一种带有语言复读功能的计算机及其实现方法

1、一种带有语言复读功能的计算机，其特征在于：它包括计算机和附加在计算机主机上的可实现语言复读功能的硬件部分；该硬件部分主要由启动语言复读功能的启动装置、控制模块和音频编解码芯片构成； 所述启动装置的信号输出端通过计算机主机板接口直接与计算机主板相连； 所述控制模块是一个软硬件结合的模块，它是一存储有控制程序的内存，它与计算机的CPU数据输入/输出口相连，借助计算机CPU强大的计算与处理能力执行其内部的控制程序；在计算机中集成两个模式：一个是正常操作系统，另一个是为实现语言复读功能的模式，语言复读功能模式是在嵌入操作系统上进行裁减与功能设计；利用硬件触发BIOS与CPU之间通讯来实现正常操作系统与语言复读功能模式不同的启动方式；控制模块中： 启动子程序模块在计算机上电之后，根据BIOS对开机信号的来源的判读来启动语言复读功能； 文件转换子程序模块，将各种格式媒体文件转换为流媒体数据； 中心控制模块接收流媒体数据，中心控制模块的用户动作操作子程序模块，如果用户不想进行语言复读自动的流程时，用于设置个性化的复读流程；配置设置子程序模块和学习方法选择子程序模块进行语言复读的设置，对学习方法选择子程序模块的设置来选择不同学习方法； 语音分析/输出子程序模块主要完成对数据流的处理，语言复读、跟读以及语音的分析； 可视化分析/显示子程序模块和语音分析/输出子程序模块相连，针对语音分析结果得出可供用户参考、评判自己发音是否标准的可视化界面； 所述音频编解码芯片的音频信号输入口直接与外部音频信号输入源相连，音频编解码芯片的数据输入/输出口与所述控制模块的I/O口以及语音输出设备相连。
3、 根据权利要求1所述的一种带有语言复读功能的计算机，其特征 在于：所述启动装置为一启动快捷键，该快捷键的信号端通过计算机主机 板接口直接与计算机主板相连。
4、 一种利用计算机实现语言复读功能的方法，其特征在于：它包括 以下步骤：(1) 、将各种格式的媒体文件转化成基准语音数据文件；(2) 、系统配置的设置； 通过控制模块中的用户动作操作子程序模块、配置设置子程序模块和学习方法选择子程序模块设置语言复读功能的启动方式、学习方式以及音 频方式；当计算机上电后，BIOS会自动判读开机信号的来源；如果是系统开 机，BIOS初始化自动引导正常的操作系统；如果是语言复读，则由BIOS初始化引导语言复读功能模块；(3) 、将用户的跟读语音信号转化成用户跟读语音数据文件；(4) 、对基准语音数据文件和用户跟读语音数据文件分别进行频谱 分析并进行对比、判断；通过控制模块中的语音分析/输出子程序模块对基准语音数据文件和 用户跟读语音数据文件分别进行频谱分析，比对频谱分析结果；(5) 、显示比较结果。

一种带有语言复读功能的计算机及其实现方法技术领域本发明涉及一种带有语言复读功能的计算机及其实现方法，它属于计 算机应用领域。 背景技术语言复读机为人们提供了学习语言的有利工具，它在训练人们的发音 与听力能力方面尤为突出。语言复读机的优点很多，在此不一一列举；但 是，它的缺点也是非常明显的，如：它是通过用户自己的辨别水平来判断、 辨别自己的发音与标准发音所存在的差异的，对于如何评价发音的标准没 有一个量化的指标，且是因人而异没有一个统一的标准；另外，语音复读 机的材料来源主要是磁带，它是一种物理的介质，同时其成本比较高。随着网络的发展，网络上的资料极为丰富，同时也以较廉价，传播也 非常迅速。目前，在网络上也有很多的共享软件与商业软件来模拟语言复 读机的功能，但其主要是在操作系统的平台下作为应用软件的方式提供， 对于一般的用户，其使用有一定的门槛。 发明内容鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种带有语言复读功能的计算机。本发明的另一目的是提供一种通过计算机实现语言复读功能的方法， 该方法根据频谱分析提示用户在发音方面的差异性，同时提供一个纠正发 音差异的可视化界面。为实现上述目的，本发明采取以下设计方案： 一种带有语言复读功能 的计算机，其特征在于：它包括计算机和附加在计算机主机上的可实现语 言复读功能的硬件部分；该硬件部分主要由启动语言复读功能的启动装 置、控制模块和音频编解码芯片构成；所述启动装置的信号输出端通过计算机主机板接口直接与计算机主 板相连；所述控制模块是一个软硬件结合的模块，它实际上是一存储有控制程 序的内存，它直接与计算机的CPU数据输入/输出口相连，借助计算机 CPU强大的计算与处理能力执行其内部的控制程序； 所述音频编解码芯片的音频信号输入口直接与外部音频信号输入源 相连，音频编解码芯片的数据输入/输出口与所述控制模块的1/0 口以及 语音输出设备相连。所述启动装置为一遥控器和一遥控器接收板；遥控器上设置有用来进 行操作命令输入的功能键；遥控器接收板用来接收遥控器发出的操作命 令，其信号输出端通过计算机主机板接口直接与计算机主板相连。所述启动装置还可以为一启动快捷键，该快捷键的信号端通过计算机 主机板接口直接与计算机主板相连。所述控制模块主要包括启动子程序模块、文件转化子程序模块、语音 分析/输出子程序模块、可视化分析/显示子程序模块、用户动作操作子程 序模块、配置设置子程序模块和学习方法选择子程序模块。一种利用计算机实现语言复读功能的方法，其特征在于：它包括以下 步骤：1、 将各种格式的媒体文件转化成基准语音数据文件；2、 系统配置的设置；通过控制模块中的用户动作操作子程序模块、配置设置子程序模块 和学习方法选择子程序模块设置语言复读功能的启动方式、学习方式以及 音频方式；3、 将用户的跟读语音信号转化成用户跟读语音数据文件；4、 对基准语音数据文件和用户跟读语音数据文件分别进行频谱分析 并进行比对、判断；通过控制模块中的语音分析/输出子程序模块对基准语音数据文件和 用户跟读语音数据文件分别进行频谱分析，比对频谱分析结果；5、 显示比较结果。 附图说明图1为本发明实现语言复读功能硬件部分系统结构示意图 图2为本发明遥控器面板设置图图3为本发明遥控器接收板与计算机主机板的连接关系图图4为本发明实现语言复读功能的软件模块的总体模块图图5为本发明启动语言复读软件模块的程序框图图6为本发明语音处理模块流程图图7为本发明自动与手动设置程序框图\n图8为本发明语音分析程序程序框图 具体实施方式本发明是基于现有计算机硬件而设计的，它充分利用了计算机本身强 大的计算与处理能力，在现有计算机硬件基础上增加了可实现语言复读功 能的部分，从而使计算机可以实现语言复读、识别发音差异、提供纠正发 音差异的可视化界面。如图1所示，本发明在现有计算机的基础上增加了可实现语言复读功 能的硬件和软件部分。其硬件部分主要由遥控器1、遥控器接收板2、控制模块3和音频编解码芯片4构成。遥控器1是用来进行命令输入的，其按键设置如图2所示。遥控器接 收板2用来接收遥控器1发出的控制命令，其信号输出端通过COM2或 IR或USB或1394等主机板接口直接与计算机相连，如图3所示；并通 过与计算机CPU相连的控制模块3进行进程的控制。遥控器1和遥控器接收板2的主要功能是启动语言复读功能模式。为 简便起见，本发明还可以通过设置快捷键方式启动语言复读功能模块。控制模块3是一个软硬件结合的模块，它实际上是一存储有控制程序 的内存，它直接与计算机的CPU相连，借助于计算机CPU强大的计算与 处理能力，通过音频编解码芯片4对麦克风、耳机或者其它音响设备进行 管理，同时还可以通过一定的外设来导入音频文件，例如DISC, U盘， 移动硬盘，磁带等介质。控制模块3在对输入的语音信号进行管理的同时 还通过音频编解码芯片4将语音信号输出。对于硬件而言，控制模块3 是通过主板MIC口、音频编解码芯片4输入音频信号，并对其进行录制， 比如录制成MP3的文件。之后，控制模块3通过对音频文件进行解析， 转换成音频数据，然后，进行语言复读的功能处理。如图4所示，存储在控制模块3中用来实现语言复读功能的控制程序 主要包括启动子程序模块31、文件转化子程序模块32、语音分析/输出子 程序模块33、可视化分析/显示子程序模块34、用户动作操作子程序模块 35、配置设置子程序模块36和学习方法选择子程序模块37。无论用户通过何种途径得到音频文件，不论其格式如何，控制模块3 中的文件转化子程序模块32都将其文件内容转换为流媒体，这样就可以\n直接对数据进行处理。用户还可以通过配置设置子程序模块36和学习方 法选择子程序模块37进行语言复读的设置，比如用户选了一种学习方法， 那么对于整个学习过程中可能就是按照该种学习方法来组织；同时可以针 对学习方法的设置来选择不同学习方法。另外，用户如果不想进行语言复 读自动的流程，其可以直接通过用户动作操作子程序模块35进行设置从 而得到个性化的复读流程。语音分析/输出子程序模块33和可视化分析/ 显示子程序模块34可以针对语音进行分析得出可供用户参考、评判自己 发音是否标准的可视化界面，这是在传统的语音复读的基础上进行了应用 的扩展。本发明是在计算机实现家电模式的基础上进行设计的。