Sound Texture Modelling

In the PhD thesis “Sound Texture Modeling” we deal with statistical modelling or textural sounds like water, wind, rain, etc. For synthesis and classification. Our initial model is based on a wavelet tree signal decomposition and the modeling of the resulting sequence by means of a parametric probabilistic model, that can be situated within the family of models trainable via expectation maximization (hidden Markov tree model ). Our model is able to capture key characteristics of the source textures (water, rain, fire, applause, crowd chatter ), and faithfully reproduces some of the sound classes. In terms of a more general taxonomy of natural events proposed by Graver, we worked on models for natural event classification and segmentation. While the event labels comprise physical interactions between materials that do not have textural propierties in their enterity, those segmentation models can help in identifying textural portions of an audio recording useful for analysis and resynthesis. Following our work on concatenative synthesis of musical instruments, we have developed a pattern-based synthesis system, that allows to sonically explore a database of units by means of their representation in a perceptual feature space. Concatenative syntyhesis with “molecules” built from sparse atomic representations also allows capture low-level correlations in perceptual audio features, while facilitating the manipulation of textural sounds based on their physical and perceptual properties. We have approached the problem of sound texture modelling for synthesis from different directions, namely a low-level signal-theoretic point of view through a wavelet transform, and a more high-level point of view driven by perceptual audio features in the concatenative synthesis setting. The developed framework provides unified approach to the high-quality resynthesis of natural texture sounds. Our research is embedded within the Metaverse 1 European project (2008-2011), where our models are contributting as low level building blocks within a semi-automated soundscape generation system.

Film-free laser forward printing of transparent and weakly absorbing liquids

A laser-based technique for printing transparent and weakly absorbing liquids is developed. Its principle of operation relies in the tight focusing of short laser pulses inside the liquid and close to its free surface, in such a way that the laser radiation is absorbed in a tiny volume around the beam waist, with practically no absorption in any other location along the beam path. If the absorbed energy overcomes the optical breakdown threshold, a cavitation bubble is generated, and its expansion results in the propulsion of a small fraction of liquid which can be collected on a substrate, leading to the printing of a microdroplet for each laser pulse. The technique does not require the preparation of the liquid in thin film form, and its forward mode of operation imposes no restriction concerning the optical properties of the substrate. These characteristics make it well suited for printing a wide variety of materials of interest in diverse applications. We demonstrate that the film-free laser forward printing technique is capable of printing microdroplets with good resolution, reproducibility and control, and analyze the influence of the main process parameter, laser pulse energy. The mechanisms of liquid printing are also investigated: time-resolved imaging provides a clear picture of the dynamics of liquid transfer which allows understanding the main features observed in the printed droplets.

Animal sound : què se sent quan s’és una cabra?

Aquest projecte treballa sobre la possibilitat d'aplicar tècniques d'enregistrament binaural en animals, en concret, en una cabra domèstica. Mitjançant uns micròfons col·locats dins les seves orelles i una petita càmera de vídeo muntada sobre el seu cap, s'obté un material audiovisual que permet fer-se una idea aproximada de com és la seva percepció del món. En base a un estudi de cognició comparada, es pretén trobar maneres de transformar els enregistraments obtinguts per tal d'adaptar el marc psicoacústic humà al de l'animal. L'objectiu és que una persona pugui sentir com ho fa un animal, encara que sigui d'una manera aproximada. Els materials obtinguts al llarg dels enregistraments són el punt de partida per a la construcció de paisatges sonors i peces audiovisuals diverses. Així doncs, el treball s'inicia amb el disseny i construcció d'un micròfon binaural, continua amb enregistraments de camp en animals i acaba amb l'edició, el processat i la composició dels paisatges sonors finals.

Defining the criteria for the evaluation of self-study multimedia language learning materials: do they facilitate or inhibit learner autonomy?

Durant els darrers anys, s’han publicat un gran nombre de materials multimèdia destinats a l’aprenentatge de llengües, la major part dels quals son CD-ROM dissenyats com a cursos per l’autoaprenentatge. Amb aquests materials, els alumnes poden treballar independentment sense l’assessorament d’un professor, i per aquest motiu s’ha afirmat que promouen i faciliten l’aprenentatge autònom. Aquesta relació, però, no es certa, com Phil Benson i Peter Voller 1997:10) han manifestat encertadament:(…) Such claims are often dubious, however, because of the limited range of options and roles offered to the learner. Nevertheless, technologies of education in the broadest sense can be considered to be either more or less supportive of autonomy. The question is what kind of criteria do we apply in evaluating them? En aquest article presentem una investigació conjunta on es defineixen els criteris que poden ser utilitzats per avaluar materials multimèdia en relació a la seva facilitat per permetre l’aprenentatge autònom. Aquests criteris son la base d’un qüestionari que s’ha emprat per avaluar una selecció de CD-ROM destinats a l’autoaprenentatge de llengües. La estructura d’aquest article és la següent: - Una introducció de l’estudi - Els criteris que s’han utilitzar per la creació del qüestionari - Els resultats generals de l’avaluació - Les conclusions que s’han extret i la seva importància pel disseny instructiu multimèdia

