CN108648527B - 一种英语发音匹配纠正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种英语发音匹配纠正方法，包括以下步骤：S1：标准音和测试音采集；S2：信息存储与对比；S3：信息显示；S4：发音纠正。本发明从多个方面去检测学生的读音情况，便于更加清晰的观察到学生的各方面的掌握情况，方便后期的重点加强纠正与补习。

Description

一种英语发音匹配纠正方法
技术领域
本发明属于语言教学中的英语发音技术领域，更具体地说，尤其是涉及一种英语发音匹配纠正方法。
背景技术
为了加强学生对于英语语言的学习，在进行一节课程结束后会对学生进行生词和语句的评测，用以来了解学生的学习情况，学校的老师一般只是通过试卷考试来考察，而语言类的学习不仅体现在对知识的认知，更多的是体现在口语上的表达，因此，语言上表达更能够体现学生对于生词和语句的发音掌握程度，另一方面，对于发音难以改变的学生，往往难以改变学生的发音情况。
为了纠正英语学习人员的英语发音，现有技术中的技术方案有以下几种：
中国专利申请201621392003.5公开了一种纠正英语发音的工具，如图1所示，包括工具外壳及英语纠正组件；所述的英语纠正组件包括画面比对器、供电电源、输入操作面板、收音器、摄像头、主控单片机、第一显示屏、数据存储器、一对扬声器、指示灯、第二显示屏及第三显示屏；本申请能用于显示英语单词的标准发音声波和嘴型，引导使用者正确发音，并通过声波线和嘴型的比对纠正错误的发音，有效提高英语的学习效率。
中国专利申请201420828510.3公开了一种新型的英语发音纠正装置，如图2所示，其包括标准声波线显示器、使用者声波线显示器、退格按钮、快进按钮、录音器、发音相似度评分显示器、电源指示灯、电源开关位于机身上且都与内置主板连接，内置存储器和中央处理器与主板连接，内置存储器用于存储录音和标准发音，并将录音通过中央处理器分析处理形成声波图像，反馈到使用者声波线显示器，通过对比标准声波显示器，可以清楚知道自己发音的准确度，录音器可以记录使用者发音，配合退格按钮与快进按钮使用能够让使用者更加人性化地对比自己发音和标准发音的异同。
专利号为CN201110152765.3提供了一种用于发音评估的方法，其包括以下步骤：接收单语种或多语种的实测声音信号；根据所述实测声音信号，生成实测音频帧信号；将所述实测音频帧信号与标准音频帧信号比较，通过比较所述实测帧块与所述标准帧块的相似度，获得所述实测声音信号与所述标准声音信号的相似度，进而对所述实测声音信号评估质量。
然而这种整体评估发音相似度的方法无法精确识别发音类型以及长短音，进而导致识别错误率较高，并且不能指出具体的发音错误点，如长短音、清浊音、爆破音等。
为此，我们提出一种英语发音匹配纠正方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种英语发音匹配纠正方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种英语发音匹配纠正方法，包括以下步骤：
S1：标准音和测试音采集：教师通过拾音器来采集生词的标准发音和语句的标准读音，并加以存储，学生通过拾音器来进行生词的发音和语句的发音，用于学生对于生词和语句的发音对比检测；
S2：信息存储与对比：将S1步骤中采集的标准音和测试音存储到计算机存储盘，对测试音进行初步识别，采用线性谱估计方法识别出元音和辅音，进而根据上升时间识别出爆破音、根据能量计数法识别出鼻音，根据类似于基音的白噪声识别出清辅音，并通过对比处理器对标准音和测试音进行对比处理；
S3：信息显示：将S2步骤中的处理结果通过相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块显示在LED显示屏上，对比相似度来评测学生的发音情况；
S4：发音纠正：步骤S3中的显示结果通过语音播报器分别播报相似度不符合要求的测试音，然后播报标准音，便于教师和学生的学习纠正。
所述的发音匹配纠正方法采用一种英语发音匹配纠正系统，包括标准音采集模块、测试音采集模块、信息存储模块、对比处理模块、信息导出模块、信息显示模块和声音模块，所述标准音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述测试音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述信息存储模块的输出端与对比处理模块的输入端信号连接，所述对比处理模块的输出端与信息导出模块的输入端信号连接，所述信息导出模块的输出端信号连接于信息显示模块和声音模块的输入端。
所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音模块和语句读音模块，所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音相似度模块和语句读音模块均与信息存储模块信号连接，且所述标准音采集模块和测试音采集模块均设置为拾音器。通过分析拾音器采集的声音信号可以轻易的得到声音幅度参数，而基音可以通过带通滤波或者计算平均值的方式得到，而声音中元音或辅音的比例则需要分析声音的频谱信息。
优选的，因此在对比处理模块中还设置元音辅音识别模块，所述元音辅音识别模块中的频谱分析采用基于相关图法的线性谱估计方法，它是由随机信号的N个观察值X(0),…,X(N-1),估计出自相关函数RN(m),然后再求RN(m)的傅立叶变换作为功率谱的估计。在初步分辨出元音、辅音后还需要分辨出辅音的具体类型。
优选的，所述清辅音为类似于基音的白噪声信号，所述爆破音的识别采用上升时间来判断，拾音器采集到的爆破音一般是振幅上升的较快的波形，即上升时间较短；而鼻音则采用能量计数法来识别，鼻音由于通过鼻腔，其振幅和频率虽然较爆破音小，但是其波形上升时间和下降时间都较慢，其能量反而较爆破音较大，因此采用能量计数法来实现鼻音的识别。
优选的，所述信息存储模块设置为计算机存储盘，且所述对比处理模块设置为对比处理器。
优选的，所述信息显示模块包括相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块，所述相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块均与信息导出模块的输出端信号连接。
优选的，所述信息显示模块设置为LED显示屏，且所述声音模块设置为语音播报器。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明的英语发音匹配纠正方法，标准音采集模块能够通过拾音器来采集生词的标准发音和语句的标准读音，测试音采集模块通过拾音器来进行生词的发音和语句的发音，信息存储模块用于对生词的标准发音和语句的标准发音以及学生的测试音进行存储，利于下个步骤的比对进行，对比处理模块用于对所采集的测试音与所存储的标准音进行对比处理。
2、本发明的英语发音匹配纠正方法，通过对比相似度来评测学生的学习情况，信息导出模块用于导出对比信息，并通过视频显示和声音读取，便于教师和学生进行纠正。
3、本发明的英语发音匹配纠正方法，通过所述元音辅音识别模块中的频谱分析采用基于相关图法的线性谱估计方法，它是由随机信号的N个观察值X(0),…,X(N-1),估计出自相关函数RN(m),然后再求RN(m)的傅立叶变换作为功率谱的估计。在初步分辨出元音、辅音后，分辨出辅音的具体类型，以利于英语教学中对学生的发音进行纠正。
附图说明
图1为现有技术中的一种纠正英语发音的工具示意图；
图2为现有技术中的一种新型的英语发音纠正装置示意图；
图3为本发明的一种英语发音匹配纠正系统模块示意图；
图4为本发明的一种英语发音匹配纠正系统标准音采集的模块框图；
图5为本发明的一种英语发音匹配纠正系统信息显示的模块框图；
图6为本发明的一种英语发音匹配纠正方法流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图6所示，一种英语发音匹配纠正方法，包括以下步骤：
S1：标准音和测试音采集：教师通过拾音器来采集生词的标准发音和语句的标准读音，并加以存储，学生通过拾音器来进行生词的发音和语句的发音，用于学生对于生词和语句的发音对比检测；
S2：信息存储与对比：将S1步骤中采集的标准音和测试音存储到计算机存储盘，对测试音进行初步识别，采用线性谱估计方法识别出元音和辅音，进而根据上升时间识别出爆破音、根据能量计数法识别出鼻音，根据类似于基音的白噪声识别出清辅音；
S3：信息显示：将S2步骤中的处理结果通过相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块显示在LED显示屏上，对比相似度来评测学生的发音情况；
S4：发音纠正：步骤S3中的显示结果通过语音播报器分别播报相似度不符合要求的测试音，然后播报标准音，便于教师和学生的学习纠正。
请参阅图3-5，所述的英语发音匹配纠正方法采用一种英语发音匹配纠正系统，该纠正系统包括标准音采集模块、测试音采集模块、信息存储模块、对比处理模块、信息导出模块、信息显示模块和声音模块，所述标准音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述测试音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述信息存储模块的输出端与对比处理模块的输入端信号连接，所述对比处理模块的输出端与信息导出模块的输入端信号连接，所述信息导出模块的输出端信号连接于信息显示模块和声音模块的输入端。
人在说话时的声音信号中只有三个参数是变化的：声音幅度、声音中元音或辅音的比例以及基音。所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音模块和语句读音模块，所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音相似度模块和语句读音模块均与信息存储模块信号连接，且所述标准音采集模块和测试音采集模块均设置为拾音器。通过分析拾音器采集的声音信号可以轻易的得到声音幅度参数，而基音可以通过带通滤波或者计算平均值的方式得到，基本能够完成准确的识别，而声音中元音或辅音的比例则需要分析声音的频谱信息。因此在对比处理模块中还设置元音辅音识别模块。
通过对发音规律的研究可知，元音读音发出时，呼吸气流相对无阻碍地通过咽和张开的嘴；鼻音中，呼吸气流通过鼻腔；通过迫使空气从肺经过声道中的压缩，以生成可听见气流，从而产生摩擦音；通过突然释放建立在声道中的气压，然后使用嘴唇和舌头完全关闭声道，来生成爆破音；所述辅音读音模块还包括清辅音、鼻音和爆破音的识别；
所述清辅音为类似于基音的白噪声信号，识别比较简单，所述爆破音的识别采用上升时间来判断，拾音器采集到的爆破音一般是振幅上升的较快的波形，即上升时间较短；而鼻音则采用能量计数法来识别，鼻音由于通过鼻腔，其振幅和频率虽然较爆破音小，但是其波形上升时间和下降时间都较慢，其能量反而较爆破音较大，因此采用能量计数法来实现鼻音的识别。
所述能量计数法是指采集语音波形数据的多个点的幅值相加得到能量计数，鼻音的能量计数值相对其他音的能量计数值较高，因而可以初步识别为鼻音；所述上升时间是指语音波形数据从基音上升至最大幅值所需要的时间，最大幅值的获得可以采用逐次逼近法获得，也可以采用遗传算法得到局部最大值作为最大幅值。
所述信息存储模块设置为计算机存储盘，且所述对比处理模块设置为对比处理器，分别用于标准音和测试音采集的存储和相似度的对比。
所述信息显示模块包括相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块，所述相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块均与信息导出模块的输出端信号连接，用于展示不同的数据信息，更好的了解相似度情况，同时更加直观的展示各方面的评测情况，便于后期的定向纠正。
所述信息显示模块设置为LED显示屏，且所述声音模块设置为语音播报器，分别通过显示屏和语音来进行相似度的呈现，便于教师和学生了解口语的发音情况。
实施例2
如图6所示，一种英语发音匹配纠正方法，包括以下步骤：
S1：标准音和测试音采集：教师通过拾音器来采集生词的标准发音和语句的标准读音，并加以存储，学生通过拾音器来进行生词的发音和语句的发音，用于学生对于生词和语句的发音对比检测；
S2：信息存储与对比：将S1步骤中采集的标准音和测试音存储到计算机存储盘，对测试音进行初步识别，采用线性谱估计方法识别出元音和辅音，进而根据上升时间识别出爆破音、根据能量计数法识别出鼻音，根据类似于基音的白噪声识别出清辅音，并通过对比处理器对标准音和测试音进行对比处理；
S3：信息显示：将S2步骤中的处理结果通过相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块显示在LED显示屏上，对比相似度来评测学生的发音情况；
S4：发音纠正：步骤S3中的显示结果通过语音播报器分别播报相似度不符合要求的测试音，然后播报标准音，便于教师和学生的学习纠正。
请参阅图3-5，所述的英语发音匹配纠正方法采用一种英语发音匹配纠正系统，该纠正系统包括标准音采集模块、测试音采集模块、信息存储模块、对比处理模块、信息导出模块、信息显示模块和声音模块，所述标准音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述测试音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端信号连接，所述信息存储模块的输出端与对比处理模块的输入端信号连接，所述对比处理模块的输出端与信息导出模块的输入端信号连接，所述信息导出模块的输出端信号连接于信息显示模块和声音模块的输入端。
人在说话时的声音信号中只有三个参数是变化的：声音幅度、声音中元音或辅音的比例以及基音。所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音模块和语句读音模块，所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音相似度模块和语句读音模块均与信息存储模块信号连接，且所述标准音采集模块和测试音采集模块均设置为拾音器。通过分析拾音器采集的声音信号可以轻易的得到声音幅度参数，而基音可以通过带通滤波或者计算平均值的方式得到，基本能够完成准确的识别，而声音中元音或辅音的比例则需要分析声音的频谱信息。因此在对比处理模块中还设置元音辅音识别模块。
所述元音辅音识别模块中的频谱分析采用基于相关图法的线性谱估计方法，它是由随机信号的N个观察值X(0),…,X(N-1),估计出自相关函数RN(m),然后再求RN(m)的傅立叶变换作为功率谱的估计。在初步分辨出元音、辅音后还需要分辨出辅音的具体类型；所述基音幅值可以采用功率谱估计的平均值。
通过对发音规律的研究可知，元音读音发出时，呼吸气流相对无阻碍地通过咽和张开的嘴；鼻音中，呼吸气流通过鼻腔；通过迫使空气从肺经过声道中的压缩，以生成可听见气流，从而产生摩擦音；通过突然释放建立在声道中的气压，然后使用嘴唇和舌头完全关闭声道，来生成爆破音；所述辅音读音模块还包括清辅音、鼻音和爆破音的识别；
