CN1049513C - 一种模声转换的装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模声转换的装置及其实现方法，它是由一个解码器，地址标记转换器、存储器、时钟发生器、选择开关、存储器控制器、数模转换器和发声装置所组成；其实现方法是由每一个单词、句子、或音乐等文字或图案都设定一个相对应的光学码条码，同时将它们各自数字化后存入存储器，然后利用光学码转换成电信号，由解码器解码成数字码，存入存储器，每一数字码又皆对应一个存储器地址标记，并经数模转换后由发声装置播放。

Description

一种模声转换的装置及其实现方法

本发明涉及一种以光学码/条码为输入媒介的语言和声音的学习装置及其方法。

语言及声音学习装置在市面上已有多种产品，例如德州仪器公司的speak & spell，speak & math及speak & read等，利用荧光屏将题目给使用者，而使用者可利用键盘键入答案，上述产品再显示此答案的正确与否，同时也可利用电子合成语音与使用者沟通以协助起学习。这种装置是以键盘输入方式，对于年纪较小的使用者而言，仍不是十分便利及简便，于是便有人提出以光学阅读器，如条码扫描仪(bar code reader)，来辩识所需说出的语句，并由电子合成器将此语句说出，例如美国专利第4,337,375号，由Freemen于1982年6月29日提出的“Manually Controllable Date ReadingApparatus for Speech Synthesizers″，即是典型的例子。它以光学码表示语音特征各种语言合成器所需的信息，例如：音素，语音特征，音调变化，持续时间，构成音节等等，利用光学码阅读器将上述信息读出，然后存入缓冲器寄存器内，最后由语音合成器接收这些信息并发声出来；美国专利第4,375,058号，由Bouma等人于1983年2月22日提出的”Device for Reading a Printed Code andfor Converting this Code into an Audio Signal″，也是利用光学码阅读器辨读并存入中间存储器内，然后将此信息直接输出给语音合成器以产生声音信号，或是将存储在中间存储器内的信息当作是物件(Object)存储器地址，由存储器提供信息给语音合成器以产生声音信号，这些语音合成器所接收的信息仍旧是语音素等信息，是以人工合成方式来产生声音。此外，还有数项以合成语音及光学码输入方式的电子学习辅助器，例如Dittakavi等的美国专利第4,457,719号，提供排列及拼音练习的功能，Dittakavi等的美国专利第4,466,801号可将非语音(nonspoken)声音的元素重复发声，而从短码中产生较长的声音效果；Thompson的美国专利第4,505,682号，可提供配对及比较练习的功能；Dittakavi等的美国专利第4,549,867号，提供一连串的光学码信息存在串形寄存器内，连续播放出来，此外，并提供上述功能相反的功能，也就是产生一连串乱顺序(random sequence)的声音，然后要求使用者在多组光学码内，寻求相同顺序的组合，并逐一利用光学码阅读器将相对应的光学码扫描至此学习辅助器内，而此学习辅助器会以合成语音来告知使用者的输入正确与否。上述传统技术是以键盘或光学码阅读器当成输入装置，并以语音合成方式来播放声音以加强学习效果，合成语音虽然能让人了解其意义，但其发音真实性与人的发音仍有段距离，对于想学习纯正发音的学生而言，是不太适用的，所以以真实语言来做语音学习，才可达到最佳的效果；美国专利第5,059,126号由Kimball在1991年10月22日提出的“Sound Associationand Learning System”即是以真实语音来播放，但是此发明是以Compact Disc(CD)来储存真实语音信息，并利用CD播放机来播放这些信息，由于CD播放机本身较怕震动，尤其是幼儿在使用时，更易产生震动，使得CD播放内容错误，甚至损坏CD播放机。此外，上述传统以光学码阅读器当成输入装置，并以语音合成方式来播放声音的技术，还有一个缺点，就是其光学码的长度将随着语音等信息长度而变化，对于太长的句子时，其光学码将会过长，甚至于超过一行的长度，而必须换行打印，使得在使用上不方便。

本发明的目的在于提出一种由光学码阅读器、转换器、存储器、控制器、选择开关、时钟信号发生器、数模转换器及发声装置所组成的语言及声音学习装置及其实现方法，它以光学码/条码为媒介，每一光学码/条码的长度固定，并皆对应一个单词、句子或图案。使用者可以利用光学码阅读器将光学码/条码读出、再由该装置加以辨认后，将其相对应的真实语音播放出来，同时可以看得见、听得清，从而可以获得更佳的语言及声音学习效果，解决了现有技术的不足。

