專利名稱：一種模聲轉(zhuǎn)換的裝置及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以光學(xué)碼/條碼為輸入媒介的語言和聲音的學(xué)習(xí)裝置及其方法。
語言及聲音學(xué)習(xí)裝置在市面上已有多種產(chǎn)品，例如德州儀器公司的speak & spell,speak & math及speak & read等，利用螢光屏將題目顯示給使用者，而使用者可利用鍵盤鍵入答案，上述產(chǎn)品再顯示此答案之正確與否，同時也可利用電子合成語音與使用者溝通以協(xié)助其學(xué)習(xí)。這種裝置是以鍵盤輸入方式，對于年紀(jì)較小的使用者而言，仍不是十分便利及簡易，于是便有人提出以光學(xué)碼閱讀器，如條碼掃描器(bar code reader)，來辨識所需說出的語句，并由電子語音合成器將此語句說出，例如美國專利第4，337，375號，由Freeman于1982年6月29日提出之“Man-ually Controllable Date Reading Apparatus for Speech Synthesizers”，即是典型的例子。它以光學(xué)碼表示語音特征各種語音合成器所需的信息，例如音素，語音特征，音調(diào)變化，持續(xù)時間，構(gòu)成音節(jié)等等，利用光學(xué)碼閱讀器將上述信息讀出，然后存入緩沖器寄存器內(nèi)，最后由語音合成器接收這些信息并發(fā)聲出來;美國專利第4，375，058號，由Bouma等人于1983年2月22日提出的“De-vice for Reading a Printed Code and for Converting this Code into an Audio Signal”，也是利用光學(xué)碼閱讀器光學(xué)碼辨讀并存入中間存儲器內(nèi)，然后將此信息直接輸出給語音合成器以產(chǎn)生聲音信號，或是將儲存在中間存儲內(nèi)的信息當(dāng)作是物件(Object)存儲器地址，由存儲器提供信息給語音合成器以產(chǎn)生聲音信號，這些語音合成器所接收的信息仍舊是語音素等信息，是以人工合成方式來產(chǎn)生聲音。此外，還有數(shù)項以合成語音及光學(xué)碼輸入方式的電子學(xué)習(xí)輔助器，例如Dittakavi等的美國專利第4，457，719號，提供排列及拼音練習(xí)之功能，Dittakavi等的美國專利第4，466，801號，可將非語言(nonspoken)聲音之元素重復(fù)發(fā)聲，而從短碼中產(chǎn)生較長的聲音效果;Thompson的美國專利第4，505，682號，可提供配對及比較練習(xí)的功能;Dittakavi等的美國專利第4，549，867號，提供一連串的光學(xué)碼信息存在串形寄存器內(nèi)，連續(xù)播放出來，此外，并提供上述功能反向的功能，也就是產(chǎn)生一連串亂順序(radom sequence)的聲音，然后要求使用者在多組光學(xué)碼內(nèi)，尋求相同順序的組合，并逐一利用光學(xué)碼閱讀器將相對應(yīng)的光學(xué)碼掃描至此學(xué)習(xí)輔助器內(nèi)，而此學(xué)習(xí)輔助器會以合成語音來告知使用者的輸入正確與否。上述傳統(tǒng)技術(shù)是以鍵盤或光學(xué)碼閱讀器當(dāng)成輸入裝置，并以語音合成方式來播放聲音以加強學(xué)習(xí)效果，合成語音雖然能讓人了解其意義，但其發(fā)音真實性與人的發(fā)音仍有段距離，對于想學(xué)習(xí)純正語言發(fā)音的學(xué)生而言，是不太適用的，所以以真實語言來做語言學(xué)習(xí)，才可達(dá)到最佳的效果;美國專利第5，059，126號，由Kimball在1991年10月22日提出之“Sound Association and Learning System”即是以真實語音來播放，但是此發(fā)明是以Compact Disc(CD)來儲存真實語音信息，并利用CD播放機來播放這些信息，由于CD播放機本身較怕震動，尤其是幼兒在使用時，更易產(chǎn)生震動，使得CD播放內(nèi)容錯誤，甚至損壞CD播放機。此外，上述傳統(tǒng)以光學(xué)碼閱讀器當(dāng)成輸入裝置，并以語音合成方式來播放聲音之技術(shù)，還有一個缺點，就是其光學(xué)碼之長度將隨著語音等信息長度而變化，對于太長的句子時，其光學(xué)碼將會過長，甚至于超過一行的長度，而必須換行打印，使得在使用上不方便。
本發(fā)明的目的在于提出一種由光碼閱讀器、轉(zhuǎn)換器、存儲器、控制器、選擇開關(guān)、時鐘信號發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及發(fā)聲裝置所組成的語言及聲音學(xué)習(xí)裝置及其實現(xiàn)方法，它以光學(xué)碼/條碼為媒介，每一光學(xué)碼/條碼的長度固定，并皆對應(yīng)一個單詞、句子或圖案。使用者可以利用光學(xué)碼閱讀器將光學(xué)碼/條碼讀出、再由該裝置加辯認(rèn)后，將其相對應(yīng)的真實語音播放出來，同時可以看得見、聽得清，從而可以獲得更佳的語言及聲音學(xué)習(xí)效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案在于它由光碼閱讀器、解碼器、數(shù)字碼與存儲器位置標(biāo)記轉(zhuǎn)換器、存儲器、存儲器控制器、播放選擇開關(guān)、時鐘信號發(fā)生器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及發(fā)聲裝置所組成的語言及聲音學(xué)習(xí)裝置，它的光學(xué)碼/條碼為媒介，每一個單詞、句子、動物及樂器等文字及圖案都設(shè)定一個相對應(yīng)的特定光學(xué)條碼，而每一個單詞、句子、動物及樂器的語言聲音都予以數(shù)字化，并存入存儲器內(nèi)，然后利用光學(xué)碼閱讀器將光學(xué)碼條碼轉(zhuǎn)換成電信號，由上述裝置接收該電信號，予以辨認(rèn)后再解碼成數(shù)字碼，每一數(shù)字碼皆對應(yīng)一個特定的存儲器定址標(biāo)記，可將儲存在存儲器內(nèi)的各種數(shù)字化文字的發(fā)音、樂器的樂聲以及動物的叫聲等大自然產(chǎn)生的真實語音信息正確地取出來，并轉(zhuǎn)換成模擬信號后，以喇叭或擴(kuò)音機播放出來。光學(xué)碼掃描器輸出之電信號與光學(xué)碼/條碼的關(guān)系如圖2所示。一般而言，邏輯“1”代表的是黑線，邏輯“0”代表的是白線，較粗的黑線可產(chǎn)生連續(xù)的邏輯“1”，同樣地，較粗的白線可產(chǎn)生連續(xù)的邏輯“0”，藉著粗黑線，細(xì)黑線，粗白線及細(xì)白線的不同組合，所顯示出的圖案，即是各種類型的光學(xué)碼/條碼，而其組合的方式，一般可為三九碼，EAN碼，UPC碼，交錯式25碼，CODABAR碼或一二八碼等，本發(fā)明為方便說明起見，將以三九碼作為編碼方式，圖三即為各字元及其對應(yīng)的光學(xué)碼/條碼圖案。
在圖4中，光學(xué)碼/條碼圖案對應(yīng)于數(shù)字碼以及每一數(shù)字碼被預(yù)先設(shè)定對應(yīng)于各個英文單詞的例子，其中數(shù)字碼“0001”被設(shè)定代表英文單詞“a”，數(shù)字碼“0002”被設(shè)定代表英文單詞“able”等等，即數(shù)字碼“0001”經(jīng)數(shù)字碼至存儲器位置標(biāo)記轉(zhuǎn)換器(3)之處理后，可得到存儲器起始位置標(biāo)記“0000”，數(shù)字碼“0002”經(jīng)過相同的處理可得到存儲器起始位置標(biāo)記“mmmm”，數(shù)字碼“0003”經(jīng)過相同處理，可得到存儲器起始位置標(biāo)記“nnnn”等等，如圖5所示，也就表示英文單詞“a”的數(shù)字化聲音信息是儲存在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)中地址“0000”至地址“mmmm-1”的區(qū)域內(nèi)，其中地址“0000”至地址“rrrr-1”儲存著英文單詞“a”的第一語音數(shù)字化聲音信息，地址“rrrr”至地址“mmmm-1”儲存著英文單詞“a”的第二語音數(shù)字化聲音信息，英文單詞“able”的第一語音數(shù)字化聲音信息是儲存在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)中地址“mmmm”至地址“mmmm+ssss-1”的區(qū)域內(nèi)，英文單詞“able”的第二語音數(shù)字化聲音信息，是儲存在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)中地址“mmmm+ssss”至地址“nnnn-1”的區(qū)域內(nèi)，以此類推，如圖6所示，其中每一單詞的數(shù)字化聲音信息中的第一筆信息可設(shè)定為信息的長度，以利存儲器控制器(5)正確地由數(shù)字化聲音信息存儲器(6)內(nèi)取出信息。
存儲器控制器工作的流程圖如圖7所示，存儲器控制器(5)接收到存儲器起始位置標(biāo)記(12)后(500)，依此標(biāo)記(12)所定址的值輸出至數(shù)字化聲音信息存儲器(6)的地址輸入端(15)，并由其信息輸出端(16)取得第一語音區(qū)的數(shù)字化聲音信息長度(502)，如選擇方式(18)為第一語音時(504)，則直接再以取樣時鐘發(fā)生器(4)產(chǎn)生的取樣時鐘頻率(17)逐一將地址輸入端(15)的值增加(506)，并由信息輸出端(16)取得第一語音數(shù)字化聲音信息(508)，直到取出的信息量與上述第一語音區(qū)的數(shù)字化聲音信息長度相同為止(510-512);如選擇方式(18)為第二語音時，則存儲器控制器(5)將存儲器起始位置標(biāo)記(12)加上上述第一語音區(qū)之聲音信息長度的值輸出至數(shù)字化存儲器(6)的地址輸入端(15)，并由其信息輸出端(16)取得第二語音區(qū)的數(shù)字化聲音信息長度(516)，接著再以取樣時鐘發(fā)生器(4)產(chǎn)生之取樣時鐘頻率(17)逐一將地址輸入端(15)的值增加(518)，并由信息輸出端(16)取得第二語音區(qū)的數(shù)字化聲音信息(520)，直到取出的信息量與上述第二語音區(qū)的數(shù)字化聲音信息長度相同為止(522-524);如選擇方式(18)為混合語音時(514)，則存儲器控制器(5)在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)內(nèi)取得第一語音區(qū)的信息后(506-512)，繼續(xù)取出第二語音區(qū)的信息(516-524);上述存儲器控制器(5)在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)取出數(shù)字化聲音信息的同時，亦將上述信息輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)(508，502)，此數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)的取樣頻率與取樣時鐘發(fā)生器(4)產(chǎn)生的取樣時鐘頻率(17)相同，基本上是與聲音信號事先經(jīng)過數(shù)字化處理時之取樣頻率相同，例如每秒8，000位元組，但本發(fā)明也提供使用者改變?nèi)訒r鐘頻率(17)，以加快或放慢聲音播放速度的功能。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)輸出的模擬信號(14)最后再經(jīng)由發(fā)聲裝置(8)，例如擴(kuò)大器及喇叭等，將其播放出來。
為了節(jié)省數(shù)字化聲音信息存儲器(6)的空間，亦可將數(shù)字化聲音信息事先以一般的信息壓縮方式將信息量變小，并存儲在數(shù)字化聲音信息存儲器(6)內(nèi)，而在播放時，再由存儲器控制器(5)逐一地將其反壓縮回來即可;此外，為了使聲音信息及內(nèi)容豐富起見，本發(fā)明提供連接器(20)，如圖8所示，可使設(shè)計師自行設(shè)計數(shù)字碼至存儲器地址標(biāo)記轉(zhuǎn)換器(3)以及數(shù)字化聲音信息存儲器(6)的內(nèi)容，并安置在外接卡匣(21)內(nèi)，此卡匣可插在連接器(20)上，使得本發(fā)明具有可插換及擴(kuò)充性的功能，而達(dá)成一具有娛樂性、多樣化的語言及聲音學(xué)習(xí)裝置。
本發(fā)明提供了多種播放方式，它可以讓使用者利用光學(xué)碼閱讀器在可以看得見的媒體，如紙、塑膠片等上的各國文字、各類圖案旁加印的光學(xué)碼條碼上掃描輸入后，可聽到真實語音將該文字的名稱念出、或?qū)⒃搱D案的叫聲或樂聲播放出來，也可以讓使用者選擇混合播放，例如以兩種語言念出同一物件的名稱，或是以真實語音將動物的名稱念出，接著再將其叫聲播出。因此，本發(fā)明提供了較具有娛樂性、變化性的學(xué)習(xí)方式，使使用者能獲得更好的學(xué)習(xí)效果。


圖1是本發(fā)明的方塊圖;
圖2是本發(fā)明的光學(xué)碼/條碼與經(jīng)光學(xué)碼閱讀器掃描后輸出的電信號圖;
圖3是本發(fā)明采用三九碼的每一個字元所對應(yīng)的光學(xué)碼/條碼表示圖;
圖4是本發(fā)明的一個光學(xué)碼/條碼圖案對應(yīng)于數(shù)字碼以及英文單詞的例子表示圖;
圖5和圖6是本發(fā)明數(shù)字碼對應(yīng)至存儲器起始位置及數(shù)字化聲音信息區(qū)的例子表示圖;
圖7是本發(fā)明的存儲器控制器的工作流程圖;
圖8是本發(fā)明利用外接的連接器及卡匣示意圖。
本發(fā)明的一個較佳具體實施例在于，它采用一個光學(xué)碼閱讀器(1)，一般在市面上銷售的筆型條碼閱讀器或掌上型條碼閱讀器皆可使用，可將光學(xué)碼/條碼轉(zhuǎn)換成電信號，以及聲音學(xué)習(xí)機(10)組成，學(xué)習(xí)機(10)包含了光學(xué)碼/條碼解碼器(2)接收光學(xué)碼閱讀器(1)輸出之電信號并將它轉(zhuǎn)換成由數(shù)字信號組成的數(shù)字碼(11)，此數(shù)字碼(11)經(jīng)過數(shù)字碼至存儲器位置標(biāo)記轉(zhuǎn)換器(3)的處理后，可轉(zhuǎn)換成一特定的起始位置標(biāo)記(12)，存儲器控制器(5)以取樣時鐘發(fā)生器(4)產(chǎn)生的取樣時鐘頻率(17)，由存儲器起始位置標(biāo)記(12)以及播放方式選擇開頭(9)輸出之選擇方式(18)所指定的位置開始依序地將儲存在數(shù)字化聲音(6)的信息輸出端(16)取出一串?dāng)?shù)字化聲音信息(13)并輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)，將數(shù)字化聲音信息(13)轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號(14)，最后再由發(fā)聲裝置(8)將模擬聲音信號(14)播發(fā)出來。
權(quán)利要求
1.一個以光學(xué)碼/條碼為輸入媒介的模聲轉(zhuǎn)換裝置，它由光學(xué)碼閱讀器(1)將光學(xué)碼/條碼轉(zhuǎn)換成電信號，其特征在于它包含有一個光學(xué)碼/條碼解碼器(2)，能將上述光學(xué)碼閱讀器(1)輸出的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼；一個數(shù)字碼至存儲器位置標(biāo)記轉(zhuǎn)換器(3)，能將上述每一數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成特定的存儲器起始位置標(biāo)記；一個數(shù)字化聲音信息存儲器(6)，它儲存著各種事先經(jīng)數(shù)字化處理后的聲音信息；一個取樣時鐘發(fā)生器(4)，產(chǎn)生一特定頻率的取樣時鐘脈沖；一個播放方式選擇開關(guān)(9)，可選擇語音播放方式；一個存儲器控制器(5)，依據(jù)上述存儲器起始位置標(biāo)記、取樣時鐘脈沖及播放選擇開關(guān)的設(shè)定，能將儲存在存儲器(6)內(nèi)的一串特定數(shù)字化聲音信息取出；一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)，它接收存儲器控制器(5)輸出的數(shù)字化聲音信息，并將它轉(zhuǎn)換成模擬信號；以及一個發(fā)聲裝置，它接受數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)輸出的模擬信號并發(fā)出聲音。
2.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的選擇播放是指，可以選擇兩種以上的語言及聲音。
3.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的選擇開關(guān)(9)，可選擇播放第一語音、第二語音以及依序播放第一與第二語音。
4.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的轉(zhuǎn)換器(3)和存儲器(6)，可以通過連接器(20)外接一個包含有數(shù)字碼至存儲器位置標(biāo)記轉(zhuǎn)換器和一個數(shù)字化聲音信息存儲器的卡匣(21)，用以擴(kuò)充其功能。
