JPH0578032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は電子教育装置、特に対話電子教育装置
に関する。

近年多くの電子教育学習装置が入手できるよう
になり、それらの初期の例はリトルプロフエツサ
数学学習装置である。この装置は可視デイスプレ
イにより操作者に数学問題を出し、操作者は問題
に対して試みた解答をキーボードから入力する。
次に装置は操作者に応答の正確性を示す。さらに
一連の学習装置が出現しそれらは電子合成音声に
より操作者に対する付加対話能力を有している。
この例にはspeak ＆ Spell、Speak ＆
Math、及びSpeak ＆ Read（テキサスインツ
ルメンツ社の商標）が含まれる。

近年1982年、６月29日付フリーマンの米国特許
第4337375号「音声合成器の手動制御データ読取
装置」に電子的に合成された音声により操作者に
対する対話能力を有する新しいタイプの装置が開
示されている。この装置は操作者が光学コード読
取装置を使用することにより話される言葉が装置
に確認されるという事実を特徴としている。商店
主がある種の商品に使用しているバーコードとす
ることができるコードを典型的に本の頁の対応す
る印刷文の行の下に出すことができる。こうして
操作者としては典型的には読取装置を欲しいと思
つている子供である場合が多いが、そのような操
作者は認識できない言葉や語句に遭遇した場合に
この光学読取装置を対応するコード化された材料
上を通過させて装置に言葉や語句を話させること
ができる。従つてこのような装置は生徒が印刷文
内で認識できないこれらの言葉や語句の言語表現
を選択的に与える強力な学習手段を有することが
判る。このような能力を有する学習装置は就学前
の子供を含む広範な年令の生徒に応用できる。

特に若い年令の生徒に対する問題点は教育内容
を与えるのに有効なばかりでなく楽しい経験も与
えられて生徒の興味を維持するようにする装置を
提供することである。こうして複数の動作モード
を有する前記タイプのコード読取対話学習装置を
提供して生徒に教育経験の多様性及び刺激を与え
る前記タイプのコード読取通話学習装置を提供す
るのも有利なことである。

ある場合には音響効果を発生する装置を有する
電子学習装置を提供することが特に有利である。
音声合成器に所望の音響効果を発生させるために
電子学習装置には予め記憶された音声データを与
えることができる。しかしながら所望の全音響効
果を記憶するのに要するメモリスペースは急速に
ひどく大きくなる。所望の音響効果は一連の無声
音（non−spoken sound）要素に分割すること
ができ、それは特定音響効果コードにより決定さ
れるシーケンス内に呼出すことができる。このよ
うな装置は装置内の所要の記憶スペースが大幅に
低減されるが、このような装置は音響効果の充分
な変化を与えることができず長い音響効果を発生
するには極端に長いコードを必要とする。

発明の目的 適正に存在するコードから音声のみならず音響
効果も発生できる光学コード読取装置を有する電
子学習装置を提供することが本発明の目的であ
る。

本発明の実施例は韻律データ及び無声音要素に
対応するコード化指標を読取るための走査装置を
使用している。韻律データ（prosody data）は
音声合成回路内において無声音要素の指標に従つ
てアクセスされた記憶音声データに基いて音が発
生している間に韻律を変更する。

本発明のもう一つの実施例に従つて特定光学コ
ードが装置に無声音の所定要素を発生するように
命令し、光学コードの別の部分が装置にこの無声
音の繰返発生を命令する。

本発明のもう一つの実施例に従つて、光学コー
ドの後の要素は繰返数を含み、装置は繰返数に等
しい回数だけ無声音要素の発生を繰返す。

本発明のもう一つの実施例に従つて、光学コー
ドは印刷バーコードにより与えられる。韻律デー
タ、音要素及び繰返数を含む繰返指令に対応する
コード化部分を有するこの印刷バーコードには光
学コードにより示される所望の音響効果に対応す
る絵が付随されている。

実施例の詳細説明 第１図に本装置のブロツク図を示す。装置の入
力は被読取媒体上に配置されたバーコードを走査
及び検出するのに使用する電子光学棒１０を有し
ている。典型的に赤外エネルギによるバーコード
の照光及びバーコードからの反射エネルギの感知
はヘツド１１によつて行われる。このような電子
光学棒は従来技術で良く知られており、典型的に
バーコードからの反射を検出して電気的エネルギ
に変換する装置のみならず、照光エネルギ発生装
置を有している。照光エネルギ及び反射エネルギ
を送信する特に簡便な機構がフレツイア
（Frazier）の1981年10月５日付米国特許出願第
308346号（昭和57年10月４日に出願の特願昭57−
174438号に対応）に開示されている。本発明の実
施例において電子光学棒が読取るバーコードは白
黒２色の中の一方を有しており、他の実施例では
他色バーコードを使用することが望ましい。２色
バーコードの場合には棒１０の電気的信号出力は
事実上アナログであるが、基本的にはバーコード
を有する２色に対応する２つの別々の値を有して
いる。

走査棒１０の出力はアナログ／デジタル変換器
１２によりデジタル化される。機能上Ａ／Ｄ変換
器１２はオーバドライブ増幅器に等しく、棒１０
からのアナログ波形を方形化しその結果Ａ／Ｄ変
換器１２の出力は２つの別々の値の中の一方を有
する明確なデジタル信号となる。

Ａ／Ｄ変換器１２の出力は制御器１４の入力に
接続されており、それは実施例においてはテキサ
スインスツルメンツ社から入手できるモデル
TMS7040 ８ビツトマイクロコンピユータを有し
ている。制御器１４は棒１０によりバーコードか
ら得られる情報を使用して特許請求の範囲に記載
されているように装置の動作を制御する。

装置の使用者への音声対話もしくは他の聴覚通
信を達成するために、実施例の制御器１４はテキ
サスインスツルメンツ社から入手できるモデル
TMS5220A音声合成プロセツサを有する合成器
１８にデジタル聴覚情報を与える。合成器１８は
デジタル入力情報を使用してアナログ音響波形を
合成して増幅器２０に与える。次に増幅器２０は
適正なレベルのアナログ信号をスピーカ２２に与
えて可聴情報を発生する。

実施例において合成器１８が使用するデジタル
データの少くともいくつかが異音の形状で記憶さ
れる。本技術に習熟した人には良く知られている
ように、異音（allophones）は音声（speech）の
基本単位であり適正なシーケンスで結合して人間
の対話に有用な音、言葉、語句等を与える。合成
器１８が使用して個々の異音音響を合成するデジ
タルデータが実施例において読取専用メモリ
（ROM）を有するメモリ１６内に記憶されてい
る。

本の頁等の印刷媒体上に配置されたバーコード
からさまざまなタイプの情報を得ることができ
る。このような頁の一部の例を第２図に示す。棒
がバーコード２６を通過すると装置は語２４から
なる語句を発音する。これら個々の語の各々の下
にあるバーコード部はいずれの場合も対応する語
を発生するのに必要な異音シーケンスを確認す
る。しかしながら図示されたバーコードの２線は
各々が語句の語が生じる領域の左方にかなりの部
分を有している。このもう一つのバーコードは一
部対応する語句に対する韻律情報を与える。この
ような韻律情報は個々の韻律に対する所望のピツ
チ変動及び持続時間を示すように働く。このよう
な韻律情報が無い場合には組立てられた異音シー
ケンスにより比較的単調な音声が生じる。韻律情
報を使用すれば一層開き慣れた心地よい音声が発
生する。

さらに語が生じる領域の左に配置されたバーコ
ードはまた活動の性質に関する情報を与える。第
１図に示す装置はさまざまな動作モードを有し、
その各々が本自体の頁から引き出される情報によ
り開始する。第２図に示すバーコード２６の左部
分から引き出されるこのモード情報は制御器１４
により使用されて装置の適正な機能を指示する。
こうして第２図の例において操作者が棒をバーコ
ード上に通すと装置はバーコード内の韻律及び異
音確認データを使用してROM１６からの適正な
異音に対するデジタル情報をアクセスし、デジタ
ル信号を合成器１８に通して音を合成する前に韻
律情報に従つてこのデータを変更する。さらにバ
ーコードはそれ自体を操作者が複数個の文字をア
ルフアベツト順に確認するのに必要なモードとす
る情報制御器１４を有している。後記するように
他の動作モードも可能である。

走査されたバーコードからの韻律の取得及び異
音の確認は1982年５月25日付米国特許出願第
381986号（T1−9315）「バーコードからの離散的
語合成」及び第381987号（T1−9316）「バーコー
ド暗号からの通話合成」に開示されている。

第３図に絵３０を付随する音響効果バーコード
２８を示す。バーコード２８はいろいろな点で第
２図のバーコード２６と異つている。第１にバー
コード２８は次のコード指標が音響効果モードに
対応することを装置に命令する特殊コードで始つ
ている。音響効果はメモリ１６内で記憶された無
声音要素に対応するコード化指標をリストするこ
とにより発生する。すなわち制御器１４は無声音
要素に対応するバーコード２８からの特殊コード
化指標を認識する。これを認識すると制御器１４
はメモリ１６をアドレスしてこれらの無声音要素
に対応する音声データを呼び戻す。次に無声音要
素のこのストリングを合成するためにこの音声デ
ータが合成器１８に送信される。これらの無声音
要素は音響効果異音と呼ぶことができ通話異音と
同様に処理される。

こうして発生する音響効果の品質を改善して特
定長のバーコードから発生できる音響効果量を増
強するために、本発明の実施例は無声音要素に対
応するコード化指標以外に他のコード化指標を含
んでいる。第１にバーコード２８は各無声音要素
もしくはバーコード２８内の音響効果異音に対し
て韻律データを与える。こうして各無声音要素の
ピツチ、持続時間、ボリユーム及びイントネーシ
ヨンがその無声音要素を付随する韻律データによ
り設定される。実施例において印刷バーコード２
８はコード化韻律データを含み各無声音要素に対
して繰返された無声音要素に対応するコード化デ
ータがそれに続いている。

前記韻律データの他にバーコード２８は繰返指
標に対応する指標を含んでいる。この繰返指令は
予め入力されたデータを繰返される無声音要素に
対応させるために、後記する方法で使用される。
実施例においてこの繰返指令はまた繰返数も含ん
でいる。この繰返数は予め入力された無声音要素
の繰返回数を決定するのに使用される。このよう
な装置を使用して比較的短いバーコードによりか
なり長い音響効果を発生することができる。

第３図にバーコード２８が絵３０を付随する典
型的な例を示す。上の場合バーコード２８は絵３
０に示すような大型トラツクのエンジン音に対応
することができる。従つて絵３０はバーコード２
８内にコード化された音響効果を示す。

第４図は本発明の電子学習装置の音響効果モー
ドにおける動作を示す。第４図はこのような音響
効果モード内の一般的ステツプのみを示し、音響
効果モードを行う装置内の詳細工程を示すもので
はない。制御器１４及び合成器１８の設計上の選
択が行われると、本技術に習熟した人ならば適正
な設計詳細を与えて電子学習装置を第４図に示す
方法で動作させることができる。

第４図に音響効果プログラム１００を示す。プ
ログラム１００はバーコードの読取り（処理ブロ
ツク１０１）により開始する。これは使用者の生
徒が電子光学棒１０をバーコード２８上に通すこ
とにより行われる。これにより電子光学棒１０が
バーコード２８の明暗領域に対応する信号を発生
する。Ａ／Ｄ変換器１２によりデジタル信号に変
換した後、これらの信号は制御器１４に加えられ
る。制御器１４はこれらの信号を認識して適正な
処置を行う。特に所要の音響を発生するためにメ
モリ１６から合成器１８へ適正なデータを転送す
る。

最初プログラム１００はテストを行つてバーコ
ード２８内のデータが無音コード（non−speech
code）に対応するかどうかを判定する（判定ブ
ロツク１０２）。前記したようにバーコード２８
の一部分は制御器１４の動作モードを音響効果モ
ードに変える特定コードである。音響効果モード
に対するコードが見つからない場合には、プログ
ラム１００を適用できない。従つてプログラム１
００はエグジツトブロツク１０３からエグジツト
される。

バーコード２８が音響効果データに対応する時
は次のコード化指標は１組もしくは数組の韻律デ
ータを有し、音響効果異音に対応するコード化デ
ータが続く。これらの付随する対を受信すると制
御器１４が作動してＡ／Ｄ変換器１２から受信し
た韻律データを適正な制御パラメータに変換して
合成器１８を作動させる（処理ブロツク１０４）。
同時もしくはしばらく後に制御器１４は受信した
特定音響効果異音に対応するメモリ１６内に記憶
された特定通話データをアクセスして、このデー
タを合成器１８に送信する（処理ブロツク１０
５）。次に制御器１４が作動して制御器１４の送
信する制御パラメータに従つて合成器１８に特定
通話データを話させる。

