Система синтезирования фильмов для обучения языками

 

Вза,иен />анее пз )анноео

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 496586

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 20.09,72 (72) 1829979/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл. - G 09В 19/06

ВсУдаРс венный комитет (23) Приор

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.12.75. Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 30.03.78 (53) УДК 681.3.076 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

Л. В. Шеншев

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт общей и педагогической психологии Академии педагогических наук СССР (54) СИСТЕМА СИНТЕЗИРОВАНИЯ ФИЛЬМОВ

ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ЯЗЫКАМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к области технических средств аудио-визуального обучения языкам.

Известны системы, состоящие из центрального устройства управления и периферийных пультов учащихся, каждый из которых содер>кит блок выдачи изображения, блок синтеза звуковой информации и блок модификации синтаксической структуры звуковой информации. Эти системы непригодны для обучения с помощью кинофильмов. Кроме того, в каждый нз многочисленных периферийных пультов закладываются сменные носители графической информации, что осложняет обслуживание системы и тиражирование программ.

Цель изобретения — создание такой системы, которая в условиях использования сменного носителя информации обшего для всех периферийных пультов позволяла бы всем учащимся одновременно и независимо друг от друга приспосабливать содержание учебного кинофильма к своим индивидуальным потребностям, Для этого центральное устройство управления системы дополнено формирователем сигналов сегментации исходного изображения, который подключен к видеомагнитофону и по заданной программе вырабатывает сигналы, па основе которых периферийные пульты учащихся независимо друг от друга автоматически формируют новые (заранее не за5 писанные) сюжеты телевизионного изображения, представляющие собой ту илп иную комбинацию фрагментов исходного изображенияя.

Формирователь сигналов сегментации исходного изображения содержит блок разделения синхронных фрагментов изображения, вырабатывающий сигналы для расчленения исходного растра на участки, каждый из которых соответствует формату растра видеоприемников, блок разделения последовательных фрагментов изображения, вырабатывающий сигналы для расчленения растра видеоприемников на участки с границами, не изменяющимися во времени, и блок формирования

20 блуждающей маски, вырабатывающий сигналы для вычленения пз растра видеоприемннков участков с изменяющимися во времени границами.

Предлагаемая система отличается также

25 тем, что в каждый периферийный пульт учащегося введен преобразователь изображения, содержащий блок управления фабулой изображения, блок формирования изображения

496586 титров, блок селекции изображения стоп-кадров и блок варьирования изображения.

На фиг. 1 — укрупненная блок-схема системы; на фиг. 2 — структура ее центрального устро"; на фиг. 3 — периферийный пульт.

Система состоит из центрального устройства 1 управления и периферийных пультов 2 учащихся. Центральное устройство 1 управления содержит видеомагнитофон 3 с бесконечной (замкпутой в кольцо) магнитной лептой, хранящей заранее записанный фильм, впредь называемый исходным, формирователь

4 сигналов сегментации исходного изображения, блок 5 синтеза звуковой информации.

Каждый периферийный пульт 2 учащегося содержит видеоприемник 6, головные телефоны

7, преобразователь 8 изображения, кинематически связанный с периферийным блоком 9 синтеза звуковой информации, и преобразо- 20 ватель 10 структуры кадров, кинематически связанный с блоком 11 модификации синтаксической структуры звуковой информации и соединенный с преобразователем 8 изображения и с модулятором кинескопа видеоприем- 25 ника 6.

Видеомагнитофон 3 имеет раздельные выходы для видеосигнала 12, для синхроимпульсов 13 и для низкочастотных сигналов 14.

Видеоприемники б соединены с выходом 12 30 видеомагнитофона 3 непосредственно, а с остальными его выходами через преобразователь 8 изображения и формирователь 4 сигналов сегментации исходного изображения.

Формирователь 4 сигналов сегментации ис- 35 ходного изображения содержит блок 15 разделения последовательных фрагментов изображения, блок 16 разделения синхронных фрагментов изображения, блок 17 горизонтальной сегментации растра видеоприемни- 40 ков, блок 18 вертикальной сегментации растра видеоприемников и блок 19 формирования блуждающей маски, Преобразователь 8 изображения содержит блок 20 управления фабулой изображения, 45 блок 21 варьирования изображения, блок 22 формирования изображения титров и блок 23 селекции изображения стоп-кадров. Каждый из этих четырех блоков соединен с блоком 16 разделения синхронных фрагментов изобра- 50 жения, кроме того, блоки 20 управления фабулой изображения и блок 23 селекции изображения стоп-кадров соединены с блоком 15 разделения последовательных фрагментов изображения, блок 21 варьирования изобра- 55 жения с блоком 19 формирования блуждающей маски, а блок 22 формирования изображения титров — с блоками 17 и 18 горизонтальной и вертикальной сегментации растра видеоприемников. 60

Преобразователь 10 состоит из селектора

24 модифицируемых сегментов изображения и селектора 25 режимов их модификации.