所述清辅音为类似于基音的白噪声信号，识别比较简单，所述爆破音的识别采用上升时间来判断，拾音器采集到的爆破音一般是振幅上升的较快的波形，即上升时间较短；而鼻音则采用能量计数法来识别，鼻音由于通过鼻腔，其振幅和频率虽然较爆破音小，但是其波形上升时间和下降时间都较慢，其能量反而较爆破音较大，因此采用能量计数法来实现鼻音的识别。
所述能量计数法是指采集语音波形数据的多个点的幅值相加得到能量计数，鼻音的能量计数值相对其他音的能量计数值较高，因而可以初步识别为鼻音；所述上升时间是指语音波形数据从基音上升至最大幅值所需要的时间，最大幅值的获得可以采用逐次逼近法获得，也可以采用遗传算法得到局部最大值作为最大幅值。
所述信息存储模块设置为计算机存储盘，且所述对比处理模块设置为对比处理器，分别用于标准音和测试音采集的存储和相似度的对比。
所述信息显示模块包括相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块，所述相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块均与信息导出模块的输出端信号连接，用于展示不同的数据信息，更好的了解相似度情况，同时更加直观的展示各方面的评测情况，便于后期的定向纠正。
所述信息显示模块设置为LED显示屏，且所述声音模块设置为语音播报器，分别通过显示屏和语音来进行相似度的呈现，便于教师和学生了解口语的发音情况。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种英语发音匹配纠正方法，其特征在于：所述的发音匹配纠正方法包括以下步骤：
S1：标准音和测试音采集：教师通过拾音器来采集生词的标准发音和语句的标准读音，并加以存储，学生通过拾音器来进行生词的发音和语句的发音，用于学生对于生词和语句的发音对比检测；
S2：信息存储与对比：将S1步骤中采集的标准音和测试音存储到计算机存储盘，对测试音进行初步识别，采用线性谱估计方法识别出元音和辅音，进而根据上升时间识别出爆破音、根据采集语音波形数据的多个点的幅值相加得到能量计数，鼻音的能量计数值相对其他音的能量计数值较高，进而识别出鼻音，根据基音的白噪声识别出清辅音，并通过对比处理器对标准音和测试音进行对比处理；
S3：信息显示：将S2步骤中的处理结果通过相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块显示在LED显示屏上，对比相似度来评测学生的发音情况；
S4：发音纠正：步骤S3中的显示结果通过语音播报器分别播报相似度不符合要求的测试音，然后播报标准音；
所述的发音匹配纠正方法采用一种英语发音匹配纠正系统，该发音匹配纠正系统包括标准音采集模块、测试音采集模块、信息存储模块、对比处理模块、信息导出模块、信息显示模块和声音模块，所述标准音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端连接，所述测试音采集模块的输出端与信息存储模块的输入端连接，所述信息存储模块的输出端与对比处理模块的输入端连接，所述对比处理模块的输出端与信息导出模块的输入端连接，所述信息导出模块的输出端信号连接于信息显示模块和声音模块的输入端；
所述对比处理模块还包括初步识别模块，所述初步识别模块包括元音辅音识别模块，所述元音辅音识别模块中的频谱分析采用基于线性谱估计方法，它是由随机信号的 N 个观察值 X(0) ,…,X(N -1) ,估计出自相关函数 RN(m),然后再求RN(m)的傅立叶变换作为功率谱的估计，根据上升时间识别出爆破音，根据采集语音波形数据的多个点的幅值相加得到能量计数，鼻音的能量计数值相对其他音的能量计数值较高从而识别出鼻音，根据基音的白噪声识别出清辅音；
所述上升时间是指语音波形数据从基音上升至最大幅值所需要的时间，最大幅值的获得采用逐次逼近法获得，或采用遗传算法得到局部最大值作为最大幅值。
2.一种权利要求1所述的一种英语发音匹配纠正方法，其特征在于：所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音模块和语句读音模块，所述标准音采集模块包括元音读音模块、辅音读音读音相似度模块和语句读音模块均与信息存储模块信号连接，且所述标准音采集模块和测试音采集模块均设置为拾音器。
3.根据权利要求1所述的一种英语发音匹配纠正方法，其特征在于：所述对比处理模块设置为对比处理器。
4.根据权利要求1所述的一种英语发音匹配纠正方法，其特征在于：所述信息显示模块包括相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块，所述相似度显示模块、元音读音相似度显示模块、辅音读音相似度显示模块和语句读音相似度显示模块均与信息导出模块的输出端连接。
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