Лекция 23 Манипулятор мышь

Мышь - это устройство, с помощью которого пользователь общается с системой на интерактивно-графическом рабочем месте. По принципу действия различают:

• оптико-механическую мышь;

• оптическую мышь.

Рисунок 1.65 - Устройство оптико-механической мыши

У оптико-механической мыши встроенный в корпус шарик движется по столу вместе с мышью. Вращательное движение путем трения передается на два потенциометра X, Y. В случае с оптической мышью, у которой нет шарика, она движется по мелкорастровому планшету, который считывается через фотоэлементы (рисунок 1.65). Чувствительность мыши измеряется в cpi (counts per inch - отсетов на дюйм) и обычно составляет от 100 до 200 cpi. Бывают мыши с 1, 2, 3 и до 16 клавишами. Оптические мыши отличаются высокой надежностью, так как практически не имеют механической начинки и трущихся частей (к механике можно отнести лишь кнопки и колесо прокрутки). В настоящее время используются мыши второго поколения. В нижней части такой мыши установлен специальный светодиод, который подсвечивает поверхность, по которой перемещается мышь. Миниатюрная камера "фотографирует" поверхность более тысячи раз в секунду, передавая эти данные процессору мыши, который и делает выводы об изменении координат мыши.

Альтернативой мыши - является трэкболл (шар) - (мышь наоборот, в которой движут шарик) или специальный джойстик на аналитическом плоттере.

Лекция 24 Устройства ввода-вывода речевой информации

Модель речи. Устройства ввода – вывода (УВв) речевой информации относятся к совмещенным периферийным устройствам.

Существуют несколько методов анализа речи. Первым был применен метод предварительной визуализации речи. При этом анализируются оптические изображения губ оператора. Этот метод построен на опыте языка общения глухонемых и тяготеет к бионике. Второй метод - метод анализа колебаний голосовых связок, снимаемых с помощью лорингофона. Он, как и первый метод, тяготеет к бионике и пригоден к работе в условиях сильных звуковых помех, например, в кабине летательного аппарата, вблизи прокатного стана. Третий метод анализа - анализ спектральных характеристик речи - энергетических, частотных, временных и амплитудных спектров. Этот метод рассмотрим подробнее в применении к распознаванию отдельных слов, например, команд управления.

Структурная схема анализатора речи. Анализаторы подразделяются на два основных класса: анализаторы сигналов и анализаторы сообщений. В анализаторах сигналов достигается сжатие (компрессия) информационного потока сигналов с микрофона (105 бит/c) за счет учета акустических и статистических характеристик речевого сигнала без обращения к его смысловой функции.

Cистемы речевого общения строятся на базе специализированных речевых процессоров. Анализатор реализуется аппаратно и представляет собой специализированное устройство, включающее в себя электронные схемы, называемые предпроцессором. Предпроцессор - программно-управляемое аналогово-цифровое устройство, которое осуществляет спектральный анализ речевого сигнала с последующим преобразованием данных в цифровую форму.

Для получения значений шести спектральных параметров звука (при анализе по методу спектральных характеристик речи) электрический сигнал, полученный с микрофона, пропускается через три полосовых фильтра (рисунок 1.66) с полосами пропускания, равными поддиапазонам речевого спектра. В каждом канале трех поддиапазонов пиковый детектор выделяет максимальное значение амплитуд сигналов за время кванта; аналого-цифровой преобразователь выдает в двоичном коде значение величины выделенной амплитуды. Для обеспечения стабильной работы в схему анализатора введены усилители, охваченные обратной связью, которые осуществляют автоматическую регулировку усиления амплитуды сигнала.

На выходе порогового устройства получаются полуволны гармонических составляющих спектра сигнала в данном поддиапазоне.

Затем программно производится объединение или разбиение квантов речи в зависимости от того, установившийся сегмент речи или переходной, параметры соседних квантов которого резко меняются. Для этого необходимо измерять сходство между параметрами двух соседних квантов, а затем и сегментов. При большом сходстве кванты объединяются, если же изменение параметров слишком велико, сегменты разбиваются. Таким образом определяются границы фонем.

Рисунок 1.66 - Структурная схема анализатора речи по

методу спектральных характеристик

Структура устройств ввода речи. Процесс ввода речи, как процесс распознавания слуховых образов, состоит из трех этапов: анализа, идентификации и ввода в ЭВМ (рисунок 1.67). Основные трудности представляет индивидуальность голоса и слитность речи, что усложняет анализ и идентификацию единиц речи - звуков, фонем, слов.

Рисунок 1.67 - 3 этапа процесса ввода речевого сообщения

В основе лежит принцип распознавания образов. Система выделяет из поступающего речевого сигнала набор некоторых признаков, составляющий его описание, затем сравнивает полученное описание с эталонными описаниями, хранящимися в библиотеке.

Все системы ввода речи делятся по следующим критериям:

• способности распознавать слитную речь или отдельно произносимые слова;

• объему словаря распознаваемых слов;

• ориентированности на одного говорящего или на произвольное число говорящих.

Если набор слов ограничен, то распознавать слова и границы между ними довольно просто (рисунок 1.68, а). В этом случае алгоритм распознавания речевых команд основан на принципе перцептрона.

Лучшие из современных программ после предварительной настройки на голос пользователя распознают дискретную речь с ошибкой, не превышающей 5%. При распознавании слитной речи (рисунок 1.68, б) число ошибок примерно в 5 раз больше. При спонтанном диалоге ошибок распознавания примерно вдвое больше, чем при чтении текста. С увеличением объема словаря разбиение на слова становится сложнее, качество распознавания падает.

а)

б)

а - ограниченного словаря;

б – универсальное.

Рисунки 1.68 - Структуры устройств ввода речевых сообщений

Устройства вывода речевой информации – синтезаторы. Задача вывода речевой информации сводится к преобразованию машинных кодов, в колебания звуковых частот, составляющих речевой сигнал. Устройства вывода речевых сообщений при любой реализации аппаратно и программно проще, чем устройства ввода.

Синтезаторы речевых сообщений делятся на две группы: синтезаторы ограниченного словаря – компиляторы и универсальные.

Рисунок 1.69 - Структурная схема компилятора