Устройство преобразования сигналов для тактильного восприятия информации

 

Изобретение относится к тренажерам и предназначается для выработки квазиречевого рефлекса в виде способности оператора воспринимать зна- jTll (Л N) Й/г;;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А2 (5D 4 С 09 В 21/00 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

h4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1148039 (21) 4007524/24-24 (22) 27.11.85 (46) 23.12.87. Бюл. N9 47 (75) Ю.Г.Мягков (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1148039, кл. G 09 В 21/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГHAJI0B ДЛЯ ТАКТИЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к тренажерам и предназначается для выработки квазиречевого рефлекса в виде способности оператора воспринимать зна

1361607

20

30 ки алфавита и цифры в координатноматричном вибротактильном коде без привлечения зрения, например в каналах обратной связи оператора с пультом, прп бесклавишном вводе символов и в устройствах. для реабилитации больных,. например слепых или глухих.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения выработки координатновибротактильного рефлекса у оператора без привлечения зрения, Для этого устройство по авт.св. Р 1148039 выполнено в виде тренажера, в который дополнительно введены узел 3 1 формирования слога,.который входами соединен с выходами узла 28 памяти ко-. да длительности, его служебные входы соединены с выходами генератора 34, Изобретение относится к устройствам для тактильного восприятия информации координатно-вибротактильным кодом, снимаемой, например, с навигационных пультов судов, а также тренажеров навигационных комплексов (НК) и предназначено в качестве тренажера для выработки квазиречевого рефлекса, который позволяет опера, —, 1 тору навигационного комплекса воспринимать символы, эквивалентные знакам алфавита, без привлечения зрения, и является усовершенствованием устройства по авт.св. N - 1148039.

Цель изобретения — расширение- области применения устройства эа счет формирования сигналов для выработки координатно-вибротактильного.рефлекса оператора, например, навигационного комплекса без привлечения зрения.

На фиг,1 приведена структурная схема устройства.; на фиг.2 — схемы узла формирования слогаи узла предьявления вербальных стимулов;на фиг.3— структурная схема узла памяти кода длительности; на фиг,4 — структурная схема узла формирования сигналов; на фиг.5 — структурная схема узла формирования кодов; на фиг.6 — структурная схема коммутатора; на фиг ° 7 и узел предъявления вербальных стимулов, составленный, например, из цифрового синтезатора речи, усилителя и электроакустического преобразователя. Устройство повышает скорость считывания кодов символов текущего слова и совмещает по времени тактильное и вербальное предъявление символов информации. Устройство позволяет обеспечить при тактильном восприятии символов .вербальное сложное сопровождение информации в "безмашинном варианте, исключить сложную систему памяти лексического материала, обеспечить четкое деление символов на гласные и согласные и формирование слога с учетом элементов просодики, т.е. ударения, паузы и т.п.1 з.п. ф-JIbl 1 0 HJI схема блока управления;на фиг.8 структурная схема формирователя импульсов; на фиг,9 — структурная схема буферного накопителя; на фиг,10— структурная схема цифрового синтеза- тора речи.

Устройство содержит блок 1. формирования цифровых тактильных символов, блок 2 формирования управляющего воздействия, блок 3 формирования кодовых сигналов тактильного воздействия, узел 4 логических совпадений, входами 5 связанный с выходами 6 дешифратора 7, блок 8 распределения сигналов, входы 9 узлов 4 соединены через элемент 10 задержки с выходом 11 блока 3, который соединен с соответствующим выходом узла 12 формировация сигналов. Устройство также содержит узел 13 ключей, предусилитель

14. Влок 2 соединен с сигнальным выходом 15 узла 12. Устройство содержит также датчики 16 и 17 -цифровых тактильных символов, элемент ИЛИ 18» усилитель 19, узел 20 памяти, делитель 21 частоты, причем выход уси-. лителя 19 по шине 22 подключен к входам узла 20 памяти, элементы И 23, ключи 24 и 25, связанные выходами-с блоками 26 датчиков (тактильной чувствительности) буквенных символов, 1361607 входом 27 узел 12 подключен к выходу узла 20.

Блок 3 содержит узел 12, узел 28 памяти кода длительности (стимулов)

5 узел 29 регистрации межсимвольных интервалов и узел 30 формирования ко— дов. Блок 1 содержит узел 4 логических совпадений и узел 13 ключей.

Блок 2 содержит элемент 18, усилитель 10

19, узел 20 и делитель 21.

Кроме того, устройство содержит узел 31 формирования слога, который входами 32 соединен с выходами 33 узла 28 памяти, его служебные входы соединены с выходами по опорной частоте Е и импульсам синхронизации генератора 34. К выходам 35-38 узла 31 подключен узел 39 предъявления вербальных стимулов, составленный из цифрового синтезатора 40 речи (фиг.2) усилителя 41 и электроакустнческого преобразователя 42. Узел 31 содержит формирователь 43 импульсов, коммутатор 44, дешифратор 45, распределитель 46 импульсов и буферный накопитель 47, соединенный входами 48 и 49 с выходами коммутатора 44, входами 50 и 51 соединенного с соответствующими выходами формирователя 43, выходы 52-54 которого соединены с соответствующими входами 55-57 буферного накопителя 47, соединенного с выходами 35-37 узла 31.