本发明所采用的技术方案在于它由光学码阅读器将光学码/条码转换成电信号，它包含有：

一个光学码/条码解码器，能将上述光学码阅读器输出的电信号转换成数字码；

一个数字码至存储器位置标记转换器，能将上述每一数字码转换成特定的存储器起始位置标记；

一个数字化声音信息存储器，它存储着各种事先经数字化处理后的声音信息；

一个取样时钟发生器，产生一特定频率的取样时钟脉冲；

一个播放方式选择开关，可选择语音播放方式；

一个存储器控制器，依据上述存储器起始位置标记、取样时钟脉冲及播放选择开关的设定，能将储存在存储器内的一串特定数字化声音信息取出；

一个数摸转换器，它接收存储器控制器输出的数字化声音信息，并将它转换成模拟信号；以及

一个发声装置，它接受数模转换器输出的模拟信号并发出声音。

所说的选择播放，它是指可以选择两种以上的语言及声音。

所说的选择开关，它可以播放第一语音、第二语音以及依序播放第一与第二语音。

所说的转换器及存储器，它可以通过连接器外接一个包含有一个数码至存储器位置标记转换器和一个数字化声音信息存储器的卡匣，用以扩充其功能。

所说的时钟发生器，它可以产生各种不同频率的脉冲波，用以控制从存储器提取一串数字化声音信息的速度、数模转换器的转换速度和发生装置的声音播放速度。

所说的存储器，它所存储的声音信息可以是经过数字化处理的文字的发音、乐器的乐声以及动物的叫声。

所说的声音信息，可以是经过信息压缩后的数字信息，而当存储器从控制器内逐一提取这些信息时，可将它反压缩还原成原来的数字声音信息。

由此装置所组成的模声转换装置，它所采用的模声转换方法，包括有如下步骤：

a.由光学码阅读器将光学码/条码转换成电信号；

b.将阅读器输出的电信号经解码器转换成数字码；

c.将每一数字码经转换器转换成特定的存储器起始位置的标记；

d.根据上述存储器起始位置标记及播放方式选择开关的设定，并依一特定频率的取样脉冲将储存在存储器内的一串事先经数字化处理后的声音信息取出；

e.将数字声音信息经数模转换器转换成模拟信号；

f.将模拟信号由发声装置发出声音。

本发明提供了多种播放方式，它可以让使用者利用光学码阅读器在可以看得见的媒体，如纸、塑胶片等上的各国文字、各类图案旁加印的光学码条码上扫描输入后，可听到真实语音将该文字的名称念出、或将该图案的叫声或乐声播放出来，也可以让使用者选择混合播放，例如以两种语言念出同一物件的名称，或是以真实语音将动物的名称念出，接着再将其叫声播出。因此，本发明提供了较具有娱乐性、变化性的学习方式，使使用者能获得更好的学习效果。

图1是本发明的方块图；

图2是本发明的光学码/条码与经光学码阅读器扫描后输出的电信号图；

图3是本发明采用三九码的每一个字元所对应的光学码/条码表示图；

图4是本发明的一个光学码/条码图案对应于数字码以及英文单词的例子表示图；

图5和图6是本发明数字码对应至存储器起始位置及数字化声音信息区的例子表示图；

图7是本发明的存储器控制器的工作流程图；

图8是本发明利用外接的连接器及卡匣示意图。

现在结合上述各附图来进一步说明本发明的较佳具体实施例，如图1所示，本发明的实施例是采用一个光学码阅读器1，一般在市面上销售的笔型条码阅读器或掌上型条码阅读器皆可使用，可将光学码/条码转换成电信号，以及声音学习机10组成，学习机10包含了光学码/条码解码器2接收光学码阅读器1输出的电信号并将它转换成数字码11，此数字码11经过数字码至存储器位置标记转换器3的处理后，可转换成一特定的起始位置标记12，存储器控制器5以取样时钟发生器4产生的取样时钟频率17，由存储器起始位置标记12以及播放方式选择开头9输出的选择方式18所指定的位置依序地将储存在数字化声音6的信息输出端16取出一串数字化信息13并输出至数模转换器7，将数字化声音信息13转换成模拟声音信号14，最后再由发声装置8将模拟声音信号14播发出来。

    本发明模声转换的方法包括有如下步骤：

a.由光学码阅读器1将光学码/条码转换成电信号；

b.将阅读器1输出的电信号经解码器2转换成数字码；

c.将每一数字码经转换器3转换成特定的存储器6起始位置的标记；

d.根据上述存储器6起始位置标记及播放方式选择开关9的设定，并依一特定频率的取样脉冲将储存在存储器6内的一串事先经数字化处理后的声音信息取出；

e.将数字化声音信息经数模转换器7转换成模拟信号；

f.将模拟信号由发声装置8发出声音。

本发明它以光学码/条码为媒介，每一个单词、句子、动物及乐器等文字及图案都设定一个相对应的特定光学条码，而每一个单词、句子、动物及乐器的语言声音都予以数字化，并存入存储器内，然后利用光学码阅读器将光学码条码转换成电信号，由上述装置接受该电信号，予以辨认后再解码成数字码，每一数字码皆对应一个特定的存储器地址标记，可将储存在存储器内的各种数字化文字的发音、乐器的乐声以及动物的叫声等大自然产生的真实语音信息正确的取出来，并转换成模拟信号后以喇叭或扩音机播放出来。光学码扫描器输出的电信号与光学码/条码的关系，如图2所示。一般而言，逻辑“1”代表的是黑线，逻辑“0”代表的是白线，较粗的黑线可产生连续的逻辑“1”，同样地，较粗的白线可产生连续的逻辑“0”，同样地，0藉着粗黑线，细黑线，粗白线及细白线的不同组合，所显示出的图案，即是各种类型的光学码/条码，而其组合的方式一般可为三九码，EAN码，UPC码交错式25码，CODABAR码或一二八码等，本发明为方便说明起见，将以三九码作为编码方式，图3即为各字元及其对应的光学码/条码图案。

在图4中，光学码/条码图案对应于数字码以及每一数字码被预先设定对应于各个英文单词的例子，其中数字码“0001”被设定代表英文单词“a”，其中数字码“0002”被设定代表英文单词“able”等等，即数字码“0001”经数字码至存储器位置标记转换器3的处理后，可得到存储器起始位置标记“0000”，数字码“0002”经过相同的处理可得到存储器起始位置标记“mmmm”，数字码“0003”经过相同的处理可得到存储器起始位置标记“nnnn”等等，如图5所示，也就表示英文单词“a”的数字化声音信息是储存在数字化声音的存储器6中地址“0000”至地址“mmmm-1”的区域内其中地址“0000”至地址“rrrr-1”储存着英文单词“a”的第一语音数字化声音信息，地址“rrrr”至地址“mmmm-1”储存着英文单词“a”的第二语音数字化声音信息，英文单词“able”的第一语音数字化声音信息是储存在数字化声音信息存储器6中地址“mmmm”至地址“mmmm+ssss-1”的区域内，英文单词“able”的第二语音数字化声音信息，是储存在数字化声音信息存储器6中地址“mmmm+ssss”至地址：“nnnn-1”的区域内，以此类推，如图6所示，其中每一单词的数字化声音信息中的第一笔信息可设定为信息的长度，以利存储器控制器5正确地由数字化声音信息存储器6内取出信息。

存储器控制器工作的流程图如图7所示，存储器控制器5接收到存储器起始位置标记12后(500)，依此标记12所定址的值输出至数字化声音信息存储器6的地址输入端15，并由其信息输出端16取得第一语音区的数字化声音信息长度(502)，如选择方式18为第一语音时(504)，则直接再以取样时钟频率17逐一将地址输入端15的值增加(506)，并由信息输出端16取得第一语言数字化声音信息(508)，直到取出的信息量与上述第一语音区的数字化声音信息长度相同为止(510-512)；如选择方式18为第二语音时，则存储器控制器5将存储器起始位置标记12加上上述第一语音区之声音信息长度的值输出至数字化存储器6的地址输出端15，并由其信息输出端16取得第二语音区的数字化声音信息长度(516)，接着再以取样时钟发生器4产生的取样时钟频率17逐一将地址输入端15的值增加(518)，并由信息输出端16取得第二语音区的数字化声音信息(520)，直到取出的信息量与上述第二语音区的数字化声音信息长度相同为止(522-524)；如选择方式18为混合语音时(514)，则存储器控制器5在数字化声音信息存储器6内取得第一语音区的信息后(506-512)，继续取出第二语音区的信息(516-524)；上述存储器控制器5在数字化声音信息存储器6取出数字化声音信息的同时，亦将上述信息输出至数模转换器7(508，502)，此数模转换器7的取样频率与取样发生器4产生的取样时钟频率17相同，基本上是与声音信号事先经过数字化处理时之取样频率相同，例如每秒8,000位元组，但本发生也提供使用者改变取样时钟频率17，以加快或放慢声音播放速度的功能。经数模转换器7输出的模拟信号14最后再经由发生装置8，例如扩大器及喇叭等，将其播放出来。