次にプログラム１００はチエツクを行つて特定
韻律対データ及び音響効果異音に対応する指標に
繰返指令が続いているかどうかを判定する（判定
ブロツク１０７）。このような繰返指令に音響効
果異音が続いている時はプログラム１００がテス
トを行つてこの繰返指令内の繰返数によつて示さ
れる繰返数が完了しているかどうかを判定する
（判定ブロツク１０８）。繰返指令により示される
繰返数が完了していない場合には、プログラム１
００は処理ブロツク１０６に戻り再び異音を話
す。繰返指令が含まれないかもしくは繰返指令内
の繰返数に対応する繰返数が完了していると、プ
ログラム１００はテストを行つて最後の異音が完
了したかどうかを判定する（判定ブロツク１０
９）。最終異音が完了していない場合には、プロ
グラム１００は処理ブロツク１０４に戻る。次に
制御器１４は次に受信する韻律データ指標に対応
する制御パラメータを発生し、音響効果異音の次
に受信する指標に対応する音声データをメモリ１
６から呼び戻す。このループは最後の異音が話さ
れるまで継続する。この場合音響効果は完了して
おりプログラム１００は出口ブロツク１１０を介
して出口へ行く。

以上の説明に関連して更に以下の項を開示す
る。

(1) 韻律に対応する第１のコード化指標と無声音
要素に対応する第２のコード化指標とを対とし
てそのような複数個の関連した対を含むコード
化指標を読取る走査装置と、 前記第１のコード化指標を読み取つた時に前
記韻律に対応する１組の制御パラメータを選定
する制御装置と、 前記第２のコード化指標を読み取つた時に無
声音要素に対応する音声データを選定する制御
装置と、 前記選定制御パラメータ及び前記選定通話デ
ータに対応する音響効果を発生する音声合成装
置とを含む電子学習装置。

(2) 第１項記載の電子学習装置において、前記関
連したコード化指標対には無声音に対応して前
記関連した指標対を確認する第３のコード化指
標が含まれ、前記制御装置は前記第３のコード
化指標を読み取つた時に異なる方法で制御パラ
メータを選定する、電子学習装置。

(3) 第１項記載の電子学習装置において、前記走
査装置は印刷されたバーコードを読み取る光学
読取装置を含む、電子学習装置。

(4) 第３項記載の電子学習装置において、前記印
刷バーコードは前記音響効果に対応する絵を関
連する少くとも１対のコード化指標を含む、電
子学習装置。

(5) 無声音要素に対応する第１のコード化指標及
び繰返指令に対応する第２のコード化指標とを
含むコード化指標を読み取る走査装置と、 前記第１のコード化指標を読み取つた時に前
記無声音要素に対応する音声データを選定し、
前記第２のコード化指標を読み取つた時に予め
選定された音声データの繰返選定を行う制御装
置とを有する電子学習装置。

(6) 第５項記載の電子学習装置において、前記制
御装置は前記第２のコード化指標の読み取りに
対応する所定回数だけ予め選定された音声デー
タを繰返し選定する繰返番号付け装置を含む電
子学習装置。

(7) 第５項記載の電子学習装置において、前記走
査装置は印刷バーコードを読み取る光学読取装
置を含む、電子学習装置。

(8) 第７項記載の電子学習装置において、前記印
刷バーコードは前記音響効果に対応する絵をも
つていて少くとも一つの第１のコード化指標及
び少くとも一つの第２のコード化指標を含む、
電子学習装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子学習装置の実施例のブロ
ツク図、第２図は語句の発生に使用される光学バ
ーコードの例、第３図は関連する絵をもつている
音響効果の発生に使用する光学バーコードの実施
例、第４図は本発明の電子学習装置が無声音を発
生する時の動作を示すフロー図である。 符号の説明、１０……電子光学棒、１１……ヘ
ツド、１２……Ａ／Ｄ変換器、１４……制御器、
１６……メモリ、１８……合成器、２０……増幅
器、２６，２８……バーコード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 韻律に対応する第１のコード化指標と無声音
   要素に対応する第２のコード化指標とを対として
   そのような複数個の関連した対を含むコード化指
   標を読取る走査装置と、 前記第１のコード化指標を読み取つた時に前記
   韻律に対応する１組の制御パラメータを選定する
   制御装置と、 前記第２のコード化指標を読み取つた時に無声
   音要素に対応する音声データを選定する制御装置
   と、 前記選定制御パラメータ及び前記選定通話デー
   タに対応する音響効果を発生する音声合成装置と
   を含む電子学習装置。 ２ 無声音要素に対応する第１のコード化指標及
   び繰返指令に対応する第２のコード化指標とを含
   むコード化指標を読み取る走査装置と、 前記第１のコード化指標を読み取つた時に前記
   無声音要素に対応する音声データを選定し、前記
   第２のコード化指標を読み取つた時に予め選定さ
   れた音声データの繰返選定を行う制御装置とを有
   する電子学習装置。