Распределитель 46 соединен служебными входами с источниками питания, с шиной опорной частоты и синхронизации, с входами 58 обратной связи.

Выходы распределителя 46 соединены с выходами 59 узла 31, выходы 60—

4Р с сигнальными выходами узла 31, а другие выходы подключены к клеммам питания блоков и устройств тренажера.

Узел 28 (фиг.3) имеет регистр 61 для приема текущего символа в виде 45

8-разрядного стандартного кода (в

КОИ-8), регистр 62 для приема кода длительности текущего символа в режиме диалога, буферный регистр 63, ячейки 64 памяти, элемент И-HE 65, 50 шину 33 выдачи кода символа, шину 66 переключения режима, регистры 67 и

68 памяти длительности гласного и согласного символов, первую и вторую группы элементов И 69 и 70, первый

71 и второй 72 элементы И, инвертор 73 и шину 74 признака. Потенциальный сигнал высокого уровня "Лог.1" соответствует гласным, а низкого уровуровня "lIor.0" соответственно согласным. Информационные входы регистров

67 и 68 соединены через коммутатор (не показано) с выходами 59 узла 31 (фиг.2).

Узел 12 (фиг.4) имеет счетчик 75 кодов, триггер 76, делитель 77 частоты, элементы ИЛИ 78, сигнальный выход 15, первый 79 и второй 80 элементы И-НЕ, пусковой вход 81, элемент 82 задержки, шину 83 выдачи сигнала Готовностьн во внешнее устройство или на входы 58 узла 3 1 в режиме работы с инструктором или во время самоподготовки, второй пусковой вход 84, элемент ИЛИ 85, шину 86 опорной частоты, управляющий 87 и информационные 88 и 27 входы.

Узел 30 (фиг.5) содержит счетчик

89, коммутатор 90, счетный вход 91, I шину 92 выдачи сигнала "Готовность",элемент 93 задержки, выходы 94-96 и элемент И-НЕ 97..

Блок 8 (фиг. 1) имеет дополнительно установленные первый 98 и второй

99 элементы ИЛИ для выработки обобщенного сигнала гласного символа, входы которых подключены к выходам элементов И 23, установленных в электрическую цепь только гласных символов, а выходы элементов ИЛИ 98 и 99 соединены с шиной 74 признака.

Узел 29 выполнен на элементах памяти.

Коммутатор 44 (фиг.2 и 6) составлен, например, из двух групп элементов И 100 и 101 соответственно 8-ми разрядами кода символа с входами

102-105.

Распределитель 46 (фиг.7) содержит клавишное устройство 106 ввода буквенно-цифровых символов, входы и выходы которого соответственно соединены с входами 58 обратной связи (фиг.2) и выходами 59 и 60 узла 31, узел управления семисегментным индикатором, составленный из регистра

108 данных, входы которого соединены с входами 32 узла 3 1, а выходы — с входами дешифратора 109 преобразователя кода символа в семисегментный, выходы которого через усилители

110 соединены с входами индикатора 107.

В состав распределителя 46 входит пульт 111, соединенный входами с источником питания (не показан), а выходами 112 с клеммами 113 питания

1361607 блоков и устройств тренажера и генератора 34, с сигнальными выходами

60 узла 3 1; к которым подсоединены выходы 114 и 115 пульта 111. Входы и

5 выходы распределителя 46 с помощью разъема (не показан) могут быть подключены к входам тренажера (фиг.1), например, в режиме обучения с инструктором, самоподготовки и пр,. 10

Формирователь 43 (фиг,8) составлен из первого 116 и группы вторых

117 и 118 элементов задержки, регистра 119, соединенного с входами 32 15 узла 31 (фиг.2), а выходами с адресными входами дешифратора 120 символов (ГС и СС), первый выход которого (по сигналу ГС) через первый формирователь 121 одиночного импульса со- 20 единен с выходом 122, а второй (по сигналу СС) соединен через второй формирователь 123 одиночного импульса с вторым выходом 124 формирователя 43. Кроме того, выходы формирователей 121 и 123 соединены через эле мент ИЛИ 125 с входом элемента 116 .задержки, выход которого соединен с шиной 52 сигнала "Символ", а третий выход 126 дешифратора 120 по при- д0 знаку Интервал" соединен с шиной

53 сигнала "1-й строб паузы" и через группу параллельно соединенных элементов 117 и 118 с шиной 54 выдачи последовательности стробов "Пауза".

Выходы 122 и 124 формирователя 43 (фиг.2) соединены с соответствующими входами 5 1 коммутатора 44 (фиг.2) .