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Preparació i caracterització de materials mesoporosos en sistemes tensioactius

Estudi elaborat a partir d’una estada a la Universitat Nacional de Yokohama des de maig fins a mitjans de juny del 2006. S'ha estudiat el comportament fàssic i la preparació de sílica mesoporosa pels nous tensioactius fluorats d'estructura C8F17SO2(C3H7)N(C2H4O)nH (abreujat C8F17(EO)n. El tensioactiu C8F17(EO)n forma micel•les allargades i cristalls líquids en aigua, i per tant pot ser adequat per a la preparació de materials mesoporosos. Sílica mesoestructurada es va preparar pel mètode de precipitació per autoagregació cooperativa. Un estudi sistemàtic es va realitzar, investigant la influència de les concentracions de tensioactiu i precursor (TEOS), l’efecte del pH i de la longitud de cadena de poliòxid d’etilè. Els materials es van caracteritzar per raigs X a angle petit (SAXS), sorció de nitrògen i TEM. Els materials obtinguts presenten diàmetres de por petits i parets de por gruixudes. A més, aquests materials posseeixen altes superfícies específiques, que s’han obtingut emprant concentracions de tensioactiu petites, produint parets de por robustes sense microporositat significativa. La superfície específica es manté durant el procés de calcinació, malgrat un petit encongiment degut a l’entrecreuament de la sílica. Els materials de sílica obtinguts han mostrat ser significativament més robustos que altres materials similars descrits a la bibliografia, com la sílica MCM-41.

Parametric analysis of different compact tension specimens for fracture toughness characterisation in woven composite materials

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Imperial College London, entre juliol i novembre de 2006. En aquest treball s’ha investigat la geometria més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. L’objectiu és assegurar la propagació de l’esquerda sense que la proveta falli abans per cap altre mecanisme de dany per tal de permetre la caracterització experimental de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. Amb aquesta fi, s’ha dut a terme l’anàlisi paramètrica de diferents tipus de provetes mitjançant el mètode dels elements finits (FE) combinat amb la virtual crack closure technique (VCCT). Les geometries de les provetes analitzades corresponen a la proveta de l’assaig compact tension (CT) i diferents variacions com la extended compact tension (ECT), la proveta widened compact tension (WCT), tapered compact tension (TCT) i doubly-tapered compact tension (2TCT). Com a resultat d’aquestes anàlisis s’han derivat diferents conclusions per obtenir la geometria de proveta més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. A més, també s’han dut a terme una sèrie d’assaigs experimentals per tal de validar els resultats de les anàlisis paramètriques. La concordança trobada entre els resultats numèrics i experimentals és bona tot i la presència d’efectes no previstos durant els assaigs experimentals.

Fabricació de Lents Zonals de Fresnel per aplicació als raigs X tous

Estudi elaborat a partir d’una estada al Paul Scherrer Institut del Maig a l’Octubre del 2006 amb l’ajuda i supervisió dels Dr. Konstantins Jefimovs i Dr. Christian David. Focalitzar raigs X tous és una necessitat essencial per al microanàlisis, la microscopia, i fer imatges en moltes Instal·lacions de Radiació Sincrotró. Les Lents Zonals de Fresnel (FZP, de la denominació anglesa “Fresnel Zone Plates”) han demostrat donar uns punts focals amb una resolució espacial destacada i una baixa il·luminació de fons. Tanmateix, la fabricació de FZP és complexa i no totalment reproduïble. A més a més, el temps de vida de les FZP és força curt, ja que estant situades sobre membranes de nitrur de silici molt fines i altament absorbents. Per tant, hem fet esforços per implementar FZP de silici, que s’espera que siguin més resistents. L’element està fet d’una oblia de cristall de silici poc absorbent, i no presenta cap interfase entre materials. Així doncs, aquestes lents són especialment adequades per a aguantar les extremes càrregues de radiació de les fonts de raigs X més brillants. Particularment, això és molt important per a les aplicacions a les pròximes generacions de fonts de raigs X, com els Làsers d’Electrons Lliures (FEL, de la denominació anglesa “Free Electron Laser”). El silici també garanteix que no hi hagi cap banda d’absorció en el rang d’energies de la finestra de l’aigua (200-520 eV), fent aquestes lents ideals per a fer imatges de mostres biològiques. En aquest informe, hi ha una descripció detallada de tots els passos involucrats en la fabricació de les Lents Zonals de Fresnel de silici. En resum, les estructures de FZP es modelen sobre una resina utilitzant litografia per feix d’electrons i llavors el patró es transmet al silici mitjançant un gravat d’ions reactius (RIE, de la denominació anglesa ‘Reactive Ion Etching’) utilitzant una fina (20 nm) màscara de Crintermitja. Les membranes de silici es poden aprimar després de la fabricació de les estructures per a garantir una transmissió suficient fins i tot a baixes energies. Aquest informe també inclou l’anàlisi i la discussió d’alguns experiments preliminars per avaluar el rendiment de les Si FZPs fets a la línia de llum PolLux del Swiss Ligth Source amb l’ajuda dels Dr. Jörg Raabe i Dr. George Tzvetkov.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

