英語翻譯器語音識別系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用

杜衛(wèi)衛(wèi)

(渤海大學(xué)大學(xué)外語教研部，遼寧錦州，121013)

英語專業(yè)教學(xué)是培養(yǎng)語言類人才的主要路徑，學(xué)生在實際教學(xué)過程中面臨著一系列的困境，影響了英語知識教學(xué)最終的質(zhì)量水平。為了改變傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，教師需充分利用信息科技優(yōu)勢，為學(xué)生創(chuàng)建更加科技化的教學(xué)平臺。英語翻譯器是現(xiàn)代教學(xué)不可缺少的工具，可幫助教師解決許多日常教學(xué)遇到的問題。語音識別系統(tǒng)是英語翻譯器的核心部分，對其進行優(yōu)化設(shè)計及綜合應(yīng)用，可全面提升英語課堂教學(xué)水平。

1 計算機翻譯軟件應(yīng)用優(yōu)勢

計算機翻譯軟件是英語教學(xué)信息化常用工具，其不僅適應(yīng)了教學(xué)信息化改革趨勢，也大大提升了教師課堂教學(xué)活動的質(zhì)量水平。“翻譯器”是自動處理語言信息的數(shù)字化工具，用其取代人工語言轉(zhuǎn)換具有很高的處理效率。從英語教學(xué)實際應(yīng)用來看，計算機翻譯軟件應(yīng)用優(yōu)點包括：

1）自動化。計算機應(yīng)用技術(shù)是信息科技研究的先進成果，利用計算機數(shù)據(jù)處理功能替代人工操作，建立了自動化翻譯操作平臺。翻譯是英語教學(xué)的難點之一，教師在教學(xué)時由于翻譯方式及語言轉(zhuǎn)換等問題，常常給學(xué)生帶來了誤導(dǎo)作用。翻譯軟件輔助教師課堂教學(xué)，把最準(zhǔn)確的翻譯結(jié)果呈現(xiàn)于課堂，學(xué)生對英語知識有了更加深入的理解。

2）人機化。計算機翻譯軟件是人機對話的一種方式，自然語言與自然語言相互轉(zhuǎn)換處理，改變了舊式英語教學(xué)方案的不足。“人機化”教學(xué)采用多功能軟件為平臺，實時收錄英語知識數(shù)據(jù)且翻譯處理，再把語言翻譯結(jié)果傳遞給師生，營造了和諧的英語教、學(xué)、譯等學(xué)習(xí)環(huán)境，這種教學(xué)模式建立了人機一體化的操控體系。

2 語音識別系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)依據(jù)

近年來國內(nèi)教育信息化趨勢更加明顯，英語教學(xué)活動建立信息化平臺是師生所需，改變了早期英語課堂模式的不足之處。語音識別是計算機翻譯軟件不可缺少的一部分，如圖1，主要針對不同語言進行識別處理，幫助學(xué)生快速地理解英語知識內(nèi)涵。語音識別技術(shù)主要包括：特征提取技術(shù)、模式匹配技術(shù)、模型訓(xùn)練技術(shù)等三大技術(shù)，也是系統(tǒng)設(shè)計需考慮的重點。

1）特征提取技術(shù)。一般來說，語音識別系統(tǒng)輔助功能涉及到收錄、處理、傳遞等三個環(huán)節(jié)，這也是語音識別系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在。計算機語言與自然語言之間存在極大的差異性，如何準(zhǔn)確識別兩種語言的差異性，這是翻譯軟件識別時必須解決的問題。特征提取技術(shù)是語音識別系統(tǒng)的基本構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)對英語語言特征進行提取，向翻譯器及時提供準(zhǔn)確的語言信號，提高計算機翻譯工作的準(zhǔn)確系數(shù)。

圖1 語音識別的過程

2）模式匹配技術(shù)。語音識別系統(tǒng)要匹配對應(yīng)的功能模塊，以輔助師生在短時間內(nèi)翻譯出語言含義，避免人工翻譯語言失誤帶來的不便。模式匹配技術(shù)采用智能識別器，由翻譯器錄入語音之后自主化識別、分析，減小了人工翻譯語句的難度。例如，計算機軟件建立匹配模型，按照英語字、詞、句等結(jié)構(gòu)形式，自動選擇相配套的翻譯模式，執(zhí)行程序命令即可獲得最終的語言結(jié)果，給予學(xué)生語音識別方面的幫助。

3）模型訓(xùn)練技術(shù)。設(shè)計語音識別系統(tǒng)是為了實現(xiàn)教育信息化，幫助教師解決英語課堂教學(xué)中遇到的翻譯難題，加深學(xué)生們對英語知識的理解能力。語音識別結(jié)束之后，翻譯器會自動執(zhí)行模擬訓(xùn)練操作，為學(xué)生創(chuàng)建虛擬化的語音訓(xùn)練平臺，這也是軟件識別系統(tǒng)比較實用的功能。模擬訓(xùn)練技術(shù)采用人機一體化設(shè)計思想，把翻譯器、語音識別器等組合起來執(zhí)行訓(xùn)練方式，快速地識別、判斷英語發(fā)聲水平，指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整語音方式。

3 英語翻譯器語音識別系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

英語翻譯器是現(xiàn)代化教學(xué)必備的操作工具，教師與學(xué)生借助翻譯器功能可準(zhǔn)確地理解英語含義，這對語音識別系統(tǒng)設(shè)計提出了更多要求。筆者認(rèn)為，設(shè)計語音識別系統(tǒng)要考慮翻譯器具體的工作流程，事先編排一套符合翻譯軟件工作的方案，如圖2，從而提高人機語言轉(zhuǎn)換速率。語音識別系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用情況：