对于该模式的 设计可以参考其他几个专利，申请号为02117258.7《基于单功能模式启动 的遥控装置》，申请号为02100654.7《单功能模式启动的方法》。本发明在计算机系统中实际上集成了两个模式： 一个是正常操作系 统，例如微软公司的视窗系列操作系统；另一个是为实现语言复读功能的 模式，该模式实际上是在嵌入操作系统上进行裁减与功能设计而形成的功 能定义模式。在该功能模式下，本发明设计成可以随时开关机的形式，给 用户提供一个功能明确，使用简单的形式。本发明利用硬件触发BIOS与 CPU之间通讯来实现正常操作系统与语言复读功能模式不同的启动方式。 如图5所示，当计算机上电后，BIOS会自动判读开机信号的来源。如果 是系统开机，BIOS初始化自动引导正常的操作系统；反之，如果是语言 复读，由BIOS初始化引导语言复读功能模块。本发明控制软件模块主要完成语音数据处理、功能设置、语音分析和 学习信息管理。语音分析/输出子程序模块33主要完成对数据流的处理，语言复读、 跟读以及语音的分析。如图6所示，该子程序模块主要完成将麦克风所导 入的语音信号转化为文件存放在硬盘中，同时将文件解析成数据形式存在 在内存中设置的缓冲区中，作为对数据进行语言复读等功能的应用。同时 经过处理后转化成语音输出，完成对语音数据的分析与处理。通过对语音 数据的分析，我们可以人为设置多种调节速度，满足用户的需求。如图7所示，本发明在配置设置子程序模块36和学习方法选择子程 序模块37中设计了音频设置与学习方法设置功能，保证下次使用时保持 原样的设计。例如对于学习方法我们可以设置为"传统听说读写背诵"，\n逆向法，疯狂英语，韩国郑氏《千万别学英语》等多种学习方法，对于市 面上所出现的学习方法，本发明均可以根据其实现方式进行模块的扩充。 对于音频设置，我们通过引导模式来进行用户的使用测试。通过对计 算机CODEC,音量设置，外部音响或者耳机，麦克风的检测来引导用户进行设置，首先在硬件上做好准备。本发明人为的通过设置配置文件的方式进行语言复读功能的设置，这 样人们可以通过遥控器或者遥控接收板上的"自动"按键，实现按照事先 设置好的配置程序进行练习。例如设置复读的时间长短，复读的句子数， 声音的播放速度，设置的单词数，跟读的时间（这主要是根据所跟读内容时间的长短X系数，如系数可以从1一10之间取值，这样用户可以根据自 身的水平进行系数的修正）。对于一般的复读机而言，对于语音的分析主要是根据个人自我的感觉 来表明学习效果。因而在客观上还是存在很大的差异。如图8所示，本发 明语音分析/输出子程序模块33是通过对原始数据和用户跟读数据分别进行频谱分析，比对两个频谱分析结果来分析、判断用户发音是否标准、正 确，再通过可视化分析/显示子程序模块34显示比对、分析结果。可视化就是指通过对基准发音的频谱与用户跟读发音的频谱进行比较，通过分析 找出对于某个单词或者句子发音的错误，让用户自动定位。本发明通过对 基准数据源以及用户跟读数据的频谱分析，同时设置一个惩罚函数来框定 数值的差异性，并通过波形的相似性描述跟读的效果。总之，本发明利用计算机实现语言复读功能的方法，具体包括以下步骤：1、 将各种格式的媒体文件转化成基准语音数据格式文件；2、 系统配置的设置；通过控制模块中的用户动作操作子程序模块、配置设置子程序模块和 学习方法选择子程序模块设置语言复读功能的启动方式、学习方式以及音 频方式；3、 将用户的跟读语音信号转化成用户跟读语音数据格式文件；4、 对基准语音数据文件和用户跟读语音数据文件分别进行频谱分析 并进行比对、判断；通过控制模块中的语音分析/输出子程序模块对基准语音数据文件和 用户跟读语音数据文件分别进行频谱分析，比对频谱分析结果；\n5、显示比较结果。另外，本发明在计算机的语言复读的模式下，还可以设计一个管理模 块，来实时记录学习的效果与学习计划，有效地提醒用户学习。本发明在计算机硬件的基础上只增加或者不增加成本的基础上集成 了语言复读机功能，有效的将媒介源从磁带扩充到音乐文件，这样可以大 大增加数据源，提供人们的学习能力。本发明在集硬件复读机的基础上拓 展了数据源，同时通过对英语等学习方法的提炼，为用户提供手动和自动 的语言复读功能，在保留操作简单的基础上很好的利用了家庭计算机的功 能，以低成本实现了人们的某些需求。更重要的是，本发明通过对标准源 数据和用户跟读数据的频谱分析判断，判断用户发音是否标准，并提供可 视化的界面纠正用户的发音，为用户提供一个科学的测试工具。本发明同时也提供了一种计算机单功能的应用模式，有效的将家电与 计算机结合。