LA BIOMETRIA DE VOZ.pdf

MAESTRIA EN CRIMINALISTICA

Myr. Patricio Freire Cartagena Cptn. Carlos Perugachi Betancourt Tnte. Andrés Merlo Rivadeneira

ENSAYO TEMA: LA BIOMETRIA DE VOZ COMO NUEVO ELEMENTO DE CONVICCION DENTRO DE LA PRUEBA PENAL 1. INTRODUCCIÓN Desde los primeros días del hombre en la tierra, uno de los principios naturales fue, es y seguirá siendo la identificación de personas, claro en sus inicios se utilizaron métodos arcaicos y nada técnicos como mutilaciones, deformaciones, marcas, etc.; desde luego estos métodos de identificación eran usados en personas que cometían actos que se encontraban fuera de los márgenes de la ley, pero con el transcurrir del tiempo y la evolución de los medios de prueba, el intelecto del hombre ha permitido desarrollar nuevos métodos, técnicas y sistemas seguros y fiables para determinar la identidad y participación de una o varias personas en un hecho presumiblemente delictuoso. La sociedad actual enfrenta un temor constante al ser víctimas de actos de violencia, la imparable proliferación de los distintos tipos de delitos, la falta de control y seguridad han pasado a convertirse en un fenómeno de connotación y trascendencia social a nivel mundial, traspasando fronteras y violentando leyes y normas internacionales y nacionales, generando en la sociedad un sentimiento de inseguridad y falta de confianza en los operadores de justicia y seguridad social. Dado el aumento de la delincuencia, las denuncias judiciales y reportajes periodísticos de las conductas ilícitas en los últimos años, el Gobierno Nacional Ecuatoriano ha visto necesario e indispensable fortalecer el desarrollo de la Criminalística en el país, generando transformaciones positivas, aunadas a los adelantos tecnológicos y descubrimientos científicos. La era cibernética ha tomado mucha importancia, obligándonos a utilizar programas computacionales para una adecuada intervención pericial, en este contexto el éxito de toda investigación criminalística radica hoy en día en la correcta aplicación de cada uno de los pasos y métodos científicos, para poder alcanzar conocimientos validos susceptibles de ser verificados por instrumentos confíales y de esta manera alcanzar un resultado o un determinado fin, lo que permitirá obtener información fidedigna respecto al delito que se está investigando.

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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA La labor del perito criminalistico radica en dar respuesta a todas las interrogantes periciales que surgen de cualquier hecho desconocido y la obtención de pruebas suficientes y adecuadas que se puedan adquirir a través del estudio, pero también de la práctica, con la finalidad de determinar en qué forma se cometió el delito y quien lo cometió.

2. ABSTRACT From the earliest days of man on the earth, one of the natural principles was, is and will be the identification of persons, archaic and non-technical methods were used as mutilation, deformations, brands, etc.; these methods were used in identifying persons who committed acts were outside the margins of the law, with the passage of time and the evolution of the evidence, man's intellect has helped to develop new methods, techniques and systems reliable to determine the identity and participation of one or more persons into a potentially criminal act. Today's society faces a constant fear of being victims of violence, the unstoppable proliferation of different types of crime, lack of control and security have gone on to become a social problem worldwide, crossing borders and violating international and national laws and regulations, generating in society a feeling of insecurity and lack of confidence in the administration of justice and social security. Given the increase of the crime, lawsuits and media reports of illegal activities in recent years, the Ecuadorian Government has been necessary and essential to strengthen the development of forensic investigation in the country, generating positive changes, with technological advances and scientific discoveries. The cyber age has become increasingly important, forcing us to use computer programs to an appropriate expert investigation, t he success of any criminal investigation today depends on the correct application of each of the steps and scientific methods, with the purpose to attain knowledge on valid and results confide, allowing to obtain reliable information about the crime being investigated. The work of the forensic investigator is to answer all questions that arise expert of any unknown fact and obtaining sufficient and appropriate evidence can be gained through the study and practice, to determine how the crime was committed and who committed it.


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3. IDENTIFICACIÓN HUMANA POR LA VOZ 1 La frecuencia y la amplitud de las vibraciones de las cuerdas vocales resultan propias e idénticas para cada persona, inclusive si se intenta disimular la voz (Principio de mismidad). Por otra parte, mediante la aplicación de métodos lingüísticos analíticos, es posible obtener indicios sobre la edad, el sexo, el nivel cultural, la ocupación y los antecedentes geográficos y étnicos d el hablante. En el ser humano se da la condición única entre los mamíferos superiores de poder modificar voluntariamente el diámetro del tracto vocal en distintos nivele del mismo, alterando la resonancia del sonido emitido a nivel glótico, hecho que cambia la frecuencia de los formantes, consiguiendo la emisión de una infinita gama de sonidos vocálicos o semivocalicos. La producción de la voz humana es la materialización del sonido de un instrumento único que puede, a diferencia de los demás instrumentos, modificar su estructura intima para variar el sonido con la sola acción, consciente o subconsciente, voluntaria o no de su dueño. Es un instrumento que forma parte de nosotros mismos y que nos acompaña toda la vida. La aparición de la grabación electromagnética del sonido y la invención del tubo de rayos catódicos aplicado en el osciloscopio, permitieron que surjan los métodos de observación directa y grafica de las ondas sonoras, los cuales inauguran una etapa completamente distinta en la apreciación e investigación del sonido. Lo primero que surge del análisis de la imagen de la onda sonora generada en la glotis, es que si característica de sinusoide perfecta o tono puro se va modificando según la suma y sustracción de los valores de las ondas sobrepuestas, convirtiéndose en una onda compleja. Dicha modificación ocurre a medida que el sonido glotal, en su paso por el tracto vocal, encuentra la respuesta de resonancia natural de las estructuras a diversas alturas del mismo; éstas generan las llamadas formantes de la voz. Los gráficos de los sonidos presentan un patrón de constante según el sonido emitido. Si bien existen variaciones en la frecuencia y en la intensidad, se mantiene un patrón de fondo que hace reconocible al fenómeno en todo momento. 1

Jorge Silveyra, Sistemas de Identificación Humana.


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4. LA VOZ 2 Es el resultado de la función que realiza el conjunto de órganos del cuerpo humano, conocido como aparato fonador. La voz “femenina” se divide en grave, media y aguda. Si es aguda se llama de soprano; si es media se llama de mezo soprano y si es grave se llama de alto o contralto. La voz “masculina” también puede ser grave, media y aguda. Si es grave se llama de bajo, es media de barítono y si es aguda de tenor. La emisión de la voz se mide mediante tres parámetros básicos: 

Intensidad: Son los los decibelios decibelios los los que miden dicha intensidad. intensidad. Se determinan las voces fuertes o flojas.

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Tono o frecuencia de de la voz: Se mide mediante mediante ciclos ciclos por segundo segundo o hertz. Se determinan de este modo las voces graves o agudas.

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Timbre: Determina las características características propias de la voz. Son los armónicos. Así tenemos voces metálicas, voces apagadas, etc. Las cavidades de resonancia determinan en parte el timbre de la voz.

5. CUALIDADES DE LA VOZ 3

Fuente: psique0101.blogspot.com

5.1.

Las articulaciones Son los movimientos de la boca que modifican la voz. Las articulaciones producen las letras, las sílabas y las palabras.

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Tomado de: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesmateoaleman/musica/la_voz.htm http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesmateoaleman/musica/la_voz.htm Tomado de: http://www.slideshare.net/akam http://www.slideshare.net/akamaru11/cualidades-de-la-voz aru11/cualidades-de-la-voz

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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA 5.2.

La intensidad intensid ad de la voz

5.3.

Es el mayor o menor grado de fuerza al emitir los sonidos. La duración de la voz Es el tiempo que se emplea en la emisión de los sonidos, la duración de la voz constituye la cantidad de sílabas emitidas y pueden ser largas o breves.

5.4.

La extensión de la voz Es la inflexión aguda o grave que se produce según se dilata más o menos la laringe. El tono que puede ser grave o agudo.

6. RECONOCIMIENTO DE LA VOZ 4 La voz es otra característica que las personas utilizan comúnmente para identificar a los demás. Es posible detectar patrones en el espectro de la frecuencia de voz de una persona, que son casi tan divisivos como las huellas dactilares. Sólo basta recordar las veces en que reconocemos a alguien por teléfono para comprender la riqueza de esta característica como método de identificación. Los sistemas de verificación mediante la voz escuchan mucho más allá del modo de hablar y el tono de voz. Mediante al análisis de los sonidos que emitimos-tonos bajos y agudos, vibración de la laringe, tonos nasales y de la garganta, también crean modelos de la anatomía de la tráquea, cuerdas vocales y cavidades. Muchos de estos sistemas operan independientemente independientemente del idioma o el acento de la persona. La manera de operación consiste en que la persona pronuncie un código de acceso prefijado (nombre, apellido, teléfono, cedula, o una frase diferente cada vez por invitación del sistema-lo cual suele ser más seguro), y el sistema lo reconoce o no, a partir de las características de la voz grabada en el momento de acceso. En un sistema para el reconocimiento de voz, se emplea la biometría física y de conducta, con el objeto de poder analizar patrones de habla e identificar al interlocutor. Para llevar a cabo esta tarea, el patrón creado previamente por el interlocutor debe ser digitalizado y mantenido en una base de datos, que generalmente es una cinta digital de audio. Este sistema no requiere de ningún nuevo hardware, hardware, ya que la mayoría de las PC contienen un micrófono. Para autenticar a un usuario utilizando un reconocedor de voz se debe disponer de ciertas condiciones para el correcto registro de los datos, 4



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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA tales como ausencia de ruidos, reverberaciones o ecos; idealmente, estas condiciones han de ser las mismas siempre que se necesite la autenticación. Los sistemas que van proponiendo a la persona la pronunciación de ciertas palabras palabras extraídas de un un conjunto bastante grande, grande, proporcionan menor seguridad en comparación con los del texto independiente. De cualquier forma, sea cual sea el modelo, lo habitual es que las frases o palabras sean características para maximizar la cantidad de datos que se pueden analizar (por ejemplo, frases con una cierta entonación, pronunciación de los diptongos, palabras con muchas vocales, etc.). Conforme va hablando el usuario, el sistema registra toda la información que le es útil; cuando termina la frase, ya ha de estar en disposición de facilitar o denegar el acceso, en función de la información analizada y contrastada con la de la base de datos. Cuando un usuario desea acceder por medio de este sistema, pronunciara unas frases en las cuales reside gran parte de la seguridad del protocolo; en algunos modelos (los denominados de texto dependiente), el sistema tiene almacenadas un conjunto muy limitado de frases que es capaz de reconocer: por ejemplo, imaginemos que el usuario se limita a pronunciar su nombre, de forma que el reconocedor lo entienda y lo autentique. Esa tecnología ya fue utilizada, pero no fue bien recibida (a pesar de ser relativamente barata), pues es bastante fácil de romper con grabaciones digitales y por la posibilidad de rechazar una autenticación de alguien que tenga los patrones levemente alterados por causa de la inestabilidad de la voz. El principal problema del reconocimiento de voz es la inmunidad frente a replay attacks, attacks, un modelo de ataques de simulación en los que un atacante reproduce (por ejemplo, por medio de un magnetófono) las frases o palabras que el usuario legítimo pronuncia para acceder al sistema. Este problema es especialmente dificultoso en los sistemas que se basan en textos preestablecidos. Por otro lado, en modelos de textos independientes, más atractivos, este ataque no es tan sencillo, por cuanto la autenticación se produce realmente por una especie de desafío-respuesta desafío-respuesta entre el usuario y la máquina. Otro grave problema de los sistemas basados en reconocimiento de voz es el tiempo que el usuario emplea hablando delante del analizador, al que se añade el que éste necesita para extraer la información y contestarla con la de su base de datos; aunque actualmente en la mayoría de los sistemas basta con una sola frase. Generalmente se tiende a confundir este tipo sistemas con el de reconocimiento de palabras o interpretador de comandos hablado, los cuales existen comercialmente para ser integrados a una computadora personal. Este reconocimiento de palabras no es biometría, ya que solo está diseñado para reconocer palabras del interlocutor. LOGOS INTERNATIONAL UNIVERSITY