Формирователь 43 имеет синхронизирующий вход 127г 40

Накопитель 47 (фиг.9) имеет узел

128 памяти, ячейки 129 и 130 которого соединены входами 131 и 132 и выходами 133 и 134 с шинами 48, 49 и 45

35, 36 отдельно гласных и отдельно согласных символов, узел 135 записи, составленный из дешифратора 136, первого коммутатора 137, формирователя

138 стробов, второго коммутатора 139,. 50 первого 140 и второг о 141. элементов задержки, узел 142 формирования строки, который имеет первый 143 и второй 144 триггеры. Первый счетчик 145, третий коммутатор 146, первый 147 и второй 148 элементы ИЛИ,.а также узел

149 ординаты записи, который состоит из второго счетчика 150, третьего

151 и четвертого 152 элементов ИЛИ,. и шины 153 строб а "Запис ь" и 154 ."Длина строки".

Цифровой синтезатор 40 речи (фиг.2 и 10) содержит дискретный возбудитель 155, первый мультиплексор

156 первый регистр 157 сдвига параллельного кода, первый 158 и второй

159 блоки вычисления скалярного произведения, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 160, счетчик 161 адреса, источник 162 кодов управляющих сигналов, генератор 163 тактовых сигналов, второй мультиплексор 164, второй регистр 165 сдвига параллельного кода, третий 166 и четвертый 167 блоки вычисления скалярного произведения, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 168, шины 169-171, вход

172 и выход 173.

Тренажер позволяет готовить операторов к тактильному восприятию информации с речевым сопровождением тактильного слога в следующих режимах восприятия символов переменной длительности: слога из гласных с участием инструктора и самостоятельно; слога из гласных и согласных с участием инструктора и самостоятельно;. информации от внешнего источника; цифровых тактильных символов (ЦТС) с участием инструктора и без него; цифро-буквенной информации без вербального сопровождения.

Следующим этапом является восприятие информации стандартной длительности, установленной по осредненным речевым символам (РС) и записанной в память.

Блок 1 предназначен для формирования координаты ЦТС по сигналу, поступающему с выхода дешифратора 7, и импульсной последовательности, поступающей с выхода узла 12 через предусилитель 14 и блок 2 для управления работой датчиков 16 и 17, с равной для всех длительностью по дан-. ным узла 20.

Блок 2 предназначен для выработки обобщенного сигнала, группируемого по сигналам, поступающим с выходов узлов 4- с помощью элемента ИЛИ

18, его усиления и формирования в виде строба считывания, а также записи, хранения и выдачи кода длительности ЦТС, различаемого оператором как по координате вибрбстимулов, так и по частоте, отличной от симво1361607

55 лов-эквивалентов речевых сигналов (РС) .

Блок 3 предназначен для формирования кодовых сигналов тактильного воздействия, которое делится на ряд операций, реализуемых аппаратурно за счет синхронизации преобразований сигналов в отдельных узлах, и их логической взаимосвязи, функции при этом распределены. следуюшим образом..

Узел 28 (фиг.3) предназначен для длительного хранения кодов-эквивалентов длительности символов в ячейках 64, выполненных из интегральных микросхем ПЗУ на 32 восьмиразрядных слова. Резерв памяти может быть использован в дальнейшем при наращивании символики. Указанные микросхемы содержат дешифратор адреса ячеек памяти, в которые записаны коды интервала времени предъявления текущего символа.

Узел 28 служит для записи кода текущего символа в регистр 61, выдачи адреса символа для опроса ячеек 64, дешифратора 7, узла 29 и узла 31 формирования слога, предварительной

1 записи с пульта 111 (фиг. 7) кодов, эквивалентных длительности символов, в регистры 67 и 68 памяти длительности Т гласного и Т согласного символов и их считывания, приема признака гласного по шине 74, формируемого элементами ИЛИ 98 и 99 в .блоке 8.

Узел 28 автоматически включает основной канал обмена с помощью элемента И-НЕ 65, блокирующего синхровход регистра 63 при низком уровне сигнала на первом входе в режиме обучения, а при опросе ячеек памяти и наличии на шине 66 разрешающего сигнала выдает с выходов ячеек 64 код установленной стандартной длительности на входы буферного регистра 63 и после этого выдает код в узел 12, Б режиме диалога с другим оператором обеспечивается запись кода адреса текущего символа в регистр 61, а его дополнительной части — кода длительности в регистр 62 с последующей выдачей в узел 12. Регистры 61-63

8-разрядные, а регистры 67 и 68 могут быть 4-разрядными.

Узел 12 (фиг.4) предназначен для отсчета межсимвольных интервалов совместно с узлами 29 и 30, для записи в

40 счетчик 75 кодов, эквивалентных длительности текущего символа, и отсчета соответствующего им количества импульсов, а также выдачи сигнала "Готовность" по окончании формирования пачки импульсов и сброса в ноль схемы.

Узел 29 предусмотрен для записи, хранения и выдачи кодов межсимвольных интервалов и может быть выполнен из ячеек памяти, адресные входы которых опрашивают кодом текущего символа.

Узел 30 (фиг.5) предназначен для синхронизации работы элементов отдельных узлов при обмене с устройством 106 (фиг.7) ввода буквенно-цифровых символов или внешним устройством путем формирования и выдачи сигнала, утверждающего готовность узла

28 к приему следующего символа, выдачи синхроимпульсов для опроса ячеек

64 и регистров 67 и 68, импульса записи кода в регистр 63, а также импульса для записи кода межсимвольного интервала в счетчик 89, регистры 108 (фиг.7) и 119 (фиг.8)..

Блок 8 служит для дешифрации адреса ключа узла 13, ключей 24 и 25 включения электрической цепи прохождения пачки импульсов на вход соответствующего датчика 16 или 17 или блока 26, а также для усиления импульсов в последовательности сигнала..

Узел 31 предназначен для упорядочения и временной организации следования цифровых кодов от источника на вход узла 39 с целью согласования тактильной и вербальной стимуляции, при этом функции распределены следующим образом.

Формирователь 43 предназначен для дешифрации кода текущего символа и выработки управляющих сигналов синхронизации записи текущих символов, формирования слога и перезаписи информации на раздельные входы цифрового синтезатора 40 речи,. сохраняя очередность поступления символов на входы 32.

Коммутатор 44 осуществлят распределение символов по входам 48 и 49 буферного накопителя 47 в соответствии с управляющими сигналами на входах 51.

Дешифратор 45 служит для распознавания символа Ударение" и выдачи сигнала высокого уровня Лог.1" на выход узла 31.

1361607

С помощью распределителя 46 осуществляют включение питания на отдельные узлы, блоки и устройства тренажера; выдачу сигналов Пуск" на соответствующий вход 81 узла 12; изменение длительности символов. и режимов работы; ввод в блок 3 кодов буквенно-цифровых символов; контроль подачи питания на входы отдельных узлов по световому табло пульта 111 (не показано); визуальный контроль (только для инструктора) о точности набора символов с помощью съемного индикатора 107 (фиг,7); преобразование кода символа в семисегментный и усиления сигналов.

Буферный накопитель 47 предназначен для приема и записи кодов текущих символов в ячейки 129 и 130 в соответствии с адресом, вырабатываемым схемой управления записи-считывания данных в накопитель, выборки ячеек памяти после прихода первого и последующих стробов "Пауза" и выдачи данных в цифровой синтезатор 40 речи в сопровождении стробов "Запись".

Цифровой синтезатор 40 речи предназначен для выработки аналога PC путем формирования кодов, соответствующих тональному — гласному или шумовому — согласному сигналу, на входе путем последовательного осуществления коммутации кодовых комбинаций по тактовым импульсам; сдвига параллельного кода по всей разрядной сетке, вычисления скалярных произведений и накопления суммы произведе- ний кодов отсчетов сигнала возбуждения и отсчетов откликов цифровых фильтров, поступающих из постоянного запоминающего устройства, выработки адреса отклика и отсчета отклика, выработки коэффициентов ортогонального разложения квадратного корня из огибающей кратковременного спектра

PC в виде управляющих сигналов, поступающих для вычисления скалярного произведения, получения в конце временной базы синтеза отсчетов РС; цифроаналогового преобразования отсчетов PC и синхронизации по времени всего цикла преобразований.

Перечисленные функции осуществляются элементами и блоками синтезатора. Усилитель предназначен для акустического усиления звучания ударнЫх слогов. Датчик предназначен для акустического воспроизведения PC. т

Устройство работает следующим образом.

Подготовка оператора к работе на тренажере начинается с ознакомления с устройством и методикой, разъяснения координатно-вибротактильного кода при восприятии символов и соответствия координат стимуляции поверхности пальцев рук тому или иному символу (знаку). Оператора обучают основным приемам работы на клавиатуре устройства ввода буквенно-цифровых символов, которая может быть выполнена рефлексной, а также знакомят с методикой формирования слогов и техникой параллельного тактильного и вербального восприятия стимулов, Предварительно инструктор с пуль20 та 111 (фиг.7) записывает в регистры 67 и 68 (фиг.3) длительность гласных и согласных символов в виде обобщенных параметров Т„ и Т соответственно среднему темпу произношения PC

25 в диапазоне от 1000 до 20 мс.

Затем оператор устанавливает на пальцы рук датчики тактильной чувствительности в соответствии с принятым порядком их расположения.

Рассмотрим работу блока 3 формирования кодовых сигналов тактильного воздействия (фиг.3 и 4). В исходном состоянии триггер 76, счетчики 75 и 89 и коммутатор 90 установлены в ноль единичным уровнем сигнала на

R-входах. Импульсы опорной частоты с входа 86 не проходят на вход делителя 77, так как на втором входе элемента И-НЕ 79 низкий уровень сигнала

40 с выхода триггера 76, В этом режиме основной канал (ячейки 64 и регистр 63) блокирован элементом И-НЕ 65 (фиг,3), на первом входе которого сигнал низкого уровня, 45 а в регистр 62 информация не заносится.

Вывод информации из накопителя узла 28 начинают подачей сигнала высокого уровня - "Лог,1" на вход 81 с пульта 111 по шине "Пуск" в момент времени t<, чем осуществляется запуск узла 12 (фиг.4) ° Сигнал "Лог.1" с выхода элемента ИЛИ 85 поступает на установочный вход триггера 76.

Потенциальный сигнал cего выхода открывает элемент И-НЕ 79. С этого времени тактовые импульсы поступают от генератора 34 (фиг.2) через делитель 77 на вход счетчика 75 и шину

1361607

83 сигнала "Готовность" во внешнее устройство (в данном случае †.на вход устройства 106 ввода буквенно-цифровых символов). Первый .импульс проходит, 5 на выход счетчика 75 и открывает элемент И-НЕ 80. Последующий импульс с выхода делителя 77 проходит на выход элемента И-НЕ 80, устанавливает счетчик 75 в ноль, сбрасывает триггер 10

76, запускает элемент 82, который формирует первый интервал в пределах

1-3 мс.. Одновременно этот же импульс с выхода 83 поступает в устройство

106 в виде сигнала "Готовность", а ,также на счетный вход 91 узла 30 фор— мирования кодов (фиг.5).

Так как счетчик 89 находится в обнуленном состоянии, то этот же импульс проходит на его выход и на шину

92, подтверждая готовность узла 28 к приему текущего символа из устройства 106.

При нажатии оператором на соответствующую клавишу (сначала изучают, 25 восприятие гласных символов) в ответ на запрос устройство 106 выдает код текущего символа и соответствующий сигнал записи на входы регистра 61 (фиг.3). Далее адресом опрашивают gp ячейки 64 и по выходам 33 дешифратор

7, входы узла 29 регистрации межсимвольных интервалов и входы 32 узла

31 формирования слога. Так как тактильное предъявление а åêóùåão сим35 вола несколько опережает вербальное, то рассмотрим дальнейший ход преобразования сигнала.

Появление импульсов на выходах

15 узла 12 и 94 с периодом Тр обеспе- 4О чивается за счет внутренней синхронизации узла 12 по цепи обратной связи, включающей элементы 82 и 85,триггер 76, элемент 79, делитель 77 и элемент 80.

Импульсная последовательность, сформированная в узле 12, поступает в блок 8 (фиг. 1) с выхода 15 и через усилитель 14 на сигнальный вход ключа 24 (25), причем управляющие входы элементов И 23 подключены через элемент 10 к управляющему выходу 87 у.зла 12. Это позволяет осуществить временной сдвиг момента предьявления символа на необходимый период задержки, связанный с согласованием тактильного и вербального стимулов .

С выхода ключа 24 (25) пачка импульсов поступает на вход датчика

Ъ тактильной чувствительности блока26 (фиг.1), координата размещения которого на пальцах руки соответствует алфавиту вибротактильного кода;.

Предъявление каждого гласного символа закрепляется в памяти оператора через некоторый период времени.- 3aтем.приступают к формированию слога из согласного и Гласного символов. ;Отличие заключается в том,. что на

Il It

Одновременно сигнал Лог.1 с одного из выходов дешифратора 7 проходит через элемент И 23 на вход соответствующего ключа 24 (25), подготавливая этим электрическую линию канала стимуляции с помощью датчиков 26 тактильной чувствительности буквенных символов, и на вход соответствующего элемента ИЛИ 98 или 99, с выхода которого поступает по шине 74 на вход узла 28 обобщенный сигнал

"Лог.1", соответствующий гласному символу.

С приходом очередного синхроимпульса он проходит на выход элемента

И 71 (фиг.3), на входы элементов И

69 и вход инвертора 73.

В этот момент времени информация регистра 67 в виде кода длительности устанавливается по входам счетчика 75, который работает на вычитание, и при его обнулении завершается период формирования соответствующего ГТС и очередного сигнала "

"Готовность". Однако без подтверждения сигнала Готовность" узлом 30 код последующего гласного символа устройством 106 не выставляется.

Одновременно с приходом на вход

91 узла 30 очередного импульса с выхода 83 узла 12 (фиг.4) он коммутирует коммутатор 90, и с его выходов 94-96 со сдвигом, обеспечиваемым. элементом 93, поступают на входы ячеек 64 импульсы записи-считывания.

Таким образом, период времени,. необходимый для опроса ячеек 64 и перезаписи кодов длительности в счетчики 75 и 89, совмещен по времени с межсимвольным интервалом. При обнулении счетчика очередной импульс с выхода 83 узла 12 проходит на выход счетчика 89, сбрасывает его и коммутатор 90 в ноль, проходит на выход 92 узла 30 и подтверждает сигнал готовности.

