Обучающее устройство Советский патент 1990 года по МПК G09B7/02 

1

(21)4437952/24-24

(22)05.04.88

(46) 15.03.90. Бюл. № 10

(72) С.А.Агафонов, Е.А.Гурвиц,

В.А.Козлов., В.Ю.Олещук, Л.В.Златоустова, С.А.Крейчи, В.Г.Михайлов

и В.Ф.Худов

(53)681.3.071(088.8)

(56)Обучающий комплекс ОК-4. Техническое описание. М.: МГПИИЯ, 1984.

(54)ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

(57)Изобретение относится к техническим средствам обучения. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство

содержит блок 1 ввода звуковой информации, фильтр 2 для наделения основного тона с детектором огибающей, блок 3 квантования, блок 4 памяти, узел 14 сопряжения, узел 15 визуального отображения, блок 13 синхронизации , а также вновь введенные блок 6 нормирования (мелодии основного тока), блок 7 сравнения (для распознавания типа интонационной конструкции) , пороговый блок 9 (тон-шум), блок 10 нормирования (длительности и уровня), блок 11 сравнения (для определения состава ритмической структуры), блок 12 сравнения (для анализа- результата), узел 16 индикации. 8 ил.

Изобретение относится к техническим средствам обучения. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Устройство содержит блок 1 ввода звуковой информации, фильтр 2 для выделения основного тона с детектором огибающей, блок 3 квантования, блок 4 памяти, узел 14 сопряжения, узел 15 визуального отображения, блок 13 синхронизации, а также вновь введенные блок 6 нормирования (мелодии основного тока), блок 7 сравнения (для распознавания типа интонационной конструкции), пороговый блок 9 (тон-шум), блок 10 нормирования (длительности и уровня), блок 11 сравнения (для определения состава ритмической структуры), блок 12 сравнения (для анализа результата), узел 16 индикации. 8 ил.

ел ел

о ел

с&

о

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть Использовано для изучения народного Языка при освоении фонетического курса, может применяться в медицине is качестве диагностического устройства и тренажера при исправлении некоторых видов голосовых расстройствэ гари обучении глухих, для обучения актеров, певцов, дикторов правильному владению голосом, для научных исследований в области речевой акустики.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с повышением его эффективности, т.е. уменьшение времени, требуемого для автоматизированного обучения просодии речи при использовании интонографа, и обеспечение обучения ез участия преподавателя.

На фиг 1 изображена общая структура устройства1, на фиг. 2 - схема фильтра} на фиг. 3 - схема блока Квантованияj на фиг. 4 - схема перво- t o блока нормированияj на фиг. 5 - схема порогового блока| на фиг. 6 - ёхема второго блока нормирования на фиг. 7 - схема второго блока сравне- $шя; на фиг. 8 - временные диаграммы {заботы устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 ввода звуковой информации, фильтр |2, блок 3 квантования, блок 4 памяти, узел 5 определения интонационной структуры, состоящий из блока 6 нормирования и блока 7 сравнения, узел 8 сегментации, состоящий из порогового блока 9, блока 10 нормирования и блока 11 сравнения, блок 12 сравнения, блок 13 синхронизации, а также узел 14 сопряжения, узел 15 визуального отображения информации и узел 16 индикации, входящие в состав блока 17 предъявления учебной информации.

Фильтр 2 (фиг. 2) содержит полосовые фильтры 18-20, детекторы 21-23, фильтры низкой частоты с усилителями 24-26, инвертор 27, пиковые детекторы 28-30, формирователь 31 импульсов, пиковые детекторы 32-34, формирователь 35 импульсов, триггер 36, формирователь 37 импульсов, вход 38, соединенный с блоком 11, выходы 39-42, соединенные с блоком 3.

Блок 3 содержит (фиг. 3) распределитель 43 импульсов, счетчики 44-47, делитель 48, формирователь 49 импульсов, аналого-цифровые преобразовате

0

5

0

5

Q ли 50-52, элементы И 53-55, вход 56, соединенный с блоком 13, входы 57-60, соединенные с выходами 42, 39, 40 и 41 соответственно фильтра 2, а также выходы 61-65.

