different operating conditions ranging from the idling state to nominal power close to cut-out. Both frequency and damping parameters have been estimated for the first and second Fore-Aft (FA) and Side-Side (SS) tower modes. As far as we know, there are no previous publications combining data from so many turbines, operating conditions, and for a time period spanning several months. We have made use of a novel strategy to isolate the modes and minimize the influence of harmonics, using an algorithm previously proposed by the authors. The main conclusion is that estimated modal frequencies allow for a clear discrimination between turbines, whereas damping ratios, subjected to much wider deviations, do not seem to be very discriminant. We show here results for only one operating mode (nominal power), for which the method has been tuned. The analysis of other operating modes and longer periods, now under consideration, will allow for more conclusive results.
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Modelado no estacionario de la energía armónica y transitoria en señales musicales
(2010) Ruiz Esquíroz, Federico; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El objetivo principal del presente proyecto es el de optimizar el modelado no estacionario de forma que para cada trama en concreto se aplique el tipo de modelado y los parámetros de modelado óptimos para ésta, con el fin de no producir overfit ni subfit y mejorar así el modelado no estacionario de la parte determinista para ambos tipos de energía, tonal y transitoria en señales musicales. Optimizando el modelado de la parte determinista mejoraremos su separación de la componente residual. Para ello este proyecto se divide en 3 tareas u objetivos diferentes: Objetivo 1: Realizar un estudio de los parámetros óptimos de modelado según las características de modulación AM-FM y ruido que nos podemos encontrar en una trama. Objetivo 2: Realizar un estudio de las posibles mejoras en cuanto a mitigación del overfit de aplicar un modelo híbrido de modelado y clasificación de picos, empleando un modelado polinomial de parámetros fijos. Objetivo 3: Investigar y desarrollar un método o baremo de medida que nos determine el grado de transitoriedad o tonalidad de una trama en concreto, con el fin de poder definir una aplicación directa entre el grado de tonalidad/transitoriedad obtenido, el nivel de ruido a unos parámetros óptimos de modelado. El modelado no estacionario es una vertiente nueva en el estudio de la separación del ruido y la parte determinista en señales musicales con prometedores resultados y mejoras respecto al camino que se había seguido hasta ahora basado en la detección de picos en el dominio frecuencial. Además de lo novedoso el nuevo método tiene un rango de aplicación mayor que la detección de picos ya que con el modelado no estacionario podemos separar el ruido de la energía transitoria y no solo de la armónica. El presente proyecto además tiene como reto desarrollar un método de medida del grado de armonicidad de una trama con aplicación directa en la optimización del modelado y con múltiples aplicaciones en otras ramas de la ingeniería y la biomedicina en las que se tiene señales con partes tonales y partes transitorias e interese separarlas para estudiarlas por separado, además de limpiarlas de ruido.
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Modeling of noisy acceleration signals from quasi-periodic movements for drift-free position estimation
(IEEE, 2019) Zivanovic, Miroslav; Millor Muruzábal, Nora; Gómez Fernández, Marisol; Estadística, Informática y Matemáticas; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Estatistika, Informatika eta Matematika; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren
We present a novel approach to drift-free position estimation from noisy acceleration signals which often arise from quasi-periodic small-amplitude body movements. In contrast to the existing methods, this data-driven strategy is designed to properly describe time-variant harmonic structures in single-channel acceleration signals for low signal-to-noise ratios. Methods: It comprises three processing steps: (1) shorttime modeling of acceleration dynamics (instantaneous harmonic amplitudes and phases) in the analysis frame, (2) analytical integration which yields short-time position, and (3) overlap-add recombination for full length position synthesis. Results: The comparative results, obtained from the medio-lateral Xacceleration components from 30s Chair Stand Test recordings, suggest that the proposed method outperforms two state-of-theart reference methods in terms of Euclidean error, root mean square error, correlation coefficient and harmonic-to-noise ratio. Conclusion: A major benefit of the method is that acceleration signal components unrelated to movement are suppressed in the whole analysis bandwidth, which allows for position estimation completely free of low-frequency artifacts. Significance: We believe that the method can be useful in frailty assessment in elderly population, as well as in clinical applications related to gait analysis in aging and rehabilitation.
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Non-negative matrix decomposition for single-channel source separation in biomedical signal processing applications
(2017) Niegowski, Maciej; Zivanovic, Miroslav; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
La separación de fuentes en el procesamiento de señales digitales, consiste en encontrar las mejores aproximaciones de las componentes de una mezcla de señales. Aunque en la mayoría de los casos no se dispone de antemano de una información detallada sobre las fuentes, es posible realizar una separación parcial. Uno de los posibles métodos es la factorización de matrices no negativa (NMF). A pesar de su creciente popularidad en la comunidad de procesamiento de señales biomédicas, se presta poca atención a los importantes inconvenientes que a menudo impiden su uso de forma directa. Uno de estos inconvenientes es la inicialización aleatoria del algoritmo, lo que a menudo lleva a un mínimo local y a resultados irreproducibles. La selección del rango de las fuentes individuales es a menudo engañosa. Una solución habitual para este problema es asignar el rango de acuerdo con la cantidad de fuentes y luego ajustarlo mediante un procedimiento iterativo de prueba y error. Desafortunadamente, este procedimiento es computacionalmente costoso y no hay garantía de que converja al rango óptimo para cada fuente. Otro aspecto importante es la transformación utilizada para pasar del dominio del tiempo a la representación no negativa (matricial) y viceversa. En la presente tesis se abordan los problemas mencionados y se proponen nuevas características para algoritmo, tales como: estimación inequívoca del rango no-negativo e inicialización con estructuras cuidadosamente diseñadas. Todos los métodos propuestos se han comparado con al menos dos de referencia.
Embargo
Procesamiento de la señal en entornos con partituras digitales
(2022) Esténoz Abendaño, Ainhoa; Zivanovic, Miroslav; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
La irrupción de la tecnología en la sociedad está definiendo el futuro de todos los sectores empresariales, entre ellos el musical, remodelando su modelo de negocio como resultado de la nueva era digital. New Music Now S.L., empresa creadora de Blackbinder, contribuye a la digitalización de la música y facilita el uso de partituras digitales en tareas relacionadas con la lectura y la interpretación musical. Blackbinder propone un nuevo formato de partitura digital en el que no hay páginas, basado en un desplazamiento continuo de la partitura en la pantalla de un dispositivo, siendo la partitura tan extensa como sea necesario. Se elimina así la necesidad de pasar páginas y mejora la experiencia musical tanto para artistas como para espectadores. La empresa recogió la demanda del mercado de investigar en la capacidad del sistema de ‘escuchar’ al intérprete y desplazar automáticamente la partitura adaptándose, a tiempo real, a la velocidad de interpretación (tempo). Esta característica es entendida por los músicos como una verdadera revolución en el mundo musical, puesto que redunda en una interacción más autónoma con la partitura y una mejor interpretación. Se enmarca así el objeto a estudio de esta tesis de un sistema automático, denominado Automatic Pageless Scrolling (APS), capaz de seguir a tiempo real la interpretación musical de una obra y ajustar la velocidad de desplazamiento de la partitura. Se proponen dos sistemas APS en el ámbito del procesamiento de la señal y la recuperación de información musical (Music Information Retrieval, MIR), en términos de estimación de tempo y alineación audio-partitura. Finalmente, se consigue dotar al sistema Blackbinder de capacidades avanzadas de seguimiento de la interpretación musical, otorgando especial importancia a la aplicación real en producto final y las experiencias de usuarios llevadas a cabo, siendo cruciales para la toma de decisiones y priorización de objetivos.
