Brevet FR2629615A3 — publié le 19891006

FR 2629615 A3 19891006 FR 8804501 A 19880401 Système pour l'apprentissage du langage chez les malentendants Dans l'état actuel de la technique, l'apprentissage du langage pour les sourds moyens et profonds s'effectue à l'aide d'un oscilloscope ou système équivalent basé sur le même principe. Le malentendant parle devant un micro et l'appareil visualise les sons sur un tube cathodique. L'inconvénient de ce système est l'interprétation des courbes; comment un enfant de cinq ans peut-il comprendre la signification d'une si nusoïde ou d'un signal périodique quelconque? Ce problème est d'autant plus délicat à résoudre que ces enfants n'ont aucun langage et que toute rétroaction envers l'orthophoniste est impossible. En effet, les enfants ayant un handicap auditif ont toujours une communication déficiente.Il en résulte que le système actuellement disponible dans l'état de la technique est très peu interactif ce qui enlève l'efficacité à tout apprentissage de langage. L'invention propose un système basé sur un principe totalement différent. Les sons ne sont pas visualisés sous la forme de signaux plus ou moins complexes à identifier mais traduits en images colorées. Dans certains cas, ces images pourront être organisées en jeux semblables à ceux que l'on trouve dans les micro-ordinateurs familiaux. Toutefois, cette notion de jeu est pris dans le sens le plus large : un train qui se dessine sur l'écran est considéré comme "jeu"... Pour arriver à celà, le son capté par un micro est analysé puis digitalisé. Les différentes composantes du son (pitch etc...) sont séparées puis synthétisées en images. Prenons un exemple concret. Les enfants sourds profonds arrivent difficilement à faire la différence entre les phonèmes "tre" et "cre". L'invention pourra traiter ce cas avec un jeu vidéo constitué d'une balle qui rebondit entre deux murs verticaux (les deux bords de l'écran). Une raquette pourra toutefois intercepter la balle. Dans un coin de l'image sera symbolisé un train. Le but est de faire dire le mot "train" correctement à l'enfant. Si celui-ci dit "crain", la raquette ne se déplacera pas. Par contre, si l'enfant dit correctement "train", la raquette interceptera la balle. Evidemment, toutes les nuances pourront être envisagées mais le jeu ne sera gagné que si l'enfant dit correctement "train". Pour d'autres phonèmes, une image colorée avec des motifs géométriques suffira. Dans l'exemple ci-dessus, rien n'empêche de partir avec une figure floue et d'arriver à reproduire correctement un train lorsque l'enfant dit "train". Dans le cas de certains sons, une simple image suffira. Toutefois, l'écran contiendra deux images: l'une en provenance de l'enfant et l'autre synthétisée par l'ordinateur. L'enfant pourra ainsi comparer ce qu'il dit et ce qu'il doit dire. Pour les enfants sourds très profonds ayant un vocabulaire réduit à quelques mots, des progressions seront proposées par l'ordinateur ou pourront être programmées par l'orthophoniste. Ainsi, le mot "train", en apparence fort simple, est beau-, coup trop compliqué à prononcer pour certains handicapés. Une progression est alors indispensable et des "bonus" seront donnés à l'enfant à chaque progression. Par exem ple, une image qui se colorie au fur et à mesure des progrès pourra être un sujet de motivation intéressant. L'avantage de cette invention est évident car on n'apprend pas à un enfant comment jouer. Dès les premières minutes, celui-ci saura ce qu'il faut faire pour "gagner". Par ailleurs, et c'est également un avantage très important, ce procédé est hautement interactif. De la sorte, l'orthophoniste saura exactement si l'enfant a compris ou non et pourra suivre ses progrès d'une façon plus sûre (alors que dans la technique actuelle, la rétroaction est évaluée d'une manière tout à fait empirique). Enfin, chaque figure pourra être agrémentée d'un texte. Ainsi, un enfant qui voit un train dessiné et, à côté, le mot "train" apprendra à reconnaître les mots plus facilement. Ce point est également important car l'enfant sourd doit apprendre à lire avant les autres enfants de son âge de façon à avoir rapidement une seconde source de communication (et également pour prendre un peu d'avance sur son handicap lorsqu'il sera en CP). Dans le même esprit, le système sera capable de proposer à l'enfant des associations de syllabes de façon à en faire des mots complets. Là encore, la notion de jeu sera présente. Par exemple, l'ordinateur pourra proposer 25 syllabes inscrites sur des "cartes àjouer" symbolisées sur l'écran et qui seront mises en matrices de 5 par 5. Les cartes sont retournées et l'enfant ne connaît pas leur contenu. Il a la possibilité d'en retourner deux au hasard et d'éssayer, à l'aide de ces deux syllabes, de former un mot entier. En cas de succès, les deux cartes sont retirées du jeu et ce jusqu'à épuisement des 25 cartes. En cas d'insuccès, les cartes sont à nouveau retournées et l'enfant recommence un tour. Ce jeu est, en fait, une aide à la lecture semi-globale. Il demande de la part de l'enfant une grande mémoire visuelle. Cependant, dans le cas de l'appareil décrit ici, ce jeu aura un autre aspect: la prononciation correcte des syllabes. On en revient ainsi à l'étape décrite précédemment mais les mots entiers comme "train" sont remplacés ici par des syllabes comme "mo" et "to" de façon à faire "moto"... Ce jeu se fera à l'aide de la souris et c'est l'enfant qui clique les deux cartes qu'il veut retourner. L'enfant pourra également visualiser sa prononciation. Le choix des syllabes se fera dans un premier temps par le système à microprocesseur de façon purement aléatoire à partir d'un dictionnaire élémentaire. C'est l'ordinateur qui, en fonction des cartes tirées, modifiera les cartes non tirées de façon à permettre à l'enfant d'avoir un maximum de succès.L'algorithme utilisé est connu en soi dans d'autres domaines (méthode du "B tree") et ne sera pas développé dans le cadre de ce brevet. D'un point de vue technique, l'invention se compose d'un microphone (1) attaquant un préamplificateur (2). Le signal de sortie est dirigé dans des filtres divers, notamment des passe-bande (3). Le but de ces filtres est de séparer les composantes du son. Les sorties de ces filtres actionnent des décodeurs de tonalité (4) ainsi que des boucles à verrouillage de phase (5). Les décodeurs de tonalité fournissent des signaux tout ou rien et seront utilisés pour lire une gamme de fréquences dont l'amplitude est peu importante. D'autres gammes de fréquences nécessiterontune certaine précision. Pour cela, les boucles à verrouillage de phase seront jumelées à des convertisseurs A/D (6). Un autre ensemble de convertisseurs AID (8) sera connecté par l'intermédiaire d'un filtre (7) directement à la sortie du préamplificateur de façon à connaître l'enveloppe et l'attaque. Les signaux logiques recueuillis sont traités par un système à microprocesseur (9) et convertis en images. Il est à noter toutefois que pour résoudre ce problème de traitement analogique de la parole, des filtres secondaires pourront se retrouver un peu partout dans le circuit électronique final. Par exemple les boucles à verrouillage de phase en ont toujours. La présence de ces filtres n'est pas indiquée dans l'invention car cette technique relève plus de l'art de l'ingénieur. Une alternative aux circuits présentés dans le paragraphe précédent consiste à analyser directement la parole par un processeur spécialise du genre 32020 (9). Des fonctions complexes du genre FFT (transformées de Fourier rapide) seront alors exécutées par programme. Les éléments (3) à (8) pourront être en partie ou en totalité remplacés par le processeur (9).Le résultat sera beaucoup plus précis que celui émanant de la combinaison analogique/digital décrite au paragraphe précédent. Par contre, le coût d'un système ainsi réalisé sera nettement plus élevé. Dans la description de l'invention qui est faite ici, il n'est pas fait mention de l'affichage vidéo (10) qui ne possède aucune particularité. L'obtention des images vidéo et la programmation des jeux à partir des données reçues des organes d'entrée sont relativement faciles à mettre en oeuvre. Cette technique relève de l'art de l'in- génieur et ne sera pas décrite ici. Un circuit d'étalonnage manuel ou automatique sera prévu de façon à ce que la machine puisse adapter son analyse à la voix de l'enfant. En effet, les voix des enfants sourds ne sont généralement pas phonogéniques et si un tel circuit n'existait pas, toute analyse serait impossible à réaliser. Ce circuit n'est pas représenté sur la figure car il s'agit de réglages divers (potentiomètres, programme d'étalonnage etc...). Le système retenu consiste à faire dire à l'enfant un son facile à la fois à prononcer et à analyser. Un son comme le "Aaaaa" pourra être retenu car le signal émis est périodique, comprend peu d'harmoniques, n'a pratiquement aucun bruit blanc ni attaque. A partir de ce son "pur", l'ordinateur fera un calcul intelligent pour obtenir les composantes de synthèse d'un son donné. Pour reprendre l'exemple précédent, le mot "train" pourra être calculé de façon à être aussi phonogénique que possible tout en gardant les spécificités de la voix d'étalonnage. Le terme spécificité mérite une attention. Il ne s'agit pas de recréer un son à partir d'un autre par une simple manipulation mathématique. Il s'agit d'extraire de la voix d'étalonnage les caractéristiques liées à la personne (aiguë ou grave etc...) et non inhérentes au handicap. Un enfant sourd aura presque toujours une voix anormale et si une correction n'était pas faite, les sons synthétisés seraient également anormaux. Le système d'étalonnage devra donc effectuer une correction adéquate. Il est prévu, