Обучающее устройство

И зобретение относится к техническим средствам обучения и может быть Использовано для изучения народного языка при освоении Фонетического курса, может применяться в медицине В качестве диагностического устройстйа и тренажера при исправлении некоторых видов голосовых расстройств, 6 ри обучении глухих, для обучения ак еров, певцов, дикторов правильному ладению голосом, для научных исслеований в области речевой акустики,Целью изобретения является расшиение дидактических возможностей устойства с повышением его эффективноси, т.е. уменьшение времени, требуеого для автоматизированного обучеия просодии речи при использовании нтонографа, и обеспечение обучения оез участия преподавателя.На фиг. 1 изображена общая структура устройства, на фиг. 2 - схема фильтра 1 на фиг. 3 - схема блока 1 свантования; на фиг, 4 - схема перво 1 о блока нормирования, на Фиг. 5 схема порогового блока;, на фиг. б хема второго блока нормирования на иг. 7 - схема второго блока сравнения; на фиг. 8 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 ввода звуковой информации, фильтрблок 3 квантования, блок 4 памяти, узел 5 определения интонационной структуры, состоящий из блока б норМирования и блока 7 сравнения, узел 8 сегментации, состоящий из порогово 1 о блока 9, блока 10 нормирования и блока 11 сравнения, блок 12 сравнения, блок 13 синхронизапгли, а также узел 14 сопряжения, узел 15 визуального отображения информации и узел 16 индикации, входящие в состав блока 17 предъявления учебной информации.Фильтр 2 (Фиг. 2) содержит полосовые фильтры 18-20, детекторы 21-23, Фильтры низкой частоты с усилителями 24-26, инвертор 27, пиковые детекторы 28-30, Формирователь 31 импульсов, пиковые детекторы 32-34, Формирователь 35 импульсов, триггер 36, Формирователь 37 импульсов, вход 38, соединенный с блоком 11, выходы 39-42, соединенные с блоком 3.Блок 3 содержит (Фиг, 3) распределитель 43 импульсов, счетчики 44-47, делитель 48, Формирователь 49 импульсов, аналого-цифровые преобразователи 50-52, элементы И 53- 55, вход 56,сос.чиненный с блоком 13, входы 57-60,соединенные с выходами 42,.39, 40 и41 соответственно Фильтра 2, а такжевыходы 61-65,Блок 6 содержит (Фиг. 4) схему ббсглаживания, схему 67 определения экстэкстремальных значений, схему 68 вычисления наклона кривой мелодии, делитель 69, входы 70-72, соединенныес выходами соответственно блоков 10,9 и 4, выход 73, соединенный с блоком 7.Блок 9 содержит (Фиг, 5) измери"тель 74 среднего значения, пороговыйэлемент 75, схему 76 сравнения, пороговые элементы 77 и 78, инвертор 79,элементы И 80 и ИЛИ 81, входы 82-84,соединенные с выходами соответственно63, 65 и 64 блока 3, выходы 85-87,соединенные с блоком 10.Блок 10 содержит (Фиг. 6) элементы И 88-93,счетчики 94 и 95, делитель96. схему 97 сравнения, регистр 98,вход 99, связанный с блоком 13, входы100-102, подключенные к блоку 9, ивход 103, соединенный с блоком 4, выходы 104 и 105, подключенные к блокамб и 11.Блок 11 содержит (Фиг. 7) счетчик106, узел 107 вычитания, сумматор 108,регистр 109, узел 110 определенияэкстремума, входы 111-114, соединенные соответственно с блоками 90, 10,13 и 4, и выход 115, соединенный сблоком 4.Устройство работает следующим образом.Речевой сигнал с выхода блока 1(Фиг. 8, строка 1) поступает навход фильтра 2, С одного выхода пос:леднего выдается импульсная последовательность, представляющая основнойтон речевого сигнала (строка 2 нафиг, 8), а с трех выходов - огибающие (в полосах 0,1-7:1,5-7:0,10,88 Гц) его интенсивности (строка3 на фиг. 8), поступающие через общий жгут на входы блока 3, причемна другой вход блока 3 поступает тактовая частота с вьпсода блока 13. Свыходов блока 3 последовательностьОТ (строка 4 на Фиг, 8) значенияогибающей, а также команда "Запись"поступают в блок 4, ПоследовательностьОТ из блока 4 поступает последовательно в блоки нормирования (мелодии ОТ- в блок 6, а распознавания5 15505типа мелодии ОТ - в блок 7). В блоке6 производится измерение формы мелодии, причем производится сглаживаниемелодии ОТ путем интерполяции потрем соседним значениям с отбракованием ошибок (отклонений, больших 307среднего значения). Значения экстремума и наклона каждого предыдущегоучастка мелодии ОТ присваиваются зна 10чениям координат каждой точки экстремума сглаженной кривой ОТ, Полученные значения нормируются по длительности с использованием сигнала "Тоншум", поступающего на второй входблока 6, и величины длительности фразы, поступающей на третий вход блока6 с выхода блока 10.В результате на выходе блока 6 получаем (строка 6 на фиг, 8) нормированную по длительности форму интона-.ционной конструкции (ИК). Полученная,форма ИК поступает на один вход блока7, на другой вход которого поступаютпараметры эталонных типов ИК из блока4 (строка 5 на фиг.8, кривая 1),В результате поочередного сравнения формы ИК произнесенной фразы сэталонами, хранимыми в блоке 4, производится распознавание типа ИК произнесенной фразы и запоминание его вблоке 4,Кроме того, с выхода блока 3 огибающие интенсивности в трех полосахпоступают в блок 9, где вычисляется35среднее значение интегрального уровня сигнала, поступающее на вход блока 10, сравнением с порогом огибающейв полосе 0,1- КГц вырабатываетсясигнал "Речь - пауза", поступающийна вход блока 10. При превышении огибающей в полосе 0,1-0,8 кГц величины111 на выходе блока 7 будет сигнал"Тон". Этот же сигнал появится навыходе блока 9 в случае, когда уровень огибающей ниже 111, но выше 112и одновременно уровень огибающейв полосе 0,1-0,8 кГц больше, чем в полосе 1,7-7 кГц.Сигнал "Тон" подается в блок 6 ина третий вход блока 10. На четвертыйвход блока 10 из блока 4 поступает эзначение огибающей в полосе 0,1-7 кГц,на пятый - импульсы тактовой частотыиэ блока 13. В блоке 10 при наличиисигнала "Речь - пауза" импульсы так-товой частоты проходят на счетчик 95,который работает, пока этот сигнал незакончится, т.е. в течение всей фразы. 66 6В результате этого в момент окончания фразы счетчик 95 подсчитывает число периодов тактовой частоты, укладываю - щихся на длине фразы. Полученная величина поступает в блок 6.При одновременном наличии сигналов "Речь - пауза" из "Тон - шум" срабатывает схема совпадения, что имеет место только при произнесении очередного слога. Кроме того, если происходит изменение знака декремента затухания огибающей речи в три последовательных отсчета, то на выходе схемы 97 сравнения появляется сигнал,.также указывающий наличие очередного слогаПри совпадении указанных двух сигналов на выходе элемента 93 будет сигнал, который пропускает тактовые импульсы на счетчик 94 длительности слога.По окончании слога показание счетчика 94 записывается в регистр 98, счетчик 94 сбрасывается, а при появлении следующего слога аналогично подсчитывается и его длительность. При окончании фразы длительность слогов делят на длительность фразы и нормализованные таким образом длительности слогов запоминают в блоке 4. На первый вход блока 11 из блока 4 поступают значения огибающей в полосе 0,1- 7 кГц, на второй вход - среднее значение уровня огибающей из блока 9, на третий вход - из блока 4 значения нормированной длительности слогов. В течение каждого слога суммируются значения нормированных значении уровня, затем определяется слог, для которого сумма максимальна. Номер найденного слога запоминается в блоке 4. По записанным в блоке 4 ИК и номеру с максимальной энергией произнесенной фра- . зы и аналогичным параметрам эталонной фразы в блоке 12 производится вычисление вектора. расхождения и дешифрация номера инструкции, который передается в узел 16, где высвечивается текст соответствующей инструкции.В случае применения в качестве узла 15 ЭВИ функции обработки фразы выполняемые устройством, выполняются программно в ЭЩ, на экране ЭВИ, кроме текста инструкции, высвечиваются кривые, отображающие тип ИК и место ударения эталонной и произнесенной фраз (строка 5 на фиг. 8), ЭВМ подключается к устройству через узел 14 исистему "КАМАК".Формула из о бр ет енияОбучающее устройство содержащее блок ввода звуковой информации, выход которого соединен с входом фильтра, блок квантования, информационный вход которого подключен к выходу фильтра, управпяющий вход - к выходу блока. синхронизации, а первый выход - к первому информационному входу блока памяти, первый выход которого соединен с первым информационным входом блока предъявления учебной информации, синхровход которого подключен к выходу блока синхронизации, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены первый и второй блоки нормирования, первьж, второй и третий блоки сравнения и пороговый блок, первый выход которого соединен с управляющими входами блоков нормирования, второй выход - с информационным входом второго блока нормирования и первым информационным 25 входом второго блока сравнения а вход - с вторым выходом блока квантования, третий выход которого подключен к второму информационному входублока предъявления учебной информации,синхровход второго блока нормированиясоединен с выходом блока синхронизации, первый выход - с первым синхровходом блока памяти и вторым информационным входом второго блока сравнения, а второй выход - с вторым синхровходом блока памяти, третьим информа"ционным входом второго блока сравнения и синхровходом первого блока нормирования, информационный вход которого подключен к второму выходу блокапамяти, а выход - к первому входупервого блока сравнения, второй входкоторого соединен с третьим выходомблока памяти, а выход - с входом записи блока памяти, управляющий входвторого блока сравнения подключен квыходу блока синхронизации, а выход -к второму информационному входу блока памяти, третий информационный входкоторого соединен с выходом третьегоблока сравнения, а четвертый выход -с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации.