Системы речевого ввода и вывода информации

Существует две технологии речевого общения с компьютером:

* системы распознавания речи;

* системы синтеза речи.

Системы распознавания речи

В системах распознавания речи выполняется оцифровка звуковой информации, ее идентификация с кодами, содержащимися в электронных тезаурусных (иногда многоязычных) словарях, необходимая автоматическая коррекция кодов и гене­рация соответствующих им символов, слов и предложений, возможный вывод тек­стов на экран для ручной их коррекции (иногда звуковое воспроизведение) и за­пись текстов в память машины либо исполнение «услышанных» команд.

По характеру распознаваемой речи системы речевого ввода можно разделить на:

* системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопро­сов;

* системы распознавания предложений и связной речи;

* системы идентификации по образцу речи.

Системы, ориентированные на распознавание отдельных слов, команд и вопросов часто называют системами речевого управления, поскольку их основная задача — обеспечить выполнение компьютерной системой действий, задаваемых голосом.

Системы распознавания предложений и связной речи делятся на системы раздельной диктовки и системы распо­знавания связной речи.

Цель сис­тем идентификации по образцу речи — идентифицировать конкретного известно­го системе пользователя и выявить самозванца. Взаимодействие пользователя с си­стемой идентификации состоит из трех этапов:

* регистрации пользователя с целью запоминания особенностей его голоса и фор­мирования для него речевой модели;

* тестирования, во время которого выполняется сравнение поступившего образ­ца речи с запомненной речевой моделью пользователя, а также возможное вы­явление модели самозванца из базы моделей голосов множества прочих людей;

* допуска к работе в системе, если тестирование прошло успешно и пользователь назвал верный пароль.

Системы синтеза речи

Системы речевого вывода информации базируются либо на выборке из слова­ря готовых оцифрованных звуковых последовательностей, либо на синтезато­рах речи. Самым простым вариантом является выборка готовых звуковых последовательностей, но ввиду большого размера «зву­ковых» файлов, вывод большого числа слов в этом случае практически невоз­можен. [1, C.41-42]

Звуковые платы

Звуковые платыиспользуются для создания, записи и воспроизве­дения различных звуковых сигналов: музыки, речи, шумовых эффектов. В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент. Звук, со­здаваемый с помощью звуковой платы, называют «синтезированным».

В режиме записи звука плата производит оцифровку звуковых сигналов для по­следующей их записи в память компьютера.

В режиме воспроизведения звука плата работает аналогично цифровому аудио­плейеру, преобразуя считанные из памяти цифровые сигналы в аналоговые зву­ковые. [1, C. 76-77]

 

Акустические системы

Акустическая система (колонки) является не обязательным, но желательным ком­понентом мультимедийной системы — при ее использовании восприятие звуко­вой информации существенно улучшается.

Компьютерные акустические системы, как правило, уступают специализирован­ным Hi-Fi-системам, но качество воспроизведения у них вполне приличное.

Акустические системы бывают пассивные и активные.

Пассивные не содержат встроенного усилителя и могут подключаться к звуковым платам, имеющим собственный усилитель (обычно 4-ваттный, по 2 Вт на канал) и регулятор громкости.

Активные акустические системы оборудованы усилителем и могут подключаться как к линейному выходу звуковой платы, так и к выходу ее усилителя. Источником пи­тания для встроенного в колонки усилителя может являться внутренний аккумулятор или блок питания, который, в свою очередь, может быть и внутренним, и внешним. Кро­ме регулятора громкости активные колонки имеют обычно и 3-полосный эквалайзер. [5, C. 307-310]

 

Видеоплаты

Для работы с видеоинформацией необходимо иметь функционально более разно­образное оборудование.

Современная видеокарта включает в себя видеоконтроллер, видеопроцессор и видеопамять.

Видеоконтроллеры (видеоадаптеры) являются внутрисистемными устройствами, преобразующими данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран.

Важная характеристика — емкость видеопамяти, она определяет количество хра­нимых в памяти пикселов и их атрибутов. Видеоконтроллер должен обеспечить естественное качественное изображение на экране монитора, что возможно при большом числе воспроизводимых цветовых оттенков, высокой разрешающей спо­собности и высокой скорости вывода изображения на экран.

Под разрешающей способностью здесь понимается то количество выводимых на экран монитора пикселов, которое может обеспечить видеоконтроллер.

Скорость вывода изображения на экран зависит от скорости обмена данными ви­деопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразова­телем и, в несколько меньшей степени, с центральным процессором. Для увеличения скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразователем используются:

* увеличение разрядности и тактовой частоты внутренней шины видеоконтрол­лера (вплоть до 256 разрядов и 600 МГц);

* новейшие быстродействующие типы оперативной памяти. В качестве видеопа­мяти в контроллерах могут использоваться различные типы памяти DRAM, как универсальные: SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM, так и особенно быстрые специализированные: SGRAM (синхронная графическая), VRAM и WRAM (двухпортовые типы видеопамяти), 3D RAM (трехмерная).

От частоты зависит, какое максимальное разрешение и при какой частоте кадро­вой развертки монитора сможет поддерживать видеоконтроллер. Разрядность опре­деляет, сколько цветов может поддерживать видеоконтроллер. Наиболее распро­странено 8-битное представление характеристики пиксела на каждый цветовой канал монитора (суммарная разрядность 24). [2, C. 338-346]

Основные характеристики видеоконтроллера:

* режимы работы (текстовый и графический);

* воспроизведение цветов (монохромный и цветной);

* число цветов или число полутонов (монохромный);

* разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселов по горизонтали и вертикали);

* емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц — это число запо­минаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации мо­жет быть выведен на отображение в мониторе);

* размер матрицы символа (количество пикселов в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора);

* разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с систем­ной шиной и т. д. [2, C. 346-347]

Видеоконтроллер устанавливается на материнской плате как видеокарта в свобод­ный разъем AGP или PCI. Некоторые видеокарты имеют вход для подключения телевизионной антенны (TV-in) и тюнер, то есть позволяют через ПК просматри­вать телепередачи, видеофильмы с видеомагнитофона и видеокамеры; ряд видео­карт имеют разъем для подключения телевизора (TV-out), для просмотра видео. [1,C. 115]

Плата видеозахвата

Плата видеозахвата (video grabber, видеограббер) выполняет захват кадров ви­део, их преобразование (в то числе и оцифровку) и запись в память компьютера. [4, C. 324]

Платы видеозахвата бывают двух типов:

* грабберы кадров (frame grabber) предназначены для захвата неподвижных изоб­ражений;

* платы захвата (capture board) могут захватывать целые видеофильмы. Они позволяют получать с видеокамеры или видеомагнитофона, а при наличии тю­нера и с антенны отдельные телевизионные кадры и их связанные последова­тельности для дальнейшей обработки в компьютере и вывода на принтер или обратно на видео.

При оцифровке видеосигнала формируются огромные массивы информации. По­этому возникают серьезные проблемы с динамикой процесса, ибо для пересылки одного 256-цветного полноэкранного изображения с разрешающей способностью 1024х760 пикселов необходимо передать около 1 Мбайт данных, что может по­требовать до 10 с и более.

В связи с этим размеры кадров платами видеозахвата уменьшаются. Существуют высококачественные платы (Creativ Lab Video Blaster и т. д.), которые могут воспроизводить видеокад­ры в полный экран, но и они, как правило, не могут осуществлять полноэкранный захват. [2, C. 361-365]

Ввиду большого объема видеофайлов, они при передаче и записи в память сжима­ются. В настоящее время существует несколько методов сжатия данных, реализуемых как программно, так и аппаратно. Средства сжатия данных обычно называют КОДЕКами (CODEC — Compressor-DECompressor).

 

Принтеры

Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компь­ютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в соответству­ющие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. [4, C. 356]

Принтеры различаются между собой по следующим показателям:

* цветности (черно-белые и цветные);

* способу формирования символов (знакопечатающие и знакосинтези­рующие);

* принципу действия (матричные, струйные, лазерные, термические);

* способами печати (ударные, безударные) и формирования строк (последова­тельные, параллельные);

* ширине каретки (с широкой 375-450 мм и узкой 250 мм кареткой);

* длине печатной строки (80 и 132-136 символов);

* набору символов (вплоть до полного набора символов ASCII);

* скорости печати;

* разрешающей способностью. [5, C. 393-395]

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Ско­рость печати варьируется от 10-300 зн/с (ударные принтеры) до 500-1000 зн/с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные прин­теры); разрешающая способность — от 3-5 точек на мм до 30-40 точек на мм (ла­зерные принтеры).

