電紙信息交互式筆記系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 "要 "通過(guò)筆記APP將電子資源的URL轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二維碼，然后調(diào)用口袋打印機(jī)將其打印出來(lái)粘貼在書(shū)上，實(shí)現(xiàn)課本知識(shí)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)電子資源的關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)時(shí)僅需掃描貼在書(shū)上的二維碼即可查看實(shí)驗(yàn)視頻、講解音頻、拓展內(nèi)容等電子資源，云錄音可重現(xiàn)課堂教師講課語(yǔ)音，使學(xué)習(xí)過(guò)程更加高效、便捷。

關(guān)鍵詞 "二維碼；筆記系統(tǒng)；云錄音；TTS；微型打印機(jī)

中圖分類號(hào)：G434 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）13-0038-05

0 "引言

在看書(shū)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，遇到難以理解的部分上網(wǎng)查資料成為大部分人的首選。然而當(dāng)資料找到準(zhǔn)備在書(shū)上做筆記的時(shí)候，新的問(wèn)題隨之而來(lái)：由于書(shū)本版面限制，能夠做筆記的空間十分有限，而且物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻這些電子資源無(wú)法記在書(shū)上，下載保存到電子設(shè)備上又難以和書(shū)上對(duì)應(yīng)位置關(guān)聯(lián)起來(lái)，下次看書(shū)遇到問(wèn)題的時(shí)候仍然需要花時(shí)間查找。產(chǎn)生這些問(wèn)題的根源在于電子資源和紙質(zhì)資源各自成為一個(gè)閉合的體系，沒(méi)有一個(gè)有效方式將二者聯(lián)系起來(lái)。針對(duì)日常生活、學(xué)習(xí)、工作筆記記錄過(guò)程中存在的這些問(wèn)題，本設(shè)計(jì)旨在通過(guò)手機(jī)、多媒體、云計(jì)算、二維碼、微型打印機(jī)等信息化技術(shù)，設(shè)計(jì)一款能實(shí)現(xiàn)電子資源與紙質(zhì)資源信息交互的智能筆記神器，借助二維碼在電子資源和紙質(zhì)資源之間搭建一座溝通交流的橋梁，將傳統(tǒng)的紙質(zhì)書(shū)本擴(kuò)展升級(jí)為電紙合一的多媒體書(shū)本，以解決日常生活、學(xué)習(xí)、工作筆記記錄過(guò)程中電紙信息交互不暢的問(wèn)題，達(dá)到提升學(xué)習(xí)、工作效率的目的。

1 "技術(shù)背景

隨著科技的進(jìn)步，手機(jī)、二維碼、云計(jì)算、多媒體、微型打印機(jī)等技術(shù)飛速發(fā)展。本項(xiàng)目以二維碼作為媒介橋梁，將上述多種技術(shù)有機(jī)融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)紙質(zhì)書(shū)本和網(wǎng)絡(luò)多媒體、云計(jì)算等信息技術(shù)的相互關(guān)聯(lián)，不僅達(dá)到既定目標(biāo)，幫助用戶解決實(shí)際問(wèn)題，而且?guī)椭脩籼嵘龑W(xué)習(xí)和工作的效率[1]。下面對(duì)本項(xiàng)目所用到的相關(guān)技術(shù)作簡(jiǎn)略介紹。

1.1 "二維碼技術(shù)

二維碼又名QR碼，英文全稱為Quick Response

Code，是近幾年在移動(dòng)終端設(shè)備上非常流行的一種編碼。與傳統(tǒng)的條形碼（Bar Code）相比，二維碼可以存儲(chǔ)更多的信息，也支持更多的數(shù)據(jù)類型。二維碼原理是通過(guò)一些特定的幾何圖形在二維平面上按照一定規(guī)律排列成黑白相間的圖形來(lái)記錄數(shù)據(jù)信息。它在編碼方式上巧妙利用了計(jì)算機(jī)二進(jìn)制“0”“1”比特流的思想，文字?jǐn)?shù)值信息通過(guò)若干與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何圖形來(lái)表示，同時(shí)利用圖像輸入設(shè)備以及光電掃描設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)識(shí)讀與處理。二維碼技術(shù)具有條形碼技術(shù)的一些特點(diǎn)：每種代碼編制都有特定字符集；每個(gè)字符占有特定寬度；編碼具有一定校驗(yàn)功能。此外，二維碼還具有自動(dòng)識(shí)別不同行的信息以及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化點(diǎn)等功能[2]。

1.2 "TTS技術(shù)

TTS是Text To Speech的英文縮寫(xiě)，中文意思即從文本到語(yǔ)音。TTS是語(yǔ)音合成技術(shù)的一種，可以將電腦中的文本信息，如電子文檔或者網(wǎng)頁(yè)，轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音讀出來(lái)。TTS技術(shù)不僅增加了文本文檔的可讀性，更重要的是確保了視覺(jué)障礙人士可以閱讀計(jì)算機(jī)上的信息。目前，TTS應(yīng)用包括語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)的電子郵件和聲音敏感系統(tǒng)，并且經(jīng)常和聲音識(shí)別程序一起使用?，F(xiàn)在TTS產(chǎn)品有不少代表，如PDF大師、Proverbe Speech Unit、語(yǔ)音合成助手、PDF

Markup Cloud、Read Please 2000以及Next Up Technology的TextAloud。這些TTS應(yīng)用程序都提供了可供調(diào)用的接口，本項(xiàng)目通過(guò)調(diào)用這些接口將文本轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音，實(shí)現(xiàn)文字信息通過(guò)手機(jī)APP讀出來(lái)的功能[3]。

1.3 "云錄音技術(shù)

云錄音（CloudReconding）是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)錄音數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理并且及時(shí)響應(yīng)的技術(shù)方案。在云錄音技術(shù)方案中，互聯(lián)網(wǎng)將不同硬件連接起來(lái)，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)將各地的錄音文件實(shí)時(shí)上傳到云端，以便管理人員可以統(tǒng)一管理、及時(shí)響應(yīng)。云數(shù)據(jù)中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)遠(yuǎn)方各地工作情況，適時(shí)進(jìn)行軟件支配調(diào)度與數(shù)據(jù)備份。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)使得人們移動(dòng)辦公、決勝千里的夙愿得以實(shí)現(xiàn)，無(wú)論身處何地，只要連接互聯(lián)網(wǎng)即可通過(guò)云端管理軟件操作錄音設(shè)備，從而及時(shí)獲取相關(guān)信息以便高效處理客戶的種種訴求。中國(guó)電信開(kāi)發(fā)了完整的云錄音平臺(tái)并且開(kāi)放了相應(yīng)接口，本項(xiàng)目在錄音模塊調(diào)用該云錄音平臺(tái)的相關(guān)接口，實(shí)現(xiàn)云錄音的相關(guān)功能[4]。

1.4 "微型打印機(jī)技術(shù)

本項(xiàng)目的核心配套硬件是微型打印機(jī)。作為一種結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜的機(jī)械電子裝置，打印機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由控制電路和機(jī)械裝置兩部分組成，這兩部分是互相配合、密不可分的?？刂齐娐凡糠种饕▎纹瑱C(jī)主控電路、輸入輸出接口電路、驅(qū)動(dòng)電路以及檢測(cè)電路等。機(jī)械裝置部分則由打印頭、走紙機(jī)構(gòu)、字車機(jī)構(gòu)、色帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、硒鼓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及墨水（墨粉）供給機(jī)構(gòu)等部件組成，它們都由控制電路統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，從而執(zhí)行打印機(jī)的打印命令。本項(xiàng)目中使用的是微型機(jī)電一體化打印機(jī)，其機(jī)械部分作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在機(jī)內(nèi)單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路的控制下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打印[5]。

2 " 筆記系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 "系統(tǒng)組成介紹

筆記系統(tǒng)由一款名為筆記神器的手機(jī)APP和一款微型打印機(jī)組成，如圖1所示。APP和微型打印機(jī)之間通過(guò)藍(lán)牙連接。手機(jī)APP負(fù)責(zé)將各種URL、語(yǔ)音、圖像等各種多媒體文件轉(zhuǎn)化為二維碼，便攜式微型打印機(jī)可以隨時(shí)隨地打印帶有背膠的二維碼，用戶僅需貼在紙質(zhì)書(shū)本或者筆記本上，即可將傳統(tǒng)的紙質(zhì)書(shū)本或者筆記本變?yōu)楣δ軓?qiáng)大的多媒體筆記本。

2.2 "系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分采用三層架構(gòu)的設(shè)計(jì)模式，整個(gè)應(yīng)用劃分為門戶層、應(yīng)用層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層：應(yīng)用層主要包括二維碼掃描播放器、語(yǔ)音、URL二維碼生成器、二維碼藍(lán)牙打印等功能模塊；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層則存儲(chǔ)用戶信息、語(yǔ)音、二維碼文件等相關(guān)數(shù)據(jù)信息；在門戶層，用戶可以通過(guò)手機(jī)APP、PC網(wǎng)站等使用本產(chǎn)品。系統(tǒng)功能及技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

2.3 "系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件基于Android SDK編寫(xiě)應(yīng)用程序，調(diào)用Android Development Tools（ADT），IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境為Eclipse，后臺(tái)編程語(yǔ)言為Java。

2.3.1 "二維碼生成及打印 "用戶在看書(shū)或者寫(xiě)筆記時(shí)需要在電腦上查閱相關(guān)資料，這些資料無(wú)論是文字、圖片還是視頻，一般都存在一個(gè)URL中。利用本系統(tǒng)，可以將URL生成一個(gè)二維碼，通過(guò)隨身攜帶的微型打印機(jī)打印出來(lái)，粘貼在書(shū)本或者筆記本上，這樣書(shū)本或者筆記本就成為一個(gè)功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的超級(jí)多媒體載體，而且實(shí)現(xiàn)電子資源與書(shū)中特定位置的關(guān)聯(lián)。下次看書(shū)時(shí)，僅需用手機(jī)去掃描該書(shū)本或者筆記本上的二維碼，即可在手機(jī)上呈現(xiàn)書(shū)中內(nèi)容對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展電子資料。系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

2.3.2 "云錄音功能 "用戶在課堂上把教師講課的錄音上傳到云端，然后云平臺(tái)把這段音頻對(duì)應(yīng)的地址鏈接生成一個(gè)二維碼，再用微型打印機(jī)打印出來(lái)粘貼到書(shū)本或者筆記本上，這樣以后復(fù)習(xí)的時(shí)候直接掃碼就能聽(tīng)教師的解釋。這個(gè)方案解決了教師念太快，學(xué)生用筆記錄跟不上的難題。而且講解的內(nèi)容貼在書(shū)上對(duì)應(yīng)的位置，下次看書(shū)的時(shí)候忘了教師當(dāng)時(shí)怎么講的就直接掃碼，教師講課的錄音就出來(lái)了。系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

2.3.3 "拍照識(shí)文功能 "用戶在閱讀或者記筆記的時(shí)候，如果需要摘抄書(shū)本上的特定內(nèi)容，可以使用筆記系統(tǒng)提供的拍照識(shí)文功能。該功能調(diào)用移動(dòng)終端上的攝像頭對(duì)紙質(zhì)資料拍照，然后通過(guò)OCR光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)識(shí)別出照片中的文字，并且將這些文字轉(zhuǎn)變?yōu)榭删庉嫷奈谋尽Ｍ瑫r(shí)，拍照識(shí)文功能可以快速打印錯(cuò)題，學(xué)生無(wú)須耗費(fèi)大量時(shí)間手動(dòng)抄寫(xiě)、整理錯(cuò)題本，使易錯(cuò)點(diǎn)的整理變得更加快捷。

3 "筆記系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試

筆記系統(tǒng)的主要功能是將網(wǎng)頁(yè)URL及語(yǔ)音鏈接地址轉(zhuǎn)化為二維碼，并通過(guò)微型打印機(jī)打印成微型便箋紙，貼在筆記本上，從而將筆記本變?yōu)橐粋€(gè)能夠充分展示各種多媒體信息的超級(jí)筆記本，達(dá)到增強(qiáng)用戶記筆記效果的目的。下面結(jié)合一個(gè)具體的使用案例做一個(gè)完整的測(cè)試。

3.1 "藍(lán)牙連接打印機(jī)

筆記系統(tǒng)在使用時(shí)首先要與微型打印機(jī)進(jìn)行綁定，用戶需要開(kāi)啟移動(dòng)終端的藍(lán)牙功能，同時(shí)確保微型打印機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)。點(diǎn)擊筆記系統(tǒng)APP主界面右上部分按鈕，在出現(xiàn)的菜單中選擇“添加設(shè)備”，出現(xiàn)圖5所示的界面，通過(guò)雙擊微型打印機(jī)按鍵，掃一掃紙條二維碼，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP和微型打印機(jī)的綁定。

3.2 "二維碼生成及打印測(cè)試

用戶在閱讀時(shí)隨意選擇一本書(shū)，如讀《千家詩(shī)》書(shū)中的《清平調(diào)詞》。由于書(shū)本版面有限，僅給了詞句，并沒(méi)有附上詳細(xì)的背景介紹，從而導(dǎo)致讀者理解存在一定的困難。此時(shí)用戶為了充分理解詞句意思，通過(guò)手機(jī)查閱百度百科找到一篇關(guān)于該詞的賞析文

章，其URL鏈接地址為“https：//baike.baidu.com/

item/清平調(diào)詞三首/8210832？fromtitle=%E6%B8%85%E5%B9%B3%E8%B0%83amp;fromid=8057658amp;fr=aladdin”。用戶將該URL拷貝到URL利器界面的“URL編輯”框中，點(diǎn)擊“生成二維碼”按鈕，界面中將生成圖6所示二維碼。點(diǎn)擊“打印二維碼”按鈕，微型打印機(jī)即可將二維碼打印出來(lái)。撕開(kāi)二維碼背后的背膠就可將其粘貼在書(shū)上對(duì)應(yīng)的位置，粘貼效果如圖7所示。下次看書(shū)時(shí)直接掃碼，就可以查看對(duì)應(yīng)的電子資源，實(shí)現(xiàn)書(shū)本知識(shí)點(diǎn)的拓展延伸。

對(duì)于物理、化學(xué)、生物這些理科實(shí)驗(yàn)視頻，筆記系統(tǒng)也能很好地將其記在書(shū)上，如圖8所示。

3.3 "云錄音功能測(cè)試

用戶點(diǎn)擊云錄音界面的“開(kāi)始”錄音按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始錄音，錄音數(shù)據(jù)文件將保留在云平臺(tái)上。點(diǎn)擊“暫?！变浺舭粹o，將結(jié)束錄音，存放錄音的地址鏈接將生成對(duì)應(yīng)的二維碼并且顯示在界面中，如圖9所示。點(diǎn)擊“打印二維碼”，微型打印機(jī)將打印出這個(gè)二維碼。將二維碼貼在書(shū)上的《清平調(diào)詞》的右邊，這樣當(dāng)用手機(jī)上自帶的二維碼掃描工具去掃描這個(gè)二維碼時(shí)，就可以調(diào)出存放在云端的錄音，點(diǎn)擊播放即可再現(xiàn)錄制的語(yǔ)音。

3.4 "拍照識(shí)文功能測(cè)試

用戶點(diǎn)擊拍照識(shí)文界面的“拍照識(shí)文”按鈕，打開(kāi)攝像頭，對(duì)著書(shū)本的相關(guān)內(nèi)容選擇拍照，點(diǎn)擊確認(rèn)后，文本識(shí)別將呈現(xiàn)在拍照識(shí)文界面中的文本編輯框中，如圖10所示。對(duì)文本進(jìn)行修正后，點(diǎn)擊“打印文本”，微型打印機(jī)將打印出這些內(nèi)容，用戶可以貼在相關(guān)筆記本上。

4 "系統(tǒng)測(cè)評(píng)結(jié)果分析

通過(guò)深入分析人們?cè)谧x書(shū)、上課以及記筆記過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題，利用編程技術(shù)將文字、圖片、視頻、音頻轉(zhuǎn)化為二維碼信息，并通過(guò)微型打印機(jī)打印出來(lái)，貼在書(shū)本或者筆記本的適當(dāng)位置，再利用手機(jī)訪問(wèn)這些二維碼實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息的訪問(wèn)。這種奇思妙想的創(chuàng)新方案實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)紙張、現(xiàn)代電子設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)信息之間的相互串聯(lián)，使得傳統(tǒng)媒體和現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，主要?jiǎng)?chuàng)新體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

4.1 "電紙交互

筆記系統(tǒng)可以將各種電子資源生成對(duì)應(yīng)的二維碼，便攜式微型打印機(jī)可以隨時(shí)隨地打印帶有背膠的二維碼，用戶僅需貼在紙質(zhì)書(shū)本或筆記本上即可將傳統(tǒng)的紙質(zhì)書(shū)本擴(kuò)展升級(jí)為電紙合一的多媒體書(shū)本。在學(xué)習(xí)物理、化學(xué)課本知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)可以掃碼觀看對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)視頻，使知識(shí)點(diǎn)的理解變得更加容易。

4.2 "云端錄音

云錄音功能實(shí)現(xiàn)教師課堂講解知識(shí)點(diǎn)語(yǔ)音的云端存儲(chǔ)，完美解決了課堂上由于教師講太快而導(dǎo)致學(xué)生手寫(xiě)記錄跟不上的難題。而且語(yǔ)音以二維碼作為載體貼在書(shū)上相應(yīng)的位置，下次看書(shū)的時(shí)候忘了教師當(dāng)時(shí)怎么講的，直接掃碼就可以重現(xiàn)教師講解的聲音，使知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)變得更加方便。

4.3 "拍照識(shí)文

拍照識(shí)文功能可以快速將書(shū)本上的文字變?yōu)榭删庉嫷碾娮游谋荆ㄟ^(guò)與便攜式打印機(jī)的配合可以快速完成名言警句的摘抄。學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)很重，對(duì)平時(shí)考試、作業(yè)錯(cuò)題的整理也是一項(xiàng)重要任務(wù)。利用拍照識(shí)文功能，學(xué)生無(wú)須耗費(fèi)大量時(shí)間手動(dòng)抄寫(xiě)、整理錯(cuò)題本，直接通過(guò)筆記系統(tǒng)APP即可逐個(gè)打印錯(cuò)題，使易錯(cuò)點(diǎn)的整理變得更加快捷。

5 "結(jié)論與展望

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款可以實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)資源和電子資源信息交互的智能筆記APP，通過(guò)與便攜式打印機(jī)的配合，使得紛繁雜亂的互聯(lián)網(wǎng)多媒體內(nèi)容可以有序地整合到傳統(tǒng)紙質(zhì)書(shū)本上。作品可以幫助用戶快捷、方便地完成學(xué)習(xí)、工作中的筆記記錄任務(wù)，因此具有廣大的用戶市場(chǎng)空間。同時(shí)，由于筆記系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備僅需一臺(tái)市場(chǎng)價(jià)格200多元的微型打印機(jī)，因此具有成本低的市場(chǎng)推廣優(yōu)勢(shì)，易于向?qū)W生群體大規(guī)模推廣應(yīng)用。此外，本文所設(shè)計(jì)的筆記系統(tǒng)具有較好的功能拓展性，相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)用戶的需求進(jìn)一步完善擴(kuò)充，從而使筆記記錄的過(guò)程更加方便快捷，以達(dá)到提高人們學(xué)習(xí)、工作效率的目的。

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