Блок 6 содержит (фиг. 4) схему 66 сглаживания, схему 67 определения экст- экстремальных значений, схему 68 вычисления наклона кривой мелодии, делитель 69, входы 70-72, соединенные с выходами соответственно блоков 10, 9 и 49 выход 73, соединенный с блоком 7.

Блок 9 содержит (фиг, 5) измеритель 74 среднего значения, пороговый элемент 75, схему 76 сравнения, пороговые элементы 77 и 78, инвертор 79, элементы И 80 и ИЛИ 81, входы 82-84, соединенные с выходами соответственно 63, 65 и 64 блока 3, выходы 85-87, соединенные с блоком 10.

Блок 10 содержит (фиг. 6) элементы И 88-93,счетчики 94 и 95, делитель 5 96 схему 97 сравнения, регистр 98, вход 99, связанный с блоком 13, входы 100-102, подключенные к блоку 9, и вход 103, соединенный с блоком 4, выходы 104 и 105, подключенные к блокам 6 и 11 .

Блок 11 содержит (фиг. 7) счетчик 106, узел 107 вычитания, сумматор 108, регистр 109, узел 110 определения экстремума, входы 111-114, соединенные соответственно с блоками 90, 10, 13 и 4, и выход 115, соединенный с блоком 4.

Устройство работает следующим образом.

Речевой сигнал с выхода блока 1 (фиг. 8, строка 1) поступает на вход фильтра 2. С одного выхода последнего выдается импульсная последовательность, представляющая основной тон речевого сигнала (строка 2 на фиг. 8), а с трех выходов - огибающие (в полосах 0,1-7:1,5-7:0,1- 0,88 Гц) его интенсивности (строка 3 на фиг. 8), поступающие через общий жгут на входы блока 3, причем на другой вход блока 3 поступает тактовая частота с выхода блока 13. С выходов блока 3 последовательность ОТ (строка 4 на фиг. 8) значения огибающей, а также команда Запись поступают в блок 4. Последовательность ОТ из блока 4 поступает последовательно в блоки нормирования (мелодии ОТ- в блок 6, а распознавания

0

5

0

5

типа мелодии ОТ - в блок 7). В блоке 6 производится измерение формы мелодии, причем производится сглаживание мелодии ОТ путем интерполяции по трем соседним значениям с отбракованием ошибок (отклонений, больших 30% среднего значения). Значения экстремума и наклона каждого предьщущего

участка мелодии ОТ присваиваются зна- , место только при произнесении очередчениям координат каждой точки экстремума сглаженной кривой ОТ . Полученные значения нормируются по длительности с использованием сигнала Тон- шум, поступающего на второй вход блока 6, и величины длительности фразы, поступающей на третий вход блока 6 с выхода блока 10.

В результате на выходе блока 6 получаем (строка 6 на фиг. 8) нормированную по длительности форму интонационной конструкции (ИК). Полученная .форма ИК поступает на один вход блока 7, на другой вход которого поступают

15

20

ного слога. Кроме того, если происходит изменение знака декремента затухания огибающей речи в три последовательных отсчета, то на выходе схемы 97 сравнения появляется сигнал, также указывающий наличие очередного слога. При совпадении указанных двух сигналов на выходе элемента 93 будет сигнал, который пропускает тактовые импульсы на счетчик 94 длительности слога.

По окончании слога показание счетчика 94 записывается в регистр 98, счетчик 94 сбрасывается, а при появпараметры эталонных типов ИК из блока 25 лении следующего слога аналогично под- 4 (строка 5 на фиг.8, кривая 1). считывается и его длительность. При В результате поочередного сравне- окончании фразы длительность слогов ния формы ИК произнесенной фразы с делят на длительность фразы и нормали

эталонами, хранимыми в блоке 4, производится распознавание типа ИК произ- несенной фразы и запоминание его в блоке 4.

Кроме того, с выхода блока 3 огибающие интенсивности в трех полосах поступают в блок 9, где вычисляется среднее значение интегрального уровня сигнала, поступающее на вход блока 10, сравнением с порогом огибающей в полосе 0,1-7 КГц вырабатывается сигнал Речь - пауза, поступающий на вход блока 10. При превышении огибающей в полосе 0,1-0,8 кГц величины 111 на выходе блока 7 будет сигнал Тон. Этот же сигнал появится на выходе блока 9 в случае, когда уровень огибающей ниже 111, но выше 112 и одновременно уровень огибающей в полосе 0,1-0,8 кГц больше, чем в полосе 1,7-7 кГц.

Сигнал Тон подается в блок 6 и на третий вход блока 10. На четвертый вход блока 10 из блока 4 поступает э значение огибающей в полосе 0,1-7 кГц на пятый - импульсы тактовой частоты

из блока 13. В блоке 10 при наличии сигнала Речь - пауза импульсы так- товой частоты проходят на счетчик 95, который работает, пока этот сигнал не закончится, т.е. в течение всей фразы.

В результате этого в момент окончания фразы счетчик 95 подсчитывает число периодов тактовой частоты, укладывающихся на длине фразы. Полученная величина поступает в блок 6.

При одновременном наличии сигналов Речь - пауза из Тон - шум срабатывает схема совпадения, что имеет

5

0

ного слога. Кроме того, если происходит изменение знака декремента затухания огибающей речи в три последовательных отсчета, то на выходе схемы 97 сравнения появляется сигнал, также указывающий наличие очередного слога. При совпадении указанных двух сигналов на выходе элемента 93 будет сигнал, который пропускает тактовые импульсы на счетчик 94 длительности слога.

По окончании слога показание счетчика 94 записывается в регистр 98, счетчик 94 сбрасывается, а при появ

зованные таким образом длительности слогов запоминают в блоке 4. На первый вход блока 11 из блока 4 поступают значения огибающей в полосе 0,1- 7 кГц, на второй вход - среднее значение уровня огибающей из блока 9, на третий вход - из блока 4 значения нормированной длительности слогов. В течение каждого слога суммируются значения нормированных значений уровня, затем определяется слог, для которого

сумма максимальна. Номер найденного слога запоминается в блоке 4. По записанным в блоке 4 ИК и номеру с максимальной энергией произнесенной фра- . зы и аналогичным параметрам эталонной фразы в блоке 12 производится вычисление вектора расхождения и дешифрация номера инструкции, который передается в узел 16, где высвечивается текст соответствующей инструкции. В случае применения в качестве узла 15 ЭВМ функции обработки фразы выполняемые устройством, выполняются программно в ЭВМ, на экране ЭВМ, кроме текста инструкции, высвечиваются

кривые, отображающие тип ИК и место ударения эталонной и произнесенной фраз (строка 5 на фиг. 8), ЭВМ подключается к устройству через узел 14 и систему КАМАК.

Формула изобретения

Обучающее устройство, содержагцее блок ввода звуковой информации, выход которого соединен с входом фильтра, блок квантования, информационный вход которого подключен к выходу фильтра, управляющий вход - к выходу блока синхронизации, а первый выход --к первому информационному входу блока па- мяти, первый выход которого соединен с первым информационным входом блока предъявления учебной информации, син- хровход которого подключен к выходу блока синхронизации, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены первый и второй блоки нормирования, первый, второй и третий блоки сравнения и пороговый блок, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков нормирования, второй выход - с информационным входом второго блока нормирования и первым информационным входом второго блока сравнения, а вход - с вторым выходом блока квантования, третий выход которого подключен к второму информационному входу блока предъявления учебной информации синхровход второго блока нормирования соединен с выходом блока синхронизации, первый выход - с первым синхро- входом блока памяти и вторым информационным входом второго блока сравнения, а второй выхрд - с вторым синхро входом блока памяти, третьим информационным входом второго блока сравнения и синхровходом первого блока нормирования, информационный вход которого подключен к второму выходу блока памяти, а выход - к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом блока памяти, а выход - с входом записи блока памяти, управляющий вход второго блока сравнения подключен к выходу блока синхронизации, а выход - к второму информационному входу блока памяти, третий информационный вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, а четвертый выход - с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации.

.г

pi/a 4

ъ

М

&

fffi

is

i

90

97

№

Т02

91

(риг. 6

фи&5

Ц

SB

т

м$

$3

92

9Ъ

98

v

/MA nil

фиг.7

Л