为了节省数字化声音信息存储器6的空间，亦可将数字化声音信息事先以一般的信息压缩方式将信息量变小，并存储在数字化声音存储器6内，而在播放时，再由存储器控制器5逐一地将其反压缩回来即可；此外，为了使声音信息及内容丰富起见，本发明提供连接器20，如图8所示，可使设计师自行设计数字码至存储器地址标记转换器3以及数字化声音信息存储器6的内容，并安置在外接卡匣21内，此卡匣可插在连接器20上，使得本发明具有可插换及扩充性的功能，而达到一具有娱乐性，多样化的语音及声音学习装置。

Claims (13)

1.一个以光学码/条码为输入媒介的模声转换装置，它由光码阅读器(1)将光学码/条码转换成电信号，其特征在于它包含有：

一个光学码/条码解码器(2)，能将上述光学码阅读器(1)输出的电信号转换成数字码；

一个数字码至存储器位置标记转换器(3)，能将上述每一数字码转换成特定的存储器起始位置标记；

一个数字化声音信息存储器(6)，它存储着各种事先经数字化处理后的声音信息；

一个取样时钟发生器(4)，产生一特定频率的取样时钟脉冲；

一个播放方式选择开关(9)，可选择语音播放方式；

一个存储器控制器(5)，依据上述存储器起始位置标记、取样时钟脉冲及播放选择开关的设定，能将储存在存储器(6)内的一串特定数字化声音信息取出；

一个数摸转换器(7)，它接收存储器控制器(5)输出的数字化声音信息，并将它转换成模拟信号；以及

一个发声装置，它接受数模转换器(7)输出的模拟信号并发出声音。

2.按照权利要求1所说的装置，其特征在于所说的选择播放是指，可以选择两种以上的语言及声音。

3.按照权利要求1所说的装置，其特征在于所说的选择开关(9)，可以选择播放第一语音、第二语音以及依序播放第一与第二语音。

4.按照权利要求1所说的装置，其特征在于所说的转换器(3)和存储器(6)，可以通过连接器(20)外接一个包含有数字码至存储器位置标记转换器和一个数字化声音信息存储器的卡匣(21)。

5.按照权利要求1所说的装置，其特征在于所说的时钟发生器(4)，可以产生各种不同频率的脉冲波，用以控制从存储器(6)提取一串数字化声音信息的速度、数模转换器(7)的转换速度和发声装置(8)的声音播放速度。

6.按照权利要求1所说的装置，其特征在于所说的存储器(6)，它所存储的声音信息可以是经过数字化处理的文字的发音、乐器的乐声以及动物的叫声。

7.按照权利要求6所说的装置，其特征在于所说的声音信息，可以是经过信息压缩后的数字信息，而当存储器控制器(5)从存储器(6)内逐一提取这些信息时，可以将它反压缩还原成原来的数字声音信息。

8.一个按照权利要求1所说装置的模声转换方法，其特征在于它包含有如下列步骤：

a.由光学码阅读器(1)将光学码/条码转换成电信号；

b.将阅读器(1)输出的电信号经解码器(2)转换成数字码；

c.将每一数字码经转换器(3)转换成特定的存储器(6)起始位置的标记；

d.根据上述存储器(6)起始位置标记及播放方式选择开关(9)的设定，并依一特定频率的取样脉冲将储存在存储器(6)内的一串事先经数字化处理后的声音信息取出；

e.将数字化声音信息经数模转换器(7)转换成模拟信号；

f.将模拟信号由发声装置(8)发出声音。

9.按照权利要求8所说的方法，其特征在于所说的播放方式，可以选择两种以上的语言及声音。

10.按照权利要求8所说的方法，其特征在于所说的选择开关(9)，可以选择播放第一语音、第二语音以及依序播放第一与第二语音。

11.按照权利要求8所说的方法，其特征在于所说的取样脉冲，它可以改变频率，以控制从存储器(6)内提取一串数字化声音信息的速度、数模转换器(7)的转换速度以及发声装置的声音播放速度。

12.按照权利要求8所说的方法，其特征在于所说的存储在存储器(6)内的声音信息，可以是经过数字化处理后的文字的发音、乐器的乐声及大自然动物产生的叫声。

13.按照权利要求12所说的方法，其特征在于所说的存储在存储器(6)内的声音信息，可以是经过信号压缩后的数字信息，而当要从存储器(6)内逐一提取一串这些信息时，可以将其压缩还原成原来的数字声音信息。

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