 [2, C. 389-393]

Принтеры могут работать в двух режимах — текстовом и графическом.

* в текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причем контуры символов выбираются из знакогенератора прин­тера;

* в графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие после­довательность и местоположение точек изображения.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризу­ющиеся различным качеством печати:

* режим черновой печати;

* режим печати, близкий к типографскому;

* режим с типографским качеством печати;

* сверхкачественный режим.

Желательно, чтобы принтер был русифицированным, то есть своими средствами обеспечивал печать русских букв — кириллицы; в противном случае в текстовом режиме потребуется подключение в ПК специальных драйверов.

Многие принтеры позволяют реализовать:

* эффективный вывод графической информации (с помощью символов псевдо­графики);

* сервисные режимы печати: плотная печать, печать с двойной шириной, с под­черкиванием, с верхними и нижними индексами, выделенная печать (каждый символ печатается дважды) и печать за два прохода (второй раз символ печата­ется с незначительным сдвигом);

* многоцветную (до 100 различных цветов и оттенков) печать.

 [5, C. 399-404]

Основными характеристиками принтеров являются:

* Разрешающая способность или просто разрешение. Разрешениепри печати чаще всего измеряется числом элементарных точек (dots), которые размещаются на одном дюйме — dpi— dots per inch(или на одном миллиметре — точек на миллиметр бумаги. Чем боль­ше число разрешения, тем точнее воспроизводятся детали изображения. Одна­ко при этом соответственно возрастает и время печати (исключение, лазерные принтеры).

* Скорость печати. Единицей измерения скорости печати информации служит величина количество символов в секунду — cps(characters per second), а при ли­стовой печати — страниц в минуту — ppm (pages per minute). [2, C. 377-381]

 

Сканеры

Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бу­мажного документа. [4, C. 384] Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию. Сканер, подобно копировальному аппарату, создает копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электрон­ном виде — создается электронная копия изображения.

Сканеры весьма разнообразны и их можно классифицировать по целому ряду при­знаков. Прежде всего, сканеры бывают черно-белые и цветные.

Черно-белые сканеры могут считывать штриховые изображения и полутоновые. Штриховые изображения не передают полутонов, или, иначе, уровней серого. По­лутоновые позволяют распознать и передать 16, 64 или 256 уровней серого.

Цветные сканеры работают и с черно-белыми, и с цветными оригиналами. В пер­вом случае они могут использоваться для считывания и штриховых, и полутоно­вых изображений.

В цветных сканерах используется цветовая модель RGB (Red-Green-Blue): ска­нируемое изображение освещается через вращающийся RGB-светофильтр или от последовательно зажигаемых трех цветных ламп; сигнал, соответствующий каж­дому основному цвету, обрабатывается отдельно.

Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65 536 (стандарт High Color) и да­же до 16,8 млн (стандарт True Color).

Разрешающая способность сканеров измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения и составляет от 75 до 1600 dpi (dot per inch).

По конструктивному исполнению сканеры делятся на ручные и настольные. Настольные, в свою очередь, делятся на планшетные, роликовые и проекционные. Особняком стоят слайд-сканеры, считывающие изображение с прозрачных носи­телей. [5, C. 419-423]

Основные характеристики сканеров.

1. Оптическое разрешение определяется как количество светочувствительных элементов в сканирующей головке, поделенное на ширину рабочей области. Выражается в точках на дюйм (dots per inch, dpi).

2. Интерполяционное (программное, логическое) разрешение — произвольно вы­бранное разрешение, для получения которого драйвер сканера рассчитывает недостающие точки.

3. Разрядность (глубина цвета) — определяет степень подробности информации об отсканированной точке изображения. Чем больше разрядов (бит) использу­ется для представления отдельной точки изображения, тем более подробна ин­формация о ней.

4. Динамический диапазон сканера характеризует его способность различать близ­лежащие оттенки (прежде всего, это касается темных областей оригинала). Ди­намический диапазон можно определить как разницу между самым светлым оттенком, который сканер отличает от белого, и самым темным, но отличимым от черного.

5. Скорость сканирования может определяться по-разному: и в миллиметрах в се­кунду, и в листах в минуту, но чаще в количестве секунд, затрачиваемых на сканирование одной страницы. [5, C. 426-427]