基于Android系統(tǒng)校園應(yīng)用藏語讀音練習(xí)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄧爽 姜軍 楊鳳志 沈家輝 王崇德

摘 要：隨著西藏旅游業(yè)和現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展，越來越多的游客和求學(xué)者奔赴西藏，學(xué)習(xí)藏語，探索藏文化，便捷化的語音練習(xí)扮演著重要的角色。尤其，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)Android技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，我們根據(jù)它的平臺(tái)特點(diǎn)，為藏語口語練習(xí)項(xiàng)目提供了一套切實(shí)可行的方案，目的在于實(shí)現(xiàn)藏語發(fā)音練習(xí)系統(tǒng)的智能化、便利化和時(shí)尚化，最重要的是，能為喜愛藏語的大學(xué)生們提供學(xué)習(xí)藏語和攻克藏語一級(jí)的機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：藏語發(fā)音練習(xí) Android 移動(dòng)學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）08-000-02

一、研究背景及現(xiàn)狀

隨著西藏旅游業(yè)和現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展，越來越多的內(nèi)地學(xué)子趕赴西藏求學(xué)，探索西藏文化；所以，藏語就是溝通這之間的橋梁；我們的目的就是通過便攜、普遍的移動(dòng)Android設(shè)備減輕大學(xué)生學(xué)習(xí)藏語的困難，使內(nèi)地同學(xué)能盡快的掌握藏語一級(jí)，說出純正的藏語。

目前已存在很多類似的軟件系統(tǒng)，例如有道藏語（豪華版）、掌中藏語等等，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，但是專門針對(duì)大學(xué)生藏文一級(jí)和提升模塊的Android版藏語讀音校園應(yīng)用軟件并沒有出現(xiàn)。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)了校園應(yīng)用藏語讀音練習(xí)軟件。

二、功能模塊的介紹與設(shè)計(jì)

1.Android平臺(tái)

Android平臺(tái)[1]是目前應(yīng)用最廣泛的開放源代碼操作系統(tǒng)之一，它的出現(xiàn)為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展提供了有力的技術(shù)和環(huán)境支持。它最開始是被AndyRubin研發(fā)出的，為了應(yīng)用于手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備；后來，被實(shí)力雄厚的Google公司收購(gòu)注資。漸漸地，Android平臺(tái)開始蔓延到其他各個(gè)領(lǐng)域，比如說平板電腦，游戲機(jī)，電視等等。

Android系統(tǒng)如今占很大的市場(chǎng)份額的大部分原因是因?yàn)樗夹g(shù)的優(yōu)越性，用Linux開發(fā)，包括應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層和Linux內(nèi)核層，所有的程序都采用JAVA語言來編寫。

2.Eclipse

該系統(tǒng)我們選擇的開發(fā)環(huán)境是Eclipse[2]。Eclipse是一個(gè)開放源代碼，它的優(yōu)勢(shì)在于擁有Java開發(fā)工具（也叫JDK），而且自身還附帶了其他一些標(biāo)準(zhǔn)插件集；它的擴(kuò)展能力較強(qiáng)，比其他的開發(fā)平臺(tái)來說更具靈活性。Eclipse的結(jié)構(gòu)體系不太復(fù)雜，是服務(wù)和框架體系，用途在于可經(jīng)過多數(shù)插件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。

3.語音信號(hào)的相關(guān)處理

在整個(gè)模塊中，對(duì)語音信號(hào)的處理尤為重要。氣流激勵(lì)聲道同時(shí)產(chǎn)生了語音信號(hào)，也就是聲帶的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了語音信號(hào)，我們?cè)谶M(jìn)行預(yù)處理[3]時(shí)，要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

數(shù)字化處理[4]主要是用計(jì)算機(jī)將信號(hào)進(jìn)行分析和處理，變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)。該項(xiàng)目我們使用的Android系統(tǒng)移動(dòng)手機(jī)自帶的有語音信號(hào)輸入裝置和音頻處理芯片，能夠?qū)φZ音信號(hào)進(jìn)行相關(guān)采樣量化等一系列處理。該項(xiàng)目選擇了16位量化位數(shù)。

預(yù)加重處理主要是解決在實(shí)際應(yīng)用中語音信號(hào)由于受到聲門和周圍輻射的影響，在高頻部分發(fā)生衰減的問題。經(jīng)過預(yù)加重處理，可以增強(qiáng)高頻區(qū)域的信號(hào)，使頻譜變得平坦，方便我們對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析。這是預(yù)加重的傳遞函數(shù)和加重后的信號(hào)S2（n）：

a表示預(yù)加重系數(shù)，其值約為1，該項(xiàng)目取0.98。

分幀加窗處理，分幀指的是將信號(hào)分成許多小段，每一段稱為一幀，在局部，每幀可以看作平穩(wěn)的信號(hào)，利于分析處理；加窗是將不連續(xù)信號(hào)變得連續(xù)，我們選用的是漢明窗函數(shù)：

語音部分的處理還有一個(gè)很重要的方面，即特征參數(shù)的選取，在這里將識(shí)別性能和可靠性的問題放在首位考慮，我們選取MFCC[5]作為特征參數(shù)。

4.B/S構(gòu)架的Android端體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)結(jié)構(gòu)由表現(xiàn)層，功能服務(wù)層和數(shù)據(jù)訪問層構(gòu)成。表現(xiàn)層主要是用于用戶客戶端的連接；功能服務(wù)層分為“基礎(chǔ)”，“詞組”，“句子”三大模塊；數(shù)據(jù)訪問層是由文字和語音共同組成的材料庫(kù)搭建，材料庫(kù)使用SQLITE數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

三、軟件的分析與設(shè)計(jì)

1.I/O模塊設(shè)計(jì)

針對(duì)該項(xiàng)目而言，語音的I/O模塊設(shè)計(jì)[6]也就是語音的錄制和播放是關(guān)鍵部分，采用的Android移動(dòng)系統(tǒng)自帶的有耳麥，就我們這個(gè)項(xiàng)目的語音錄制和播放來說，能有很好的效果，所以，最終選擇了Android手機(jī)自帶的耳麥作為語音錄制和播放的裝置。經(jīng)過性能的對(duì)比，我們選用了AudioRecord類和AudioTrack類的方法分別對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行錄制和播放。最終的系統(tǒng)音頻格式是：采樣聲道是單聲道，采樣位數(shù)為16位，采樣頻率是8000Hz。

2.軟件的體系結(jié)構(gòu)圖

這是整個(gè)軟件的體系結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)入初始界面后，有三個(gè)選項(xiàng)卡，選擇“基礎(chǔ)”，“詞組”，“句子”任意鍵進(jìn)入學(xué)習(xí)。軟件的制作最開始要進(jìn)行文字和語音的搜集；接著梳理JAVA整體構(gòu)架；然后將文字信息與讀音信息編號(hào)對(duì)應(yīng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；再基于B/S的客戶端進(jìn)行編寫；最后進(jìn)行軟件的測(cè)試，改進(jìn)等等。

3.用戶界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊這款A(yù)PP，進(jìn)入藏語讀音校園應(yīng)用練習(xí)軟件，會(huì)顯示本款軟件的主界面，如圖2。在整個(gè)主界面上面，根據(jù)藏語練習(xí)的基本要求，我們一共設(shè)置了三欄顯示，分別是：“基礎(chǔ)”類、“詞組”類和“句子”類。

4.軟件實(shí)現(xiàn)

如圖3進(jìn)入的是基礎(chǔ)練習(xí)界面，分為元音和輔音界面，點(diǎn)擊播放鍵，聲音將自動(dòng)播放，我們可以跟讀練習(xí)并記憶藏語基礎(chǔ)；點(diǎn)擊停止鍵，聲音停止。

圖4顯示的是藏文書每一課的詞組，為日常單詞，選擇需要學(xué)習(xí)的課程，點(diǎn)擊進(jìn)入，切換播放和停止鍵。

圖5是每一課的句子，在藏文考試中，關(guān)于句子的考察比分很重，這就要求我們熟練的掌握藏文書中的大部分日常用語；點(diǎn)擊進(jìn)入“句子”界面后，選擇相應(yīng)的部分練習(xí)。

該校園應(yīng)用藏語讀音練習(xí)軟件的集成開發(fā)環(huán)境為Eclipse，而且該系統(tǒng)在真機(jī)上調(diào)試運(yùn)行是相當(dāng)迅速的，整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)運(yùn)行環(huán)境為：

PC操作系統(tǒng)：WindowsXP（32bit） 音頻輸入：抗噪聲麥克風(fēng)

平臺(tái)軟件環(huán)境：AndroidOS5.0 編程語言：Java

開發(fā)組件：JDK6；Eclipse3.6（Helios）；AndroidSDK1.6

四、總結(jié)與展望

1.總結(jié)

本文系統(tǒng)平臺(tái)是Android智能類的手機(jī)，工作難點(diǎn)在于對(duì)語音內(nèi)容的正確提取，還有特征參數(shù)的選取。根據(jù)此前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的開發(fā)，現(xiàn)在將大概的工作成果和研究?jī)?nèi)容作如下闡釋：

（1）主要分析了Android系統(tǒng)的一些基本結(jié)構(gòu)體系、特性、應(yīng)用程序原理和工作機(jī)制等等。為了確定該系統(tǒng)的優(yōu)越性和開發(fā)的可行性，我們對(duì)Android系統(tǒng)的特征經(jīng)過了十分激烈的分析討論。

（2）著眼系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)識(shí)別算法進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)；探究語音技術(shù)識(shí)別理論，為Android系統(tǒng)校園應(yīng)用藏語發(fā)音練習(xí)系統(tǒng)提供了一套可行的設(shè)計(jì)方案。

（3）我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)相關(guān)算法及軟件交互界面，而且在android移動(dòng)端，Android4.0平臺(tái)上運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過多次測(cè)試，系統(tǒng)中的發(fā)音評(píng)價(jià)和發(fā)音糾正部分效果良好，預(yù)期的基本功能實(shí)現(xiàn)。

2.展望

為了提高系統(tǒng)的抗噪聲能力，還需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)語音端點(diǎn)檢測(cè)算法。優(yōu)化相關(guān)算法，減少內(nèi)存占有量，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和反應(yīng)速度。完善優(yōu)化交互界面，增加發(fā)音元素的數(shù)量，增加系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王朔.基于Android平臺(tái)的智能英語發(fā)音訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京郵電大學(xué)，2013.

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作者簡(jiǎn)介：鄧爽（1995-），女，四川綿陽，本科，學(xué)生，主要研究領(lǐng)域通信技術(shù)。

姜軍（1980-），男，四川遂寧，副教授，碩士，主要研究方向數(shù)字水印技術(shù)，數(shù)字圖形圖像處理，通信技術(shù)等等。