基于VB環(huán)境下的聾啞大學(xué)生無障礙信息交流教學(xué)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張化勛，曹 旭

(1.長(zhǎng)春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022;2.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，長(zhǎng)春 130051)

長(zhǎng)期以來，對(duì)聽障及聾啞學(xué)生的教育都是建立在手語的基礎(chǔ)上，這種手勢(shì)語的優(yōu)點(diǎn)是形象、生動(dòng)，但也存在許多缺點(diǎn)，首先是手勢(shì)語的表現(xiàn)方法貧乏，對(duì)所表達(dá)的意義和概念往往含糊不清。其次，現(xiàn)行手勢(shì)語的手勢(shì)詞匯太少，對(duì)不斷出現(xiàn)的新事物、新詞匯沒有手勢(shì)表達(dá)，而且在社會(huì)生活中很多事物都不能表達(dá)出來。再次是全國(guó)各地流行的手勢(shì)語很不一致，以致產(chǎn)生甲地聾啞人不懂乙地聾啞人手勢(shì)語的現(xiàn)象。當(dāng)來自各地的聾生走進(jìn)同一課堂一起學(xué)習(xí)時(shí)必須先適應(yīng)老師的手語，這嚴(yán)重影響了教學(xué)進(jìn)度和效果。根據(jù)西班牙薩拉曼卡召開的《世界特殊需要教育大會(huì)》上通過的全納教育理念，學(xué)校和社會(huì)應(yīng)竭力創(chuàng)造出一種全納的氛圍。

目前由于語音識(shí)別和語音合成技術(shù)的發(fā)展，聽障及聾啞生課堂教學(xué)信息無障礙交互的相關(guān)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。和語音識(shí)別相比，語音合成技術(shù)要相對(duì)成熟，是該領(lǐng)域中近期最有希望產(chǎn)生突破并形成產(chǎn)業(yè)化的一項(xiàng)技術(shù)。語音合成技術(shù)是計(jì)算機(jī)“開口說話”的關(guān)鍵，現(xiàn)階段語音合成的最大進(jìn)展是已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)地將任意文本轉(zhuǎn)換成連續(xù)可懂的自然語句輸出。利用語音合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)文本轉(zhuǎn)換為語音，將聾啞大學(xué)生想法和問題通過向計(jì)算機(jī)中輸入文字而使其發(fā)出聲音，即聾啞學(xué)生能夠開口說話，使任課教師實(shí)時(shí)聽到，為教師創(chuàng)設(shè)一種合作式的教學(xué)環(huán)境，改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)本質(zhì)，在教學(xué)過程中建立無障礙教學(xué)信息交互模式，是本課題的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)的可行性分析

基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)信息通信，通過語音識(shí)別技術(shù)將授課教師課堂講授內(nèi)容轉(zhuǎn)化為文本并發(fā)送到學(xué)生機(jī)，使用語音合成技術(shù)將聾啞學(xué)生提問通過文字錄入計(jì)算機(jī)再轉(zhuǎn)化為聲音，可以實(shí)現(xiàn)聾啞大學(xué)生與教師間的無障礙信息交流。聾啞大學(xué)生無障礙信息教學(xué)輔助系統(tǒng)主要功能有基于語音識(shí)別技術(shù)的局域網(wǎng)環(huán)境下的教師機(jī)和學(xué)生機(jī)的無障礙信息交流、利用TTS技術(shù)實(shí)現(xiàn)文本轉(zhuǎn)換為語音、基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)管理等等。

1.1 文語轉(zhuǎn)換技術(shù)的可行性

基于文語轉(zhuǎn)換的聾啞大學(xué)生無障礙信息交流系統(tǒng)使用了VB6.0面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)。VB具備技術(shù)簡(jiǎn)單易用、完全面向?qū)ο蟆⒕哂衅脚_(tái)無關(guān)性且安全可靠、主要面向windows的對(duì)象編程等特點(diǎn)，便于工作人員對(duì)該開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行操作和管理。在windows底層開發(fā)工程中，通過對(duì)API編程可以實(shí)現(xiàn)文語轉(zhuǎn)換技術(shù)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)交流技術(shù)的可行性

網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)語言，功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易學(xué)，開發(fā)工具很多，針對(duì)網(wǎng)站交流的開發(fā)很實(shí)用。另外，VB6.0性能穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)用性很強(qiáng)，相關(guān)資料非常豐富，可以在學(xué)習(xí)中逐漸完善系統(tǒng)的開發(fā)。并且，隨著現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，方便了我們?cè)谂龅郊夹g(shù)問題時(shí)能及時(shí)的獲得解決辦法，提高了工作效率。［1］

1.3 其他輔助功能的可行性

系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)開發(fā)。Client/Server模式主要是在以局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的環(huán)境下展開應(yīng)用的，主要是VB6.0對(duì)ADO控件進(jìn)行編程。VB中提供的ADO控件是與DBGrid控件配套使用的，便于數(shù)據(jù)綁定，基于對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行編程，只要對(duì)ADO控件進(jìn)行編程就可以了，因此在其他輔助功能上是可行的。

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理的可行性

由于本系統(tǒng)管理的對(duì)象單一，且每個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，涉及的計(jì)算過程不是很復(fù)雜。因此，比較適合于采用SQL2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理。且目前管理的微機(jī)都是P42.0G以上的機(jī)器，在存儲(chǔ)量、速度方面都能滿足數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的要求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境選擇

根據(jù)需求分析，系統(tǒng)主要包含教師端和學(xué)生端。教師端主要實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)是教師注冊(cè)、對(duì)學(xué)生的登錄信息進(jìn)行管理、學(xué)生信息導(dǎo)入、課堂無障礙信息交流、對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤以及基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)管理等。學(xué)生端應(yīng)具有的功能有課堂注冊(cè)、與教師的無障礙互動(dòng)等等。所以，系統(tǒng)的功能主要分為五大模塊(如圖1):

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(1)TTS管理:按照學(xué)生輸入的信息、調(diào)用TTS語音合成模塊，發(fā)出聲音。TTS系統(tǒng)即文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能將計(jì)算機(jī)中任意出現(xiàn)的文字，轉(zhuǎn)換成自然流暢的語音輸出?？焖佟⒈憬?、又準(zhǔn)確，節(jié)省了學(xué)生和教師交流障礙和時(shí)間，提高了效率。

(2)教師與學(xué)生互動(dòng)管理:實(shí)現(xiàn)教師機(jī)與學(xué)生機(jī)之間屏幕的切換，以及信息的快速傳輸。

(3)機(jī)器名管理:此項(xiàng)功能的目的是讓教師了解和掌握是哪個(gè)學(xué)生提出的申請(qǐng)和輸入，并得知現(xiàn)在這臺(tái)機(jī)器的狀況，為與聾啞學(xué)生交流提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4)系統(tǒng)設(shè)置:是關(guān)于修改用戶口令以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行用戶管理。

(5)考勤管理:學(xué)生信息管理及考勤信息管理是老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤以及查詢考勤情況的模塊。

基于上述需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)語言選擇Visual Basic 6.0(簡(jiǎn)稱VB6.0)。VB程序設(shè)計(jì)語言在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)有兩個(gè)基本特點(diǎn):可視化設(shè)計(jì)和事件驅(qū)動(dòng)程序。VB6.0在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的開發(fā)中，提供了包括數(shù)據(jù)窗體控件和數(shù)據(jù)窗體對(duì)象等功能強(qiáng)大的工具，協(xié)助編程人員輕松的連接數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并訪問其中數(shù)據(jù)。可視化設(shè)計(jì)同其他的可視化程序開發(fā)工具一樣，VB的可視化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)使應(yīng)用程序界面實(shí)現(xiàn)"所見即所得"，而不是編制大量的代碼然后再編譯生成。如果需要修改，也是利用鍵盤鼠標(biāo)和手畫，而底層的一些程序代碼由VB自動(dòng)生成或修改。［2］

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本程序采用Microsoft SQL 2000建立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)文件名稱為“XXJL”，在數(shù)據(jù)庫(kù)中包含有兩個(gè)數(shù)據(jù)表，其名稱和功能分別如下:

(1)用戶表:用于存放代碼、用戶名、密碼、權(quán)限等信息。(見表1)

表1 用戶表結(jié)構(gòu)

(2)機(jī)器名表:用于存放機(jī)器編號(hào)、機(jī)器名稱、所在位置、IP地址、服務(wù)對(duì)象、備注等信息。

字段名意義類型寬度是否允許為空是否關(guān)鍵字段ID機(jī)器代碼自動(dòng)編號(hào)4否是機(jī)器名稱機(jī)器名稱Char30否否所在位置所在位置Char30是否服務(wù)對(duì)象服務(wù)對(duì)象Char40是否IP地址IP地址Char20否否備注備注nvchar50是否表2機(jī)器名表結(jié)構(gòu)

4 界面設(shè)計(jì)

(1)用戶界面設(shè)計(jì)

用戶界面設(shè)計(jì)主要是完成用戶窗體的設(shè)計(jì)，包括用戶的主窗體設(shè)計(jì)、增加窗體、修改窗體。主要應(yīng)用了標(biāo)簽控件，文本輸入控件，ADO控件，DBGRID控件、按鈕控件(如確定，取消)等。

(2)TTS界面設(shè)計(jì)

TTS界面設(shè)計(jì)主要是完成文語轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)，包括文字輸入部分和語音識(shí)別部分。

主要應(yīng)用了標(biāo)簽控件，文本輸入控件，按鈕控件(如閱讀，關(guān)閉)等。

(3)輔助功能界面設(shè)計(jì)

輔助功能設(shè)計(jì)主要是對(duì)學(xué)生信息管理和考勤管理，主要包括學(xué)生信息的主窗體設(shè)計(jì)和學(xué)生信息增加、修改窗體的設(shè)計(jì)?？记诠芾?，主要包括考勤信息的主窗體設(shè)計(jì)和查詢考勤窗體的設(shè)計(jì)。主要應(yīng)用了標(biāo)簽控件，文本輸入控件，ADO控件，DBGRID控件，按鈕控件(如增加、修改、刪除)等。如圖2所示。

圖2 語音轉(zhuǎn)換界面

5 VB環(huán)境下的文－語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

(1)在VB中引入TTS

要想在VB中引入TTS，首先得新建一標(biāo)準(zhǔn)EXE文件，接著執(zhí)行“工程”菜單中的“引用”命令，在彈出的對(duì)話框中找到SPEECH目錄下的Vtxtauto.tlb文件并打開，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將“VoiceText1.0 Type Library”添加到VB引用列表中，我們只要選中它并單擊確定，就可在工程中使用Vtxtauto庫(kù)了。如果對(duì)該庫(kù)不是很熟悉，可以通過“視圖”菜單中的“對(duì)象瀏覽器”命令來了解它所封裝的類，以及各類成員函數(shù)的屬性的意義及使用格式等信息。［3－4］

(2)部分代碼

在窗體的load事件中時(shí)調(diào)用Register方法進(jìn)行注冊(cè)。

Call VtxtAuto.VtxtAuto.Register(Space(8)，Space(8))

SpeedChange.Value=90

文件系統(tǒng)主要是使用了驅(qū)動(dòng)器、目錄和文件列表框控件。主要代碼如下:

在語音播放控制環(huán)節(jié)主要調(diào)用VtxtAuto.VtxtAuto的Speak、Speed、AudioPause、AudioResume、StopSpeaking、AudioFastForward、AudioRewind方法，實(shí)現(xiàn)語音的播放、語速調(diào)節(jié)、暫停播放、恢復(fù)播放、停止播放。部分代碼如下:

6 學(xué)生機(jī)與主機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生機(jī)與主機(jī)的連接是對(duì)學(xué)生機(jī)登陸到主機(jī)的管理，主要是通過學(xué)生輸入IP地址來完成與主機(jī)的通訊功能，應(yīng)用的控件是WINSOCK，應(yīng)用的協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，主要原理是客戶機(jī)/服務(wù)器模型?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模型是分布式應(yīng)用最常用的范例，在這種方案中客戶應(yīng)用程序向服務(wù)器程序請(qǐng)求服務(wù)，客戶機(jī)/服務(wù)器模型工作時(shí)要求有一套為客戶機(jī)和服務(wù)器所共識(shí)的慣例來保證服務(wù)能夠被提供(或被接受)。這一套慣例包含了一套協(xié)議，它必須在通訊的兩頭都被實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的實(shí)際情況，協(xié)議可能是對(duì)稱的或是非對(duì)稱的。在對(duì)稱的協(xié)議中，每一方都有可能扮演主從角色;在非對(duì)稱協(xié)議中，一方被不可改變地認(rèn)為是主機(jī)，而另一方則是從機(jī)。無論具體的協(xié)議是對(duì)稱的或是非對(duì)稱的，當(dāng)服務(wù)被提供時(shí)必然存在“客戶進(jìn)程”和“服務(wù)進(jìn)程”。一個(gè)服務(wù)程序通常在一個(gè)眾所周知的地址監(jiān)聽對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求，也就是說，服務(wù)進(jìn)程一直處于休眠狀態(tài)，直到一個(gè)客戶對(duì)這個(gè)服務(wù)的地址提出了連接請(qǐng)求。在這個(gè)時(shí)刻，服務(wù)程序被"驚醒"并且為客戶提供服務(wù)，即對(duì)客戶的請(qǐng)求作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

Winsock方法

Accept方法(接受TCP連接請(qǐng)求)，Bind方法，Close方法(Winsock控件)(關(guān)閉TCP連接)，Listen方法(監(jiān)聽TCP數(shù)據(jù))，PeerData方法(獲得數(shù)據(jù))，SendData方法(傳輸數(shù)據(jù))，GetData方法(WinSock控件)，Get-Data方法(ActiveX控件)(獲得數(shù)據(jù))。

注意:GetData方法取回?cái)?shù)據(jù)后，將清除緩沖區(qū)，而PeerData方法只是獲取當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù)拷貝，而不清除緩沖區(qū)事件

Close事件(連接被關(guān)閉)，ConnectionRequest事件(連接請(qǐng)求)，DataArrival事件(數(shù)據(jù)到達(dá))，SendComplete事件(數(shù)據(jù)傳輸完畢)，SendProgress事件(數(shù)據(jù)傳輸中)，Error事件(發(fā)生錯(cuò)誤)，Connect事件(Winsock控件)(連接已經(jīng)建立)，Connect事件(ActiveX)。

主要代碼如下:

［1］馬武.網(wǎng)絡(luò)課程協(xié)作開發(fā)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.北京:北京師范大學(xué)，2002.

［2］鄭阿奇.彭作民Visual Basic.NET程序設(shè)計(jì)教程［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［3］蔡蓮紅.波形編輯語音合成技術(shù)及在漢語TTS中的應(yīng)用［J］.小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，1994(10):5－7.

［4］尹華一，張長(zhǎng)勝，黃明勇，張會(huì)林.基于B/S結(jié)構(gòu)的電話語音通知系統(tǒng)的開發(fā)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2008，1－3:31－32.

［5］Bob Reselman，Richard Peasley，Wayne Pruchniak，Visual Basic 6.0使用指南［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.