14

1361607

13 входе 74 узла 28 в этом случае.присутствует сигнал "Лог.0", следовательно, на выходе инвертора 73 присутствует "Лог,1", которой открывается по входу элемент И 72 и в момент прихода очередного синхроимпульса считывается код с выходов регистра

68, который соответствует длительности согласного символа ° . 10

Рассмотрим последовательность вербальной стимуляции.. Код символа по входам 32 узла 3 1 поступает на входы регистра 119 (фиг,8) формирователя

43, с приходом синхроимпульса по вхо- 15 ду 127 осуществляется запись данных, которые с входов проходят на выходы регистра 119 и далее на входы дешифратора 120. В первом режиме слог составляют иэ 2-3 одинаковых согласных 20 символов, следовательно, с первого

Выхода дешифратора 120 сигнал-признака запускает формирователь 121,. который вырабатывает короткий импульс, Этим импульсом по входу 51 коммутато- 25 ра 44 разрешается прохождение информации с входов 105 на входы 48 накопителя 47 (фиг.6) . Одновременно с выхода формирователя 121 импульс-проходит через элемент ИЛИ 125 на вход элемента 116 и через период задержки, необходимый для установки данных в ячейки 129 (фиг.9), с выхода 52 по шине сигнала "Символ" на вход 55 на-. копителя 47 приходит строб запуска 35 схемы записи,,который проходит через элемент ИЛИ 147 и устанавливает триггер 143.

Сигналом разрешения, который приходит с выхода триггера 143, откры- 40 вается канал следования синхроимпульса с входа на выход дешифратора 136.

Первым импульсом, который проходит на его выход, запускается формирователь 138,формируется перВый адрес,пО 45 которому с приходом строба выборки осуществляется запись каждого бита в ячейки 129, так как на инверсном выходе триггера 144 присутствует сигнал

ВысОкОГО урОВня ЛОГе1, пО кОторОму50 разрешается запись Данных. Таким образом, с приходом каждого синхроимпульса изменяется верхний адрес ячейки 129, а с выхода элемента 140 приходит строб выборки на входы ячеек 129.

Длина строки записи данных в ячейки 129 формируется счетчиком 145, .и в момент записи всех битов кода символа с выхода его старшего разряда приходит импульс переполнения, которым триггер 143 устанавливается в ноль, сбрасываются в ноль счетчик

145 и коммутатор 137,. а счетчик 150 увеличивает свое состояние на единицу, изменяя соответственно нижний адрес ячеек 129 и 130 и подготавливая, таким образом, схему к записи кода следующего символа в рассмотренной последовательности. Следование синхроимпульсов на выход дешифратора 136 прекращается. Импульсом, который приходит с выхода элемента 141 на вход триггера 144,подтверждается режим записи информации в накопитель 47..

После установки по входам D яче-, ек 129 и 130 кода последующего символа на вход 55 поступает следующий строб "Символ" и цикл записи битов в ячейки 129 повторяется до прихода на вход 56 первого строба "Пауза". который поступает с выхода 126 дешифратора 120 на выход 53 формирователя

43 и одновременно запускает группу элементов 1.17 и 118..

Первый строб проходит через элемент ИЛИ 148 на установочный вход триггера 144, который изменяет режим накопителя на считывание информации из ячеек 129 и 130, так как íà его обратном выходе появляется "Лог.0", одновременно сигналом высокого уровня — "Лог.1." с прямого выхода триггера 144 переключаются входы коммутатора 139 и подготавливается поступление стробов на вход D дешифратора 136.

После завершения подготовки схемы накопителя 47 и- обнуления счетчика

150 на один из входов 54 поступает последующий строб "Пауза", который через элементы ИЛИ 147 и 151 устанавливает триггер 143, чем осуществляется запуск схемы считывания данных в ускоренном на два порядка темпе, причем после завершения считывания битов первого символа поступает последующий строб Пауза 1, который возобновляет цикл выборки и подтверждает режим считывания через элементы ИЛИ 148 и 151. Ускоренная выборка данных из ячейки 129 (130) осуществляется в рассмотренной последовательности, причем порядок считыва-.

lf 11 ния данных не опрокидывается, а начинается в порядке поступления, 16

1361607

15 т.е. с младших адресов. Через период, необходимый для ускоренного считывания предельного количества символов, с выхода элемента 14 1 посту5 гает последовательность стробов Запись", первым из них триггер,144 устанавливается в ноль, но с приходом последующих стробов, количество которых определяет состав слога, схема восстанавливается в режим считывания.

Количество стробов берется из расчета необходимой длины слога. Следовательно, по окончании выборки схема возвращается в режим записи автоматически.

В исходном состоянии триггеров

143 и 144 коммутатор 139 устанавливается в первоначальное состояние, так как íà его управляющем входе "Лог.О

Дешифратор 136 перекрывает канал следования синхроимпульсов на выход

"1", так как на входе разрешения также "JIor.О", сигналом высокого уровня с обратного выхода триггера 144 по 25 входам ячеек 129 и 130. Схема накопителя 47 подготовлена к записи информации.

Считываемый код гласного символа поступает по первому выходу 35 на соответствующий вход цифрового синтезатора 40 речи в сопровождении стробов "Запись", которые поступают по выходу 37 на дополнительный вход синтезатора 40. Код гласных поступает на один из входов дискретного воз35 будителя 155 в виде сигналов основного тона (ОТ). !

В результате цифрового синтеза с выходов ЦАП 168 через усилитель 41 на 40 вход преобразователя 42 поступает сигнал, который воспроизводит гласный PC с соответствующим акцентом (ударением), который "фильтруется" дешифратором 45.

Цифровой синтезатор речи 40 (фиг.2 и 10) работает следующим образом. Код ОТ, соответствующий гласному символу управляет работой возбудителя 155 по входу 35 синтезатора

40, На выходе дискретного возбудителя 155,формируются коды, соответствующие тональному (шумовому) сигналу возбуждения (если приходит код согласного). Кодовые комбинации с выхода дискретного возбудителя 155 поступают на вход мультиплексора 156, управляемого сигналами с выхода генератора 163. Кодовые комбинации с выхода мультиплексора 156 поступают на вход регистра 157 параллельного кода и под действием импульсов с выхода генератора 163 продвигаются по всей разрядной сетке регистра 157. Длина регистра 157 определяется количеством отсчетов каждого из откликов цифровых фильтров, хранящихся в ПЗУ 160.

Сдвиг кодовых комбинаций в регистре

157 осуществляется циклически через мультиплексор 156 до момента приеманового кода символа и, соответственно, сигнала возбуждения с выхода дискретного возбудителя 155.

Коды с выхода регистра 157 поступают в блок 158, в котором осуществляется накопление суммы произведений двоичных кодов отсчетов сигнала возбуждения и отсчетов откликов цифровых фильтров, поступающих из ПЗУ 160..

Адресация ПЗУ 160 осуществляется по выходам счетчика 161, который определяет адрес отклика и адрес отсчета в отклике. Двоичный код с выхода блока 158 поступает в качестве первого сомножителя на блок 159, в котором накапливается сумма произведений первого сомножителя на двоичные коды, поступающие с выхода источника 162.

В качестве управляющих сигналов в цифровом синтезаторе 40 речи используются коэффициенты ортогональ-. ного разложения квадратного корня из огибающей кратковременного спектра PC. Извлечение квадратного корня из огибающей кратковременного спектра PC по характеру нелинейного преобразования близко к логарифмированию огибающей спектра, что позволяет уменьшить ошибки-синтеза спектральных составляющих с малыми уровнями и за счет этого повысить качество синтезированного слога.

Кодовые комбинации с выхода блока 159 поступает на вход мультиплексора 164, управляемого сигналами с выхода генератора 163. Коды с выхода мультиплексора 164 поступают ыа вход регистра 165 и под действием импульсов с выхода генератора 163 продвигаются по всей разрядной сетке регистра 165, длина которого равна длине регистра 157. Сдвиг кодовых комбинаций в регистре 165 осуществляется циклически через мультиплексор

164 до момента приема нового значе17

1361607

18.ния скалярного. произведения с выхода блока 159.

Двоичные коды с выхода регистра

165 поступают в блок 166, в котором осуществляется накопление. суммы про-

5 изведения двоичных кодов с выхода регистра 165 и отсчетов откликов. цифровых фильтров, поступаюших иэ ПЗУ

160 на вход блока 166. Кодовые ком- 10 бинации с выхода блока 166 поступают в качестве первого сомножителя на входы блока 167, в котором накапливается сумма произведений первого сомножителя. на двоичные коды, поступающие с выхода источника 162.

На выходе блока 167.в конце временной базы синтеза образуются отсчеты PC которые поступают на вход

IJjGI 168, спектр сигналов на выходе которого равен спектру исходного речевого сигнала. Далее с выхода 173 спектр сигналов через усилитель 41 (фиг.2) поступает на вход преобразователя 42, с помощью которого воспроизводится спектр частот РС, Соответствующий акцент — ударение фильтруется дешифратором 45 (акцентором), который по выходу 38 управляет интенсивностью сигналов на входе преобразователя 42, После многократного предъявления гласного тактильного символа (ГТС) и его вербального эквивалента в виде РС вЂ” слога из 2-3 гласных фонем оператор овладевает навыком распозна35 вания ГТС по координате вибростимуляции и возбуждения механорецепторов участка каждой поверхности того или иного пальца обеих рук, прилегаемого к датчику тактильной чувствительности.

Постепенно длительность ГТС и соответствующих им PC уменьшают и в состав слога вводят те или иные со- 45 гласные тактильные символы (СТС),,соответственно "тактильному букварю".

При поступлении в узел 31 кода

СТС коммутатор 44 (фиг.2) по сигналу

:на входе 51 подключает соответствен но входы 49 накопителя 47 к входам 105 (фиг.6). Это обеспечивает раздельную запись кодов СТС и ГТС в накопитель 47 в той последовательности которая определена позицией 55 символа в слоге ° С приходом первого и последующих стробов "Пауза" из ячеек 129 и 130 осуществляется параллельная вйборка кодов по обеим кана- лам в порядке в эзрастания адреса, и код каждого символа поступает по выходам 35 и 36 на входы синтезатора

40, причем после установки каждого бита информации кода символа на входы записи с выхода 153 приходит последовательный строб "Запись", которым осуществляется запуск синтезатора. Одновременно накопитель 47 переключается на запись символов следующего слога и после формирования PC и вербальной стимуляции цикл формирования слога повторяется в указанной последовательности.

Таким образом, окончание слога на клавиатуре фиксируется нажатием пробельной клавиши, что сопровождается выдачей цифрового кода "Интервал".

Для проставления ударения в слоге используется специальная клавиша рефлексной клавиатуры.

После того, как оператор подготовлен для приема символов постоянной длительности, к входам блока 3 подключают внешнее устройство, напри †мер магнитофон, с цифровой записью символов информации, а с пульта на вход 66 узла 28 подают деблокирующий сигнал высокого уровня, по которому разрешается запись кодов в регистр

63. После этого информация с приходом сигнала "Пуск" по входу 8 1 (фиг.4) считывается из ячеек 64 (фиг.3), поступает на входы регистра 63 и с приходом синхроимпульса на входы счетчика 75. По входам регистров 67 и 68 данные с пульта не поступают. Устанавливаются "JIor.0", однако выдача сигналов на шину 74 не прерывается, так как это уже не имеет значения, Дальнейшее прохождение сигналов и формирование слога, а также вербальное стимулирование осуще-. ствляются в рассмотренной последовательности.

В режиме восприятия ЦТС с участием инструктора данные получают из распределителя 46, На клавиатуре последовательно набирают цифровой знак, -а затем буквенными символами набирают соответствующее числительное.Если в ходе приема информации дешифратор 7 (фиг. 1) опрашивают адресом, соответствующим коду текущего ЦТС, то потенциальный сигнал высокого уровня

"Лог.1" с шины 6 через узел 4 управляет,работой ключа узла 13, Одновременно этот же сигнал поступает в

1361607

20 блок 2 на вход элемента ИЛИ 18, с выхода которого усиливается, формируется в виде короткого импульса с помощью усилителя 19 и по шине 22 считывает код длительности сигнала с выхода узла 20.

Далее код поступает по входу 27 в узел 12, который формирует.соответствующую импульсную последовательность, следующую с выхода 15 через предусилитель 14 и делитель 21 на вход ключа узла 13, подготовленного заранее к пропуску пачки импульсов на вход датчика 16 (17) определенной координаты, Подвижный элемент датчиков 16 и 17 возбуждает рецепторы кож-. ного анализатора на определенном участке срединных фаланг одного из пальцев рук. Расположение датчиков

16 и 17 слева направо соответствует числам 1, 2,...,0 ° Принятое соответствие между ЦТС и координатной соответствующего датчика 16 или 17 позволяет оператору повысить скорость восприятия ЦТС. Этому также способствует различие ЦТС от фонетических стимулов по частоте, а также дистальное расположение зоны стимуляции, где тактильная чувствительность более высокая. Формирование слога или двух числительных ничем не отличается от рассмотренного. За5

15

25 теля соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами

55 тем осуществляется прием смешанных текстов и цифр.

Восприятие считается хорошим, когда оператор полностью понимает текст сообщений без вербального сопровождения, восприятие информации в этом случае инициируется внешним источником, Устройство может быть использовано для подготовки операторов, например, навигационных комплексов, а также при координатно-моторном вводе информации для контроля точности бесклавишного ввода символов без привлечения зрения. Устройство может также найти широкое применение для реабилитации больных, например слепых, которые не владеют способностью воспринимать информацию, кроме речи.

Формула изобретения

1. Устройство преобразования сигналов для тактильного восприятия информации по авт.св. Р 1148039, о тл и. ч а ю щ е е с я тем, что, с це.лью расширения области применения устройства за счет формирования сигналов для выработки координатно-вибротактильного рефлекса оператора, в него введены генератор, узел формирования слога, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока формирования кодовых сигналов тактильного воздействия, а вход опорного сигнала и синхронизирующий вход — с. соответствующими выходами генератора, цифровой синтезатор речи, электроакустиче-. ский преобразователь и усилитель, выход которого подключен к входу электроакустического преобразователя, а информационный вход — к выходу цифрового синтезатора речи, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам узла формирования слога, а управляющие входы цифрового синтезатора речи и усилиузла формирования слога.

2 ° Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что узел формирования слога содержит дешифратор, коммутатор, буферный накопитель,. первый и второй информационные входы которого соединены с соответствующими выходами коммутатора, формирователь импульсов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, третий и четвертый выходы — к первому и второму управляющим входам соответственно буферного накопителя, а выходы группы — к соответствующим управляющим входам. группы буферного накопителя, и распределитель импульсов„ входы питания, сигналов обратной связи, синхронизации и опорной частоты, информационные входы и выходы, управляющие выходы и выходы питания которого являются соответствующими входами и выходами узла, входы дешифратора, формирователя импульсов и информационные входы коммутатора соединены с соответствующими информационными входами распределителя импульсов, входы синхронизации буферного накопителя являются соответствующими входамиузла, синхронизирующий выход буферного накопителя и выход дешифратора

22

21

1361607 являются соответственно первым и вторым управляющими выходами узла, а первый и второй информационные выходы буферного накопителя — первым и вторым информационными выходами узла соответственно.

1361607

91

И

Гогподнпсть

Фиг. 5 аког

I

1361607

Риг. 7

Составитель А.Карлов

Редактор В.Петраш Техред А.Кравчук Корректор А.Тяско

Заказ 6295/51 Тираж 433 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическоепредприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4