5.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的時鐘發(fā)生器(4)，可以產(chǎn)生各種不同頻率的脈沖波，用以控制從存儲器(6)提取一串?dāng)?shù)字化聲音信息的速度、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)的轉(zhuǎn)換速度和發(fā)聲裝置(8)的聲音播放速度。
6.按照權(quán)利要求1所說的裝置，其特征在于所說的存儲器(6)，它所存儲的聲音信息可以是經(jīng)過數(shù)字化處理的文字的發(fā)音、樂器的樂聲以及動物的叫聲。
7.按照權(quán)利要求6所說的裝置，其特征在于所說的聲音信息，可以是經(jīng)過信息壓縮后的數(shù)字信息，而當(dāng)存儲器控制器(5)從存儲器(6)內(nèi)逐一提取這些信息時，可以將它反壓縮還原成原來的數(shù)字聲音信息。
8.一個按照權(quán)利要求1所說裝置的模聲轉(zhuǎn)換方法，它包含有下列步驟a.由光學(xué)碼閱讀器(1)將光學(xué)碼/條碼轉(zhuǎn)換成電信號;b.將閱讀器(1)輸出的電信號經(jīng)解碼器(2)轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼;c.將每一數(shù)字碼經(jīng)轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成特定的存儲器(6)起始位置的標(biāo)記;d.根據(jù)上述存儲器(6)起始位置標(biāo)記及播放方式選擇開關(guān)(9)的設(shè)定，并依一特定頻率的取樣脈沖將儲存在存儲器(6)內(nèi)的一串事先經(jīng)數(shù)字化處理后的聲音信息取出;e.將數(shù)字化聲音信息經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)轉(zhuǎn)換成模擬信號;f.將模擬信號由發(fā)聲裝置(8)發(fā)出聲音。
9.按照權(quán)利要求8所說的方法，其特征在于所說的播放方式，可以選擇播放兩種以上的語言及聲音。
10.按照權(quán)利要求8所說的方法，其特征在于所說的選擇開關(guān)(9)，可以選擇播放第一語音、第二語音以及依序播放第一與第二語音。
11.按照權(quán)利要求8所說的方法，其特征在于所說的取樣脈沖，它可以改變頻率，以控制從存儲器(6)內(nèi)提取一串?dāng)?shù)字化聲音信息的速度、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(7)的轉(zhuǎn)換速度以及發(fā)聲裝置的聲音播放速度。
12.按照權(quán)利要求8所說的方法，其特征在于所說存儲在存儲器(6)內(nèi)的聲音信息，可以是經(jīng)過數(shù)字化處理后的文字的發(fā)音、樂器的樂聲及動物的叫聲等大自然產(chǎn)生的聲音。
13.按照權(quán)利要求12所說的方法，其特征在于所說的存儲在存儲器(6)內(nèi)的聲音信息，可以是經(jīng)過信號壓縮后的數(shù)字信息，而當(dāng)要從存儲器(6)內(nèi)逐一提取一串這些信息時，可以將其壓縮還原成原來的數(shù)字聲音信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以光學(xué)碼/條碼為輸入媒介的語言及聲音學(xué)習(xí)裝置及其實現(xiàn)方法，其特征在于它是由一個解碼器，地址標(biāo)記轉(zhuǎn)換器、存儲器、時鐘發(fā)生器、選擇開關(guān)、存儲器控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個發(fā)聲裝置所組成。其實現(xiàn)方法主要是由每一個單詞、句子、動物或音樂等文字或圖案都設(shè)定一個相對應(yīng)的光學(xué)碼條碼，同時將它們各自數(shù)字化后存入存儲器。然后再將存儲在存儲器內(nèi)的數(shù)字化的各種聲音信息取出，并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后由發(fā)聲裝置播放。
文檔編號G09B5/04GK1103191SQ9311452
公開日1995年5月31日 申請日期1993年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月20日
發(fā)明者劉智遠(yuǎn) 申請人:劉智遠(yuǎn)