Блок 15 р азделения последовательных фрагментов изображения содержит шестираз- 65 рядпый регистр 26, подключенный к одному нз низкочастотных выходов 14 видсомапштофона 3. Три выхода рсгнстра 26 соединены с входом дешифратора 27, шесть выходов которого линиями связи 28 соединены с преобразователем 8 каждого периферийного пульта 2 непосредственно, а оба выхода (нулевой и единичный) четвертого триггера регистра

26 подключены к линиям связи 29 через переключающие контакты тумблера 30. Остальные два выхода 26 регистра соединены с входами дешифратора 31, имеющего три выхода, подключенных к линиям связи 32 через переключающие контакты тумблера 33. Нулевой выход четвертого триггера регистра 26 через тумблер соединен с одним из выходов дешифратора 27.

Блок 17 разделения синхронных фрагментов изображения преобразователя 34 частоты строчных импульсов, преобразователя 35 частоты кадровых импульсов, счетчиков 36 и 37 и дешифратора 38. Выходы дешифратора 38 линиями связи 39 соединены с преобразователем 8 периферийного пульта 2, а выходы преобразователей 34 и 35 линиями связи 40 соединены с видеоприемниками б, а именно с их каналами синхронизации.

Блок 17 горизонтальной сегментации растра видеоприемников содержит узел 41 вторичного преобразователя частоты кадровых импульсов, который подключен к выходу преобразователя 35 и к входу счетчика 42. Выходы счетчика 42 подключены к дешифратору 43, выходы которого посредством трехпозиционных ручных переключателей 44 селектора конфигурации сегментов растра видеоприемников соединены с тремя выходами блока 17 горизонтальной сегментации, которые через тумблер 33 линиями связи 32 соединены с преобразователем 8 каждого периферийного пульта 2.

Блок 18 вертикальной сегментации растра видеоприемников содержит устройство 45 вторичного преобразования частоты строчных импульсов, которое подключено к выходу преобразователя 34 и к входу трехразрядного счетчика 46. Выходы счетчика 46 подключены к дешифратору 47, выходы которого посредством двухпозиционных ручных переключателей 48 селектора конфигурации сегментов растра соединены с входами триггера 49, выходы 50 которого подключены к соответствующим контактам тумблера 30.

Блок 19 формирования блуждающей маски содержит регистр 51, подключенный к низкочастотному выходу 14 видеомагнитофона 3.

Разрядовые выходы 52 и 53 регистра 51 соединены соответственно с компараторами 54 и

55, параллельно подключенными к выходам счетчика 42 блока 17 горизонтальной сегментации растра видеоприемников, а выходы 56 и

57 растра 51 соединены с компараторами 58 и

59, параллельно подключенными к выходам счетчика 46 блока 18 вертикальной сегментации растра видеоприемников. Компараторы

496586

54 и 55 подключены к триггеру 60, а компараторы 58 и 59 — к триггеру 61. Триггеры 60 и 61 подключены к входам логического элемента И 62, выход которого соединен с периферийными пультами 2 учащихся и через тумблер с входом инвертора 63, выход которого также подключен к периферийным пультам 2 учащихся.

Преобразователь 8 изображения (см. фиг.

3) содержит селекторы 64 макросегментов и селекторы 65 микросегментов. Конструктивно селекторы 64 и 65 выполнены в виде дополнительных плат селекторов блока 9 синтеза звуковой информации. Входы селекторов 64 и 65 параллельно подключены к выходам 39 блока 16 разделения синхронных фрагментов изображения. На выходе каждого селектора

64 имеется вентиль 66, на выходе каждого селектора 65 — вентиль 67.

Каждый вентиль 66 соответствующей линией связи 28 соединен с блоком 15 разделения последовательных фрагментов изображения. Половина вентилей 67 параллельно подключена к одной из линий связи 29, вторая половина — к второй линии связи 29.

Выход каждого вентиля 66 через соответствующий контакт ключа 68 селектора 25 режимов модификации сегментов изображения и через ключ 69 селектора 24 модифицируемых сегментов изображения подключен к формирователю 70 дополнительных гасящих импульсов, выход которого соединен с модулятором кинескопа видеоприемника 6.

Из шести вентилей 66 (см. фиг. 3) пять соединены с ключом 68 непосредственно, а один через вентиль 71 подключен к вентилю

62 блока 19 формирования блуждающей маски. Выход каждого вентиля 67 подключен к входу формирователя 70 дополнительных гасящих импульсов через контакт ключа 68, контакт ключа 72, переключающую контактную группу соответствующего ключа 69 и вентиль 73. К каждому вентилю 73 (число которых вдвое меньше числа вентилей 67) параллелльно подключены два ключа 69. Выход каждого вентиля 73 соответствующей линией связи 32 соединен с центральным устройством

1 управления.

Выход вентиля 71 соединен с входом формирователя 70 дополнительных гасящих импульсов непосредственно, а выходы вентилей

66, не соединенных с вентилем 71, и выходы вентилей 67 и 73 соединены с формирователем 70 дополнительных гасящих импульсов через вентиль 74, соединенный с выходом инвентора 63 блока 19 формирования блуждающей маски.

В видеоприемниках 6 частота строк (fc) и частота кадров (й) кратны соответствующим частотам разверток в передатчике (Fc и Fk). При fc=mFc и Fk®nFk блок 16 разделения синхронных фрагментов изображения имеет S=mn выходов для сигналов, селектируемых селекторами 64 и 65 (в примере, показанном на фиг. 2 и 3, $=8).

На магнитной ленте видеомагнитофона 3 записаны одновременно S различных сюжетов, каждый из которых занимает в кадре исходного фильма соответствующий прямоугольный участок, названный первичным сектором исходного растра. Формат первичного селектора исходного растра соответствует формату полного растра видеоприемника 6.

Величина интервалов между первичными секторами зависит от длительности обратного хода луча.

Расчленение исходного растра на первичные секторы осуществляется с помощью синхронизирующих сигналов, генерируемых блоком 16 разделения синхронных фрагментов изображения. Первый выход этого устройства возбуждается в отрезки времени, соответствующие развертке участков строк, лежащих в первом первичном секторе, второй выход возбуждается в отрезки времени, соответствующие участкам строк, лежащим во втором первичном секторе и т. д.

Сигналы с этих выходов (названные сигналами деблокировки первичных секторов), пройдя в пультах 2 учащихся через преобразователь 8 изображения, выключают формирователь 70 дополнительных гасящих импульсов.

Способ дальнейшей сегментации исходного фильма зависит от заданного системой режима синтеза изображения.

В режиме макросинтеза исходный фильм по заданной программе членится в макровремени (исчисляемом в секундах) на последовательные отрезки определенной длины (последовательные фрагменты изображения) . Каждый такой отрезок в результате разделения синхронных сюжетов распадается на S параллельных (синхронных) фрагментов. Число отрезков, на которые членится исходный фильм, зависит от числа селекторов 64 (см. фиг. 3). При шести селекторах и при S=10 периферийный пульт может синтезировать 10 =1 миллион новых фильмов.

Числа, поступающие на вход регистра 26 блока 15 разделения последовательных фрагментов изображения, записаны на магнитной ленте видеомагнитофона в начале каждого отрезка исходного фильма. Три старших разряда этих чисел содержат код селектора 64, которому соответствует текущий отрезок исходного фильма. В интервале между моментами считывания с магнитной ленты видеомагнитофона двух последовательных чисел в пультах 2 учащихся будет открыт лишь один из шести вентилей 66, а именно тот, который подключен к соответствующему выходу дешифратора 27 блока 15 разделения последовательных фрагментов изображения. Следовательно, в этом интервале времени на вход формирователя 70 дополнительных гасящих импульсов может поступить сигнал деблокировки лишь одного первичного сектора, номер которого определяется состоянием соответствующего селектора 64.

496586

В режиме макросинтеза все селекторы 64 функционируют в качестве блока управления фабулой кинофильма. Тумблер блока 19 формирования блуждающей маски выключен, а в регистре 51 находится число с нулями в соответствующих разрядах. Заперты также вентили 73.

Режим микросинтеза предназначен для синтеза неподвижных изображений. При этом в пультах функционирует лишь блок формирования изображения титров. В формирователе

4 сигналов сегментации функционируют лишь блок 16 разделения синхронных фрагментов изображения, блок 17 горизонтальной сегментации растра видеоприемников и блок 18 вертикальной сегментации растра видеоприемников. Отсутствие сигналов на выходах блока

15 разделения последовательных фрагментов блокирует в периферийных пультах 2 селекторы 64 (вентили 66 постоянно закрыты).

Каждому выходу дешифратора 43 блока 17 в первичных секторах исходного растра соответствует определенная горизонтальная полоса, а каждому выходу дешифратора 47 блока

18 вертикальной сегментации — определенная вертикальная полоса. Каждому из трех выходов блока 17 горизонтальной сегментации в первичных секторах исходного кадра соответствует определенная группа полос Х, а каждому из двух выходов блока 18 вертикальной сегментации — определенная группа полос Y. Полосы могут объединяться в группы различным образом. Способ объединения полос в группы Х и в группы Y задается с помощью переключателей 44 и 48 селектора конфигурации микросегментов. Микросегментами исходного изображения, из которых осуществляется синтез, являются прямоугольные участки первичных секторов. Исходные сюжеты сопротивляются таким образом, чтобы соответствующие друг другу микроссгменты разных первичных секторов были взаимозаменяемы.

В периферийных пультах 2 учащихся полосы Xi, Х и Хз селектируются соответственно тремя вентилями 73, а полосы У1 и Yq — соответственно двумя группами вентилей 67. Таким образом, ка>кдому селектору 65 соответствует определенный микросегмент. Из какого именно первичного сектора исходного кадра будет селектирован тот или иной микросегмент зависит от состояния соответствующего селектора 65.

В режиме варьирования персонажей кинофильма исходный фильм членится одновременно на макро- и микросегменты. В периферийных пультах 2 одни селекторы 64 используются для селекции отрезков фильма, а другие — для селекции сегментов растра. В варианте, показанном на фиг. 3, для селекции макросегментов (т. е. в качестве блока управления фабулой кинофильма) используются пять селекторов 64, для селекции микросегментов — один селектор 64 (нижний на чертеже) . С помощью пяти селекторов 64 уча5

65 щийся варьирует ход событий, демонстрируемых на экране, а с помощью шестого селектора 64 он варьирует персонажи этих событий.

В отличие от режима простого микросинтеза в режиме варьирования персона>кей границы и конфигурация микросегмента могут изменяться во времени.

В этом режиме сигналы сегментации поступают на выходы 28 блока 15 разделения последовательных фрагментов, на все выходы блока 16 разделения синхронных фрагментов и на оба выхода блока 19 формирования блуждающей маски. Тумблеры блоков 19 и 15 в этом режиме постоянно включены, а тумблер 33 находится в позиции, переключающей линии связи 32 от выходов блока 17 горизонтальной сегментации к соответствующим выходам блока 15 разделения последовательных фрагментов. В периферийных пультах 2 вентили 73, следовательно, и все селекторы 65 в данном режиме постоянно заперты. Вентиль

66 на выходе шестого селектора 64 открыт постоянно, поскольку при включении тумблера блока 15 разделения последовательных фрагментов соответствующая линия связи 28 коммутируется с нулевым выходом одного из тех трех триггеров регистра 26, на которые в данном режиме подаются только нули.

Выходной сигнал логического элемента «И»

62 блока 19 формирования блуждающей маски отпирает в пультах 2 вентиль 71 в отрезки времени, определяемые временными координатами границ заданного микросегмент

Из какого именно псрвичного сектора исходного кадра будет при этом селектироватьс микросегмент зависит от состояния шестог селектора 64 (если в пем контактная щетка находится на первой ламели, то микросегмент будет селектироваться из первого первичного сектора и т. д.).

Когда вентиль 71 отпирается, вентиль 74 запирается сигналом с выхода ипвертора 63 блока 19 формирования блуждающей маски.

Благодаря этому в первичных секторах, селектируемых остальными пятью селекторами

64, дополнительный гасящий импульс образует пятно, по форме и расположению в точности соответствующее микросегменту, селектируемому шестым селектором 64.

В силу инерционности зрительных ощущений это пятно заполняется микросегментом, селектируемым шестым селектором 64. Границы этого микросегмента задаются блоку 19 формирования блуждающей маски числами, поступающими на вход его регистра 51.

При использовании системы в режиме стопкадров учащиеся могут по своему усмотрению присматривать каждый из синтезируемых сюжетов либо в виде кинофильма, либо в виде диафильма с автоматически сменяющимися кадрами, либо в виде той или иной комбинации движущихся и неподви>кных изображений.

В режиме стоп-кадров функционируют одновременно селекторы 64 и 65. При этом в

496586

ЗО

60 галетных переключателях, платами которых опп являются, угол поворота ручки сокращается до 180, т. е. в каждой из плат сигнал может сниматься лишь с четырех из ее восьми ламелей. Г1ри этом, как ясно из фиг. 3, сигналы деблокировки первичных селекторов исходного кадра поровну распределяются между обеими платами каждого из галетных переключателей.

Каждый из этих переключателей в течение отрезков времени, задаваемых ему блоком

15 разделения последовательных фрагментов изображения, селектирует определенную пару первичных секторов, в одном из которых изображение меняется непрерывно (с каждым кадром исходного фильма), а во втором скачками, на границах последовательных фрагментов.

Последовательныс фрагменты кинофильма сслектируются платами 64, последовательные фрагменты диафильм а — плата м и 65.

Когда ключ 68 находится в нормальном положении (см. фиг. 3), а контакты всех ключей 69 разомкнуты, то независимо от положения ключа 72 демонстрируется кинофильм.

Когда тумблер 68 во втором своем положении, а контакты всех ключей 69 разомкнуты, то независимо от положения ключа 72 демонстрируется диафильм. Когда контакты одних ключей 69 замкнуты, а ключ 72 включен, то независимо от положения тумблера 68 кинофильм и диафильм демонстрируются одновременно, наплывая друг на друга.

При режиме стоп-кадров в формирователе

4 сигналов сегментации исходного изображения функционируют блок 15 разделения последовательных фрагментов и блок 16 разделения синхронных фрагментов изображения.

Тумблеры 30 и 34 коммутируют линии связи

29 и 32 с блоком 15 разделения последовательных фрагментов.

Режим титров отличается от режима стопкадров тем, что в нем содержание синтезируемого кинофильма поясняется не диафильмом с автоматически сменяющимися кадрами, а одним автоматически синтезируемым статистическим кадром.

При этом режиме в формирователе 4 сигналов сегментации исходного изображения функционируют блок 15 разделения последовательных фрагментов изображения, блок 16 разделения синхронных фрагментов, блок 17 и 18 горизонтальной и вертикальной сегментации растра видеоприемников. Границы микросегментов задаются так же, как и в режиме микросинтеза, т. е. с помощью переключателей 44 и 48. В периферийных пультах 2 учащихся селекторы 64 работают в режиме макросинтеза, т. е. функционально являются блоком 20 управления фабулой изображения, а селекторы 65 работают в режиме микросинтеза, т. е. функционально являются блоком 22 формирования изображения титров.

Формула изобретения

1. Система синтезирования фильмов для обучения языком, содержащая центральное устройство управления, состоящее из видеомагнитофона и блока синтеза звуковой информации, периферийные пульты учащихся, каждый из которых состоит из видеоприемника и последовательно соединенных блока синтеза звуковой информации, модификации синтаксической структуры звуковой информации и головного телефона учащихся, причем выход видеомагнитофона подключен к видеоприемникам, а выход центрального блока синтеза звуковой информации соединен с периферийными блоками синтеза звуковой информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обучения в центральное устройство управления введен формирователь сигналов сегментации исходного изображения, подключенный к видеомагнитофону, в каждый периферийный пульт учащихся введен преобразователь изображения, один из выходов которого соединен с блоком синтеза звуковой информации, селектор модифицируемых сегментов изображения, подключенный к блоку модификации синтаксической структуры звуковой информации и к преобразователю изображения и селектор режимов модификации сегментов изображения, вход которого соединен с селектором модифицируемых сегментов изображения, а выход — с видеоприемником, причем выходы формирователя сигналов сегментации исходного изображения подключены к видеоприемникам и преобразователям изображения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что формирователь сигналов сегментации исходного изображения содержит блоки разделения последовательных фрагментов изображения и формирования блуждающей маски, входы которых подключены к входной шине формирователя сигналов сегментации исходного изображения, второй вход блока формирования блуждающей маски соединен с блоком горизонтальной сегментации растра видеоприемников, соединенным с блоком разделения синхронных фрагментов изображения, третий вход блока формирования блуждающей маски соединен с блоком вертикальной сегментации растра видеоприемников, вход которого подключен к блоку разделения синхронных фрагментов изображения.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователь изображения содержит последовательно соединенные блоки формирования изображения титров, управления фабулой изображения, селекции стоп-кадров изображения и варьирования изображения, выходы которых подключены к выходной шине преобразователя изображения.

496586

Фнз 3

Составитель В. Гончарова

Техред Е. Митрофанова

Корректоры: Е. Хмелева и Н. Федорова

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 912/11 Изд. № 313 Тираж 496 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4!5