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7. PERITAJES TENDIENTES A LA IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DE LA VOZ 5 7.1. Concepto “El peritaje de reconocimiento de voz humana es la actividad pericial capaz de determinar si dos voces vo ces fueron producidas por p or un mismo hablante”. Los peritajes tendientes a la identificación de voz se realizan con el objeto de individualizar a personas que se encuentran grabadas en medios de audio convencionales, casetes, microcasetes, en formato de videos VHS, discos compactos CD, o cualquier otro medio de grabación que permita la conversión del mismo a los sistemas de audio descriptos. En este tipo de estudios no hay cantidades de puntos característicos a señalar en la voz (como ocurre en la dactiloscopia) para que se establezca un límite por encima del cual estos determinan la autoría de la voz. Los peritajes no son del tipo descriptivo, en los cuales la función del perito es describir lo que se ve sin el compromiso de concluir sobre lo que está siendo examinado, sino que es mucho más que eso, el perito necesita equipamiento adecuado y conocimientos técnicos en el área, para poder llegar a la conclusión de la existencia o no de la autoría. Los estudios son también denominados por algunos juristas como peritaje fonolingual, y están dentro de las llamadas investigaciones electrónicas. A través de estas metodologías se permite la identificación del hablante, pero no con el carácter de huella vocálica, o su sinónimo en ingles voiceprint, concepto que fue creado por Gray y G. Koop en 1944, y luego retomado en la década del 60 por L. Kresta. El termino voiceprint, está asociado a fingerprint (huella digital), posiblemente con el objeto de darle a la huella vocal un valor de infalibilidad similar a la huella digital, pero en la práctica esa similitud no existe. En la década de 70, O. Tossi vuelve a defender el término infalibilidad empleando la voz voiceprint. En 1979, la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos de América, declaró el uso del término voicegram (grafico de la voz) en lugar de voiceprint. Como se pueden apreciar las controversias presentadas llevan a concluir que este tipo de estudios de identificación humana son muy distintos a los conocidos comúnmente en scopometría, ya que 5



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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA para llegar a conclusiones categóricas es necesario combinar en los análisis la parte objetiva de los confrontes (sistema electrónico de medición) y la parte subjetiva (interpretación de la fonética del hablante), hallándose ambos estudios dentro del campo de los expertos en electrónica o informática, y en fonoaudiología; ambos conocimientos conocimientos también se conjugan en el campo de los estudios de los licenciados en criminalística especializados.

7.2. Estructura recomendada para la investigación

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La estructura de la investigación de identificación de fonogramas verbales depende directamente de los métodos utilizados y en general de su correspondencia con el tipo de estructura de las conclusiones de los peritajes de fonoscopia elaborados por los expertos, reconocidos hoy en día en este tipo de peritajes en las dependencias de los sistemas del Ministerio de Asuntos Internos, Ministerio de Justicia, Servicio Federal de Seguridad, y Servicio de control financiero antinarcóticos en la Federación Rusa. El siguiente manual metodológico, considera la utilización de los siguientes tipos de análisis: auditivo (análisis de las particularidades del sonido del lenguaje), Lingüístico e Instrumental. El peritaje ejecutado en base a esta metodología tiene que ser ejecutado por una comisión de expertos (dos o más expertos), poseedores de conocimientos especializados en el campo de la investigación instrumental del lenguaje así como en lingüística, aun que, en principio, es aceptable que la ejecución del peritaje la efectué un solo experto, que posea conocimientos teóricos indispensables así como la experiencia práctica en las ramas de la ciencia y técnica necesarias.

8. TÉCNICA DE ANALISIS PATRA LA IDENTIFICACION POR VOZ 7 Las características de frecuencia de los fonogramas, en general ofrecen la posibilidad de ejecutar un análisis espectral informativo, esto es ejecutar la segmentación segmentación de la señal de voz en base base a las diferentes características de los fragmentos de sonido, así como permiten seleccionar y valorar las particularidades de la voz a través de la estructura de formantes indispensables para la investigación de identificación de locutores, con la utilización de los medios indispensables indispensables de compensación de distorsiones de frecuencias y amplitudes en los fonogramas. En otras palabras, permiten ejecutar un análisis espectral informativo en todo el diapasón de frecuencia de la señal verbal. 6

Speech Technology Center TransformAda Rapida de Fourier

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De eesta sta manera, manera, la comparación de formantes formantes es útil para la ejecución del peritaje de fonoscopia: investigación de indicadores de inninterrupción de los fonogramas y las tareas de investigación para la identificación en todo su contenido.

9. PROCEDIMENTO 8 9.1.

Análisis auditivo Dentro de este método de análisis, el experto valora al escuchar los archivos «al oído» : el sexo del locutor, la edad, la altura de la voz, caracteres generales del sonido de la voz, fuerza, entonación, tiempo, ritmo, articulación, intermitencia del habla, maneras del lenguaje, pausas de vacilación, trastornos del lenguaje, respiración verbal. Respiración del habla.

9.2.

Análisis Auditivo – Auditivo – Lingüístico Lingüístico La principal dirección en la investigación lingüística esta orientada a la determinación o detección de las identidades-diferencias i dentidades-diferencias del lenguaje de los locutores comparados en base al análisis de sus particularidades individuales en la pronunciación de unidades del lenguaje de diferente nivel: fluente verbal – frase – palabrasonido.

Fluente de sonido.

Voz. Articulación. Cultura Verbal.

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Frases, sintagmas, palabras.

   

Sonidos.

Sintáxis. Morfología. Léxico. Fonética.

Vocales. Consonantes.

 

Los indicadores de la voz, traen con sigo información sobre la altura, estilo, y timbre de la voz que nos indican las particularidades individuales en la conformación del tracto bucal del hablante. hablante. La altura de la voz se define como como la frecuencia frecuencia de la ondulación de las las cuerdas bucales, bucales, las que a su su véz, dependen 8

Speech Technology Center


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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA de su longitud, espesura y tensión Se diferencian algunos tipos de voz: alta, media, y baja. La fuerza de la voz, depende de la intensidad de la corriente de aire respirado y la fuerza de tensión en las cuerdas bucales. El timbre de voz, está motivado por la unión al tono principal generador del sonido de tonos adicionales (obertonos). Su cantidad y fuerza de elocución dependen principalmente de la estructura de la laringe. La concreta combinación y expresión de los obertonos, es la que determina las particularidades individuales de la voz y el timbre. ti mbre. La voz suena suave o baja, «estancada», en la parte trasera de las cuerdas bucales y por esta razón, rápidamente se apaga/debilita. Al contrario al timbre de voz sordo están los timbres sonoros, eso es, la voz correcta orientada por la parte frontal o delantera de las cuerdas bucales y que resuena en este lugar. El matiz nasalizado de la voz es un indicador indicador de la entrada de una parte de la corriente de aire en la nasofaringe. El sonido brusco forzado habla de exagerada tensión en las cuerdas bucales. bucales. Si la tensión cae a un tono bajo, la voz suena suena de una manera chillona, si en un tono alto, resulta una voz chillona- aguda. El timbre fuerte de voz aparece ante la incompleta e inconsistente tensión de las cuerdas bucales, lo que puede haber sido producido, en particular, particular, por la irritación o henchimiento de la hortal, así como de las cuerdas bucales en sí. El tono ronco –, es el estado más fuerte de la voz ronca. ronca. 9.3.

Análisis Instrumental Instrumental

Análisis integral estadístico de las frecuencias del tono principal: El método del análisis integral estadístico de las frecuencias del tono principal permite al experto o perito, en el régimen automático ejecutar la comparación de la voz de dos locutores. 9.4.

Análisis Fonético-espectral Fonético-espectral En los análisis objetivos, auditivos e instrumentales, diferencias en la utilización del sistema del idioma español, contradictorias en serie, profundidades, levantamientos, en los locutores investigados no se encontraron. Así como no fueron detectadas


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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA diferencias en en el sistema de utilización de los locutores de los fonemas consonantes. La conclusión señalada con anterioridad se obtuvo como resultado del análisis comparativo de los locutores en el nivel del fluido verbal, al al igual que en en la comparación comparación de la pronunciación de frases y palabras por separado. Más adelante, vendrán descripciones gráficas y cálculos, que corroboraran la coincidencia en las características del del habla habla y la voz de los locutores comparados.

10. CONCLUSIONES Cada tipo de análisis ejecutado durante la investigación de comparación de objetos llego a la coincidencia del conjunto de los indicadores individualizados característicos de la voz y el lenguaje del locutor desconocido “locutor 1 Hombre” en el fonograma dubitado y las muestras de voz y lenguaje de “Indubitada voz Hombre”. En los casos de investigación de expertos, la utilización de diferentes subtipos de análisis que son relativamente independientes, frecuentemente las decisiones decisiones de identificación, identificación, tomadas tomadas en base a cada tipo de análisis por separado, son así mismo relativamente independientes. Por esta razón previa a la toma de una decisión sintetizada definitiva la posibilidad de una error en cada uno de los análisis podemos multiplicarla. En base a los cálculos valorados por los expertos, considerando la cantidad de material de voz-habla a su disposición y el nivel establecido del parecido de las particularidades anatómico-fisiológicas, hábitos del habla de diferentes niveles y la especificidad individual-personal de los LOGOS INTERNATIONAL UNIVERSITY

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MAESTRIA EN CRIMINALISTICA locutores comparados, el conjunto de posibilidades de una coincidencia fortuita en los resultados de la investigación utilizando los resultados de los indicadores de identificación del locutor « locutor 1 Hombre » en y para la muestra de voz y habla « indubitada voz Hombre » en base a los materiales de esta investigación de expertos son menores al mínimo necesario, lo que permite a los expertos tomar una decisión de identificación categórica. Situativamente no condicionadas, condicionadas, diferencias importantes importantes en el lenguaje oral así como indicadores de imitación de la voz, que hablarían de una diferencia en la identificación identificación del locutor « locutor locutor 1 Hombre » y para la muestra de voz y habla « indubitada voz Hombre », no fueron encontradas. En el proceso de identificación a través de los análisis auditivos, lingüístico e instrumental de los indicadores de identificación individuales con las características representativas del lenguaje oral de los locutores comparados generan un único e incontradecible y solido complejo del nivel de coincidencia, que es lo suficientemente necesaria para establecer la identidad individual concreta de los locutores. De esta manera, la investigación compleja de identificación ejecutada le ngu aje del locu tor permite llegar a la conclusión de que la voz y el lengu cu yas rep lic as est án señ alada s c om o «lo cu to r 1 Ho m br e » y las m uest ras de voz y lengu aje de «in du bi tada voz Hom br e » pertenecen a un a mism a persona.

BIBILOGRAFIA  

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Jorge Silveyra, Sistemas de Identificación Identificación Humana. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesmateoaleman/musica/l a_voz http://www.slideshare.net/akamaru11/cualidades-de-la-voz Speech Technology Center Transformada Rápida de Fourier


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