1）識別模塊。語音識別方法主要是模式匹配法，根據(jù)不同翻譯要求進行匹配處理，實現(xiàn)英語翻譯的精準(zhǔn)性。一是在訓(xùn)練階段，用戶將詞匯表中的每一詞依次說一遍，并且將其特征矢量作為模板存入模板庫；二是在識別階段，將輸入語音的特征矢量依次與模板庫中的每個模板進行相似度比較，將相似度最高者作為識別結(jié)果輸出。

2）前端模塊。前端處理是指在特征提取之前，先對原始語音進行處理，這是預(yù)處理操作的主要作用。語音識別系統(tǒng)常受到外界干擾而降低了翻譯的準(zhǔn)確性，設(shè)計前段處理模塊可消除部分噪聲和不同說話人帶來的影響，使處理后的信號更能反映語音的本質(zhì)特征。例如，比較常用的前端處理有端點檢測和語音增強。

3）聲學(xué)模塊。語音識別系統(tǒng)的模型通常由聲學(xué)模型和語言模型兩部分組成，分別對應(yīng)于語音到音節(jié)概率的計算和音節(jié)到字概率的計算。聲學(xué)特征的提取與選擇是語音識別的一個重要環(huán)節(jié)，這一步驟直接關(guān)系到翻譯器的工作效能，對英語語音識別與學(xué)習(xí)有很大的影響。因此，聲學(xué)模塊要注重人性化設(shè)計，語音設(shè)定盡可能符合自然語言特點。

圖2 基于計算機的翻譯識別流程

4）搜索模塊。英語語音識別中的搜索，就是尋找一個詞模型序列以描述輸入語音信號，從而得到詞解碼序列。本次所設(shè)計的搜索模塊中，其前端是一個語音識別器，識別產(chǎn)生的N-best 候選或詞候選網(wǎng)格，由語法分析器進行分析獲取語義信息，再由對話管理器確定應(yīng)答信息，由語音合成器輸出。由于目前的系統(tǒng)往往詞匯量有限，也可以用提取關(guān)鍵詞的方法來獲取語義信息。

5）執(zhí)行模塊。實際應(yīng)用中，語言識別系統(tǒng)憑借執(zhí)行模塊完成操作，對英語語言識別方式進行優(yōu)化擇取，以最佳狀態(tài)完成英語翻譯工作。目前，就英語教學(xué)中使用情況，聽寫及、對話系統(tǒng)等是語音識別執(zhí)行的兩種方式，充分展現(xiàn)了翻譯器在語言轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用功能。

（1）聽寫機。大詞匯量、非特定人、連續(xù)語音識別系統(tǒng)通常稱為聽寫機。其架構(gòu)就是建立在前述聲學(xué)模型和語言模型基礎(chǔ)上的HMM 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。訓(xùn)練時對每個基元用前向后向算法獲得模型參數(shù)，識別時，將基元串接成詞，詞間加上靜音模型并引入語言模型作為詞間轉(zhuǎn)移概率，形成循環(huán)結(jié)構(gòu)，用Viterbi 算法進行解碼。

（2）對話系統(tǒng)。用于實現(xiàn)人機口語對話的系統(tǒng)稱為對話系統(tǒng)，英語翻譯器中完成了人機對話、語言轉(zhuǎn)換等工作，全面提升了翻譯器操控的性能系數(shù)。受目前技術(shù)所限，對話系統(tǒng)往往是面向一個狹窄領(lǐng)域、詞匯量有限的系統(tǒng)，其題材有旅游查詢、訂票、數(shù)據(jù)庫檢索等，隨著語音數(shù)據(jù)庫資源的優(yōu)化配置，對話系統(tǒng)功能將全面升級。

4 翻譯器使用注意事項

語音識別系統(tǒng)就是讓機器通過識別和理解過程，把語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的高科技。隨著高校教學(xué)信息化建設(shè)時期到來，計算機軟件輔助教學(xué)活動是一種先進的模式，徹底改變了傳統(tǒng)人工教學(xué)模式的不足。翻譯軟件采用數(shù)字化元器件為硬件平臺，配合遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)建立多元化傳輸路徑，滿足了英語翻譯數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)膽?yīng)用要求。但是，未來英語教學(xué)內(nèi)容越來越復(fù)雜，翻譯器語音識別系統(tǒng)承載的數(shù)據(jù)范圍更廣，學(xué)校必須實施更新翻譯軟件產(chǎn)品，才能進一步提升英語智能化翻譯水平。

5 結(jié)論

總之，信息時代英語教學(xué)必然朝著信息化方向發(fā)展，翻譯軟件是英語網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)不可缺少的工具。語音識別系統(tǒng)作為翻譯器工作的主控裝置，其在設(shè)計時需綜合考慮軟件執(zhí)行要求，編制相對完整的翻譯處理操作流程。特征提取、模式匹配、模型訓(xùn)練等是語言識別設(shè)計的核心技術(shù)，設(shè)計中考慮識別方法、前端處理、聲學(xué)模型、信號搜索等功能，便能全面地輔助英語翻譯教學(xué)活動，綜合培養(yǎng)學(xué)生的英語翻譯技能。

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