語音識(shí)別技術(shù)在外語口語訓(xùn)練中的應(yīng)用

盧永輝

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代教育領(lǐng)域。目前，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供方便快捷的語言學(xué)習(xí)平臺(tái)。該文將語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于外語口語訓(xùn)練中，提出了基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：語音識(shí)別；口語訓(xùn)練；外語訓(xùn)練

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）04-0836-02

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的高速發(fā)展，以及我國社會(huì)改革的持續(xù)推進(jìn)，中國與世界各國交往活動(dòng)日益頻繁，熟練掌握外語口語已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)人們面臨的重大問題。隨著國家教育教學(xué)領(lǐng)域外語口語學(xué)習(xí)需求的增長(zhǎng)，各種外語口語學(xué)習(xí)方法、教學(xué)工具應(yīng)運(yùn)而生。但是，外語口語學(xué)習(xí)一直是困擾學(xué)生的問題，目前的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系僅僅側(cè)重于外語語法教學(xué)和單詞記憶教學(xué)，外語口語學(xué)習(xí)軟件功能簡(jiǎn)單，只注重外語口語發(fā)音練習(xí)。由于外語口語學(xué)習(xí)者水平參差不齊，很難在學(xué)習(xí)過程中準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)自己的不正確發(fā)音。因此，將語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于外語口語學(xué)習(xí)中，可以使系統(tǒng)具有外語口語發(fā)音的糾正功能，幫助學(xué)習(xí)者改正錯(cuò)誤的發(fā)音，防止由于多次發(fā)音錯(cuò)誤而成為習(xí)慣，基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)不但可以提高學(xué)習(xí)者外語口語學(xué)習(xí)效率，還能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要功能是為學(xué)習(xí)者提供輔助幫助，一是指導(dǎo)學(xué)習(xí)者正確的口語發(fā)音；二是評(píng)估學(xué)習(xí)者的口語發(fā)音質(zhì)量；三是糾正學(xué)習(xí)者錯(cuò)誤的口語發(fā)音。由此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想特征如下：

1.1 口語發(fā)音糾正反饋功能

外語口語教師在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中可以隨時(shí)指出其不正確的口語發(fā)音。利用評(píng)分系統(tǒng)可以幫助學(xué)習(xí)者糾正錯(cuò)誤口語發(fā)音。通過反復(fù)的錯(cuò)誤糾正，學(xué)習(xí)者可以避免由于長(zhǎng)期口語發(fā)音錯(cuò)誤而成為錯(cuò)誤習(xí)慣。基于此，系統(tǒng)的糾正反饋功能可以給學(xué)習(xí)者的口語發(fā)音進(jìn)行評(píng)分，增強(qiáng)了實(shí)用功能。

1.2 系統(tǒng)提示與自我糾正功能

由于學(xué)習(xí)者在外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)的過程中具有自主思考能力，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要結(jié)合自主思考和提示糾正兩種特征，促使學(xué)習(xí)者的外語口語能力在系統(tǒng)指導(dǎo)和糾正下得到提高，同時(shí)發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性。

1.3 口語學(xué)習(xí)模式的多樣性功能

為外語口語學(xué)習(xí)者提供多樣化的學(xué)習(xí)模式，避免枯燥無味的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)使學(xué)習(xí)者感到厭倦，真正做到使學(xué)習(xí)者通過快樂學(xué)習(xí)法提高口語學(xué)習(xí)效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

圖1給出了基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)的語音處理流程。系統(tǒng)參考模型采用的是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，以計(jì)算似然度進(jìn)行評(píng)分。系統(tǒng)專家知識(shí)庫中包括外語口語發(fā)音錯(cuò)誤類型和與其對(duì)應(yīng)的糾正方法，根據(jù)外語口語學(xué)習(xí)者的發(fā)音錯(cuò)誤類型做出判斷并提供指導(dǎo)性建議。首先，基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)者的外語口語語音進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，其次，按照已經(jīng)完成訓(xùn)練的HMM模型采用相應(yīng)算法將口語語音分割為若干個(gè)小單位，以方便后續(xù)的分割計(jì)算和音質(zhì)測(cè)度，根據(jù)不同的語音質(zhì)量測(cè)度利用多元化的方法計(jì)算得到其測(cè)度值。最后，根據(jù)專家知識(shí)庫建立語音評(píng)分模型，將獲得的測(cè)度值轉(zhuǎn)換成為能夠評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者口語發(fā)音質(zhì)量的分值，再按照不同的測(cè)度值進(jìn)行口語發(fā)音錯(cuò)誤檢測(cè)和分類，最終由系統(tǒng)專家知識(shí)庫給出指導(dǎo)性建議。

本文以一名學(xué)習(xí)者外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)為例，系統(tǒng)執(zhí)行過程為：登錄系統(tǒng)賬戶，根據(jù)所在系統(tǒng)賬戶學(xué)習(xí)者的外語口語學(xué)習(xí)情況選擇相應(yīng)策略，系統(tǒng)根據(jù)選擇的學(xué)習(xí)策略制定外語口語學(xué)習(xí)課程。隨后，學(xué)習(xí)者可以通過系統(tǒng)主界面選擇口語例句和段落的錄音，當(dāng)完成外語口語錄音之后，系統(tǒng)將其口語語音數(shù)據(jù)和相應(yīng)參數(shù)傳遞給HMM評(píng)分模型，最后由其反饋改名學(xué)習(xí)者的口語語音音素評(píng)價(jià)。

基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)的語音識(shí)別部分包括五個(gè)功能模塊，分別是特征提取模塊、音素識(shí)別模塊、音素關(guān)聯(lián)模塊、發(fā)音評(píng)估模塊和錯(cuò)誤糾正模塊。系統(tǒng)通過發(fā)音評(píng)估模塊和錯(cuò)誤糾正模塊向?qū)W習(xí)者反饋其外語口語學(xué)習(xí)結(jié)果，使學(xué)習(xí)者能夠真正了解自己口語發(fā)音的錯(cuò)誤之處，便于及時(shí)糾正錯(cuò)誤發(fā)音，提高外語口語水平。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)基于Windows XP操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，采用C#語言編程實(shí)現(xiàn)，部分算法采用MATLAB語言編寫。

2.2.1 外部功能

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)用戶可視化窗口。

2.2.2 例句庫視圖功能

按照一定的外語口語學(xué)習(xí)策略進(jìn)行播放。

2.2.3 信息視圖功能

能夠顯示外語口語例句和音標(biāo)，以及語音音素評(píng)分和糾正策略，播放和修正外語口語例句。

2.2.4 用戶管理界面功能

可以顯示系統(tǒng)用戶的日志和外語口語學(xué)習(xí)檔案，對(duì)口語讀音的常見錯(cuò)誤類型進(jìn)行分析。

2.2.5 內(nèi)部功能

系統(tǒng)內(nèi)部功能包括數(shù)據(jù)采集、語音識(shí)別、語音分割、評(píng)價(jià)得分和語音修正等。其中，語音識(shí)別功能是基于中國人學(xué)習(xí)外語口語的習(xí)慣設(shè)計(jì)的。

3 結(jié)論

綜上所述，計(jì)算機(jī)的語音處理、語音識(shí)別和圖形界面等都可以提高學(xué)習(xí)者的外語口語學(xué)習(xí)效果。目前，基于語音識(shí)別的外語口語學(xué)習(xí)領(lǐng)域熱點(diǎn)研究主要是將語音識(shí)別技術(shù)與多媒體技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，但難以對(duì)學(xué)習(xí)者的口語學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行有效評(píng)估和反饋，該文提出的基于語音識(shí)別技術(shù)的外語口語訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)彌補(bǔ)了這一缺陷，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。

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