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Seasonality in synthetic average wind speed
(IDAE, 2024-08-11) Zivanovic, Miroslav; Runacres, Mark; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoa eta Telekomunikazio Ingeniaritza
There is a growing demand for computer-generated realistic high-fidelity wind speed data for various applications in the wind industry. Such data should capture the non-stationary dynamics of real-world wind time series, as well as be consistent with the statistical descriptors - the probability density function and power spectral density - of the observed wind speed. However, complying with the statistical descriptors is not a guarantee that the seasonality will be correctly reproduced in synthetic data. The seasonality, characterized by the average diurnal and seasonal variations, is driven by the periodicities embedded in diurnal and annual harmonic series respectively. Those periodicities are determined by the long-term orbital forcing components, which establish the insolation for a given latitude and longitude. We show that average diurnal and seasonal variations can be visualized as the output of comb filters, whose fundamental frequencies match the diurnal and annual fundamental frequency respectively. The aforementioned theoretical findings are readily reproduced in synthetic wind speed, generated by a non-parametric data-driven statistical model, based on the phase-randomized Fourier transform. The model, tested on both 10-min and 1-min resolution real-world datasets, yields average non-stationarities in synthetic wind speed with the accuracy close to the computing precision.
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Separación de fuentes sonoras armónicas: estudio comparativo
(2012) Cordón Urbiola, Diego; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El objeto de este proyecto fin de carrera es realizar un estudio comparativo entre métodos que resuelven la separación de armónicos solapados ´ en frecuencia. Se trata del principal problema cuando se necesita extraer las diferentes pistas que conforman un sonido polifónico, pues trabajar sobre una fuente directamente desde la mezcla es virtualmente imposible. La separación de fuentes tiene distintas aplicaciones, por ejemplo, codificación, análisis y manipulación de audio. Para este proyecto se han analizado 3 métodos que persiguen el mismo objetivo aplicando diferentes conceptos. El primero soluciona el problema filtrando el espectro de la señal que se pretende separar; el segundo emplea la modulación en amplitud conjunta para estimar los parámetros necesarios para la extracción; el tercero aplica funciones de máxima verosimilitud para estimar las partes (fuentes independientes) a partir del todo (mezcla polifónica). Debido a los orígenes conceptualmente distintos, se han seguido tres líneas de investigación diferentes en las que se ha estudiado el funcionamiento interno de cada método para finalmente implementar tres algoritmos capaces de llevar a cabo la separación de fuentes. El estudio consiste en evaluar la capacidad de cada uno de los métodos de extraer las pistas de una mezcla polifónica; cada mezcla está formada por: una pista fija que corresponde a una nota musical concreta; una pista variable que corresponde a otra nota musical elegida de manera que el porcentaje de armónicos solapados entre ambas sea conocido. Por lo tanto, hay tantas mezclas como pistas variables. Las señales de audio creadas se emplean para medir la capacidad de separación de cada método conforme aumenta el porcentaje de armónicos solapados respecto del total de armónicos existentes. El resultado es un gráfico que informa de la calidad de la separación del mejor al peor caso; para ello, se comprueba la energía de cada pista original con su estimación para cada uno de los tres métodos. Para entender los resultados y el diseño de cada uno de ellos, el proyecto comienza con un capítulo en el que se explican los conceptos musicales y físicos necesarios para entender el origen de los armónicos solapados. También se explica la necesidad de aplicar ventanas en el procesado digital de señales y cómo eso afecta al solapamiento; así se orienta acerca de la problemática que supone la separación de los armónicos solapados y se ayuda a entender los procedimientos que siguen los métodos aquí descritos para tratar de resolver el problema.
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Separación de fuentes sonoras cuasi-armónicas
(2011) Andión Iracheta, Íñigo; Zivanovic, Miroslav; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El principal objetivo de este proyecto fin de carrera es el desarrollo y comparación de distintos métodos de separación de señales cuasi-armónicas, mediante el estudio y comparación de tres métodos alternativos. El primero se basa en la estimación de los parámetros del modelo polinomial mediante técnicas de interpolación, el segundo se basa en el uso del filtro de Kalman, y el tercero se basa en el filtrado espectral.

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