合成式语言训练系统技术方案

本发明专利技术包括一种语言训练系统，它允许学生输入任何要学习的发音，并有产生该发音所要求的关节模型运动演示于ＣＲＴ屏上。该系统可评价学生的发音与舌－腭接触模型的相似性，并将评价结果示于ＣＲＴ上。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是美国申请顺序号为08/068,390，申请日为1990年5月28日名为“合成式语言训练系统”的部分继续申请。本专利技术涉及语言训练系统，更具体地说，涉及允许语言障碍的学生键入他或她想要学习的任何单词或句子，并且，在CRT屏上观察产生该单词或句子所要求的关节模型运动的一种语言训练系统，这种关节模型采取舌—腭接触模型的形式。本系统特别适合不能接收听觉信息并倾向在幼小年龄即学习打字的耳聋儿童。本专利技术也能用来帮助听力正常的学生学说外国语。教耳聋儿童说话的最基本方法由教员使用他们自身的发音器官表现正确发音姿势。当教员发音讲话时，儿童能观察到嘴唇，领颚和(在一定程度上)舌的外形。有时候儿童被训练使用触觉反馈把他们自己的与教员的发音器官作比较。这种方法的明显缺限在于在语言中的许多关节姿势在外部看不到。近年来，教员已经有可能籍助仪器的帮助和分析语言的计算机程序表演怎样产生语言。这些仪器和程序允许看到许多语言的特征，包括语言正在产生时传声的表现形式。这种系统在计算机综合语言训练设备(CISTA)(由松下Matsushita开发)演示得最好。C1STA提供由几个传感器聚集来的多通道数据。1.动态腭示器。这种仪器(其使用在1962年由一位苏联研究者Y.Kuzmin最先报告)用一些戴在嘴里的人造腭上的电极指明舌与腭之间的接触。当舌接触这些电极中的一个时，一低电路被闭合，并被在嘴外的仪器记录。出现接触或没有接触的指示则提供在一个CRT上显示器上。2.鼻传感器。一驻电极拾音器，用头戴受话器或临时用粘胶带贴附，固定在鼻的一边提供指示鼻振动。3.喉传感器。一驻电极拾音器，用一弹性衣领固定在喉部，提供指示声门振动。4.气流传感器。已经使用了几种方法传感气流，使用由儿童在嘴前握着的装置。5.一标准拾音器提供输入以便声学分析。给耳聋儿童教授语言的困难在于儿童跟着语言教员的时间有限。当一个有听力的孩子接收语言输入和关于自己发音的声音反馈每天许多小时的时候，耳聋儿童一般仅在训练期间接收这种反馈，训练可以少至每周一期。把如CISTA仪器的这样的语言训练装置与计算机结合，允许儿童接收他们自己的训练而不用教员的介入，这极大地增加了训练所能用的时间。不过，类似象CISTA这样给孩子们直接提供反馈的语言训练装置被限于仅教单个的声音或一组有限的预先编制的发音。本专利技术的目的是允许儿童在没有教员的帮助下能接受关于产生任何发音的信息。先有技术中的其他文本—语言系统许可任何被键入的发音自动合成。一种叫“DECTalk”的装置，由数字设备公司Digital Equipment Corp.)生产，是近来最知名的英语的文本—语言的例子。所有这些文本—语言系统都局限于只产生可听到的声音。人类的发声道的形状决定了共鸣，共鸣反过来又控制了人的语言输出。有关发声道形状与产生的声输出之间关系的电子和计算模型，多年来一直是语言研究的一个重要部分。在这一工作中，发声道的形状由研究人员提供，并测量声输出。最近，研究人员已经开发了关节合成技术，其中，发声道形状的生成是自动进行的。在此情况下，输入由一音素信息串组成。这一信息串被转化成发声道形状说明信息串。然后，发声道形状被用于产生语言的发声道模型中。从音素自动生成发声道形状这一早期工作中不包括舌—腭接触模型的生成。使用合成的舌—腭接触模型以教授说话，在此以前尚未被仔细考虑过。本专利技术的一个目的是提供一语言训练系统，允许学生键入计算机任何想要学习的发音，并且具有采用舌—腭模型的形式的关节模式，显示于屏幕上。本专利技术的另一个目的是允许学生试着说出键入的发音，并在CRT屏上接收关于他或她的努力与显示屏上的模式产生的相似性的反馈。这是由系统先编辑键入的发音，然后送至一个合成单元完成的。合成单元分析该发音，把它分解成一音素串，并每隔10毫秒产生出说明该发音的声学特征的一组参数。这些参数送回装置中，转换成一组指示关节模式、舌—腭模型的参数，后二者是产生键入的发音所要求的。舌—腭模型随后示于显象屏上。通过使用一组传感器测量学生的鼻振动，声门振动、呼出气流、舌接触，和可听见的声音，语言训练系统评价学生的发音与舌—腭接触模型的相似性。然后，评价结果显示于CRT屏上。本专利技术的确切性质，以及其目的和优点在参照下文连同附图一起的详细说明之后将变得显而易见。各图中相同标号标示相同的部件，其中附图说明图1是一方框图，表示把一单词的ASCII正视表示法转变成音素、重音和语言的部分(parts—of—speech)信息；图2是一方框图，表示语言训练系统；图3是一声谱图，表示在发出一种声音期间产生的鼻零和鼻极参数；图4是一声谱图，表示在发声期间舌与腭相接触模型的参数；图5是发声期间实际舌触模型的演示。以下的说明能使任何本领域的技术人员制造和使用本专利技术，并提出实行本专利技术的专利技术人预想的最佳模式。不过，对于本领域的技术人员来说，各种改进仍然显而易见，因为本专利技术的普便性原理已经在这当中被详细说明，并专门提供了一种合成式语言训系统，该系统按照在图1—5中所示的本专利技术的教示，以下文中更详尽地描述方式构筑。合成式语言训练系统可以在实验室数字计算机上执行。该系统包括一种输入要学的发音的装置，最好为键盘1，与语言训练系统相连(图2)。输入的发音用ASCII表示法传送到语言训练系统。该系统随后使用文本—语言系统自动合成键入的发音。当前最著名的英语文本—语言系统的例子是一种叫“DECTalk”的装置，由数字设备公司生产。更新的文本—语言系统“STLtalk”由松下(Panasonic)技术公司下属的语言技术实验室开发，并且实际上正在本专利技术中实施。合成单元3和语言训练系统之间的通信通过RS—232端口。RS—232的线路接法设定用于XONl/XOFF规程，传送置位为9600波特，8数据比特，1停止比特，奇偶检验为0。合成单元3接收音素的文本串输入，并将其放在一输入缓冲器中。在第二阶段中，文本—语言系统分析输入的发音。该系统根据任一表音法符号之位置执行句法分析，以及在字典匹配处理中检测到的功能字和动词的句法规则。下一步，如图1所示那样得到一个音素表示法。每个单词与一小发音词典12的条目相比较。如果没找到相配的，在第14阶段通过去掉通用的后缀例如“ed”和“ing”等，该词被分解成小块(词素)。然后余下的词根再与音素字典16的条目比较。如果仍然没有相配的，则使用一套文字—音素规则在第18阶段预言其发音。此外，一部分音素转变程序考虑了单词音节的重读模式的派生关系。如果该单词不在系统的词典中，或者如果表音字分解成词根加前缀而前缀改变了该词根的重读模式，重音必须预告。音节的重童高度将以插入的重音符号(就在表示音素的元音之前)表示，没有重音符号表明该字符不重读。英语系统利用音素作为基本语言单元。其他语言，例如日语，使用音节作为基本语言单元。因此，应该理解，虽然本说明书描述的申请人优选的实施例是英语系统，以音素为语言单元，但所述的原理同样可用于利用音节为基本语言单元的非英语系统。合成单元3处理这个缓冲存储器，每10毫秒产生一组20个声学参数音素串。声学参数说明要演示的发音的出声特征。通过将传输的信息与预先规定值对比产生这些参数，预先规定的数值以频率和波幅、共振峰频率和频带宽度、以及被演示发音本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成式语言训练装置，包括：输入装置，用于输入要演示的发音；编辑装置，用于把要演示的发音转换成一组语言单元及每一语言单元的开始和结束区段；合成器装置，用于把上述语言单元组和各语言单元的开始和结束转换成一组舌－腭接触模型；以及 用于显示舌－腭接触模型组的装置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫克托罗尔杰夫金，伊丽莎白格雷斯基特，诺玛安东南泽斯巴罗索，布赖恩阿伦汉森，
申请(专利权)人：松下电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]