FIB una eina per a l'enginyeria de materials

En aquest projecte es presenta la tecnologia FIB com una eina capaç d'oferir solucions de nanocaracterització i nanofabricació dins de l'entorn del BCN-b. En primer lloc es fa una breu descripció dels fenòmens que ocorren durant la utilització de l'equip i sobre les característiques i components que l'integren. S'analitza casos concrets d'inspecció de seccions de mostres de diferents naturalesa (materials multicapa, dispositius electromecànics i òptics, materials biològics), de preparació de mostres TEM, d'edició de circuits electrònics, de nanofabricació sobre diferents materials (conductors i aïllants) i de nanoexperimentació. Aquestes aplicacions són exemples sobre l'ús que ha tingut l'equip durant la realització d'aquest projecte i, sobretot, serveixen de carta de presentació sobre el gran ventall de possibilitats que, amb el CrossBeam 1560 XB, es pot oferir. Finalment, es conclou explicant quina serà la política de funcionament de l'equip i les previsions sobre la seva gestió.

Avaluació de set materials representatius del programa didàctic aplicat a les Escoles Bressol Municipals de Mataró dins del projecte de formació del professorat 2006/07

ii. Desprès de finalitzar el primer any d’aplicació del projecte “La música a les Escoles Bressol Municipals de Mataró”, s’inicia la present recerca, en la que participen tots els grups que formen part del projecte, amb l’objectiu de valorar-ho i veure’n la continuïtat. Es detecta que els materials emprats en la proposta didàctica són l’element que ha esdevingut més exitós fins al moment. Definint-ne una mostra de set materials, es procedeix a determinar l’ús que les educadores els atorguen en relació a la proposta didàctica i a avaluar-los

Isotermes d'adsorpció d'alquilfenols en sediments i altres materials

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Center of Applied Geosciences de la Eberhard Karls Universität entre abril i octubre del 2007. Durant l'estada es va adquirir la tècnica per a la realització d'isotermes d'adsorció aplicant-la posteriorment a l'estudi de dos compostos del grup dels alquilfenols (nonilfenol i octilfenol). Aquestes isotermes es van realitzar en diversos sediments provinents de la conca hidrogràfica del riu Ebre i en altres dos materials (lignit i torba), tots ells amb diferent contingut de carboni orgànic total (que varia entre 0,4% per a un dels sediments i 47,8% per a la torba), per a estudiar la influència d'aquest paràmetre en els comportament del nonilfenol pel que fa a l'adsorció. Per altra banda es va afegir l’octilfenol a l’estudi, tant per separat com en combinació amb el nonilfenol, i es va extendre la isoterma per al nonilfenol a concentracions més baixes, properes a les concentracions que es poden trobar d’aquest compost al medi. Aquestes últimes isotermes es van realitzar utilitzant en tots els casos un dels sediments del riu Ebre, amb un contingut de carboni orgànic del 5,8 %, per a poder comparar els resultats sense la influència d’aquest paràmetre. Totes les mostres es van analitzar utilitzant un cromatogràf de gasos acoblat a un espectròmetre de masses.

Preparació de materials monolítics quirals contenint derivats de poli-4R-hidroxi-L-prolina per a la separació de molècules enantiomèriques per cromatografia líquida

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Universitat de California a Berkeley, Estats Units, entre març i juny de 2007. La cromatografia líquida emprant fases estacionàries quirals ha estat una de les tècniques més desenvolupades per a la separació d’enantiòmers. A més de presentar una elevada enantioselectivitat, és desitjable que els materials utilitzats amb aquesta finalitat permetin separacions altament cost-efectives. Una alternativa a l’us de mètodes més convencionals, en què el selector quiral està ancorat sobre gel de sílice particulada, és la utilització de materials monolítics, que es caracteritzen per ser d’una sola peça i altament porosos. L’elevada porositat d’aquests materials, una de les característiques que els fan més útils, permet treballar amb un flux de fase mòbil molt superior al permès amb les matrius convencionals. Aquest fet permet disminucions considerables dels temps d’anàlisi amb pressions de columna molt inferiors als límits establerts per garantir la seva durabilitat. D’altra banda, l’enantioselectivitat i la resolució vers als diferents analits es manté constant. El projecte, de quatre mesos de durada, s’ha centrat en la preparació de materials monolítics quirals de naturalesa orgànica o inorgànica contenint com a selectors quirals derivats de poli-hidroxi-prolina. Aquest materials s’han aplicat com a fases estacionàries quirals en cromatografia líquida en format estàndard i capil•lar. Els resultats cromatogràfics (selectivitat i eficiència) s’han comparat amb els obtinguts amb columnes de matriu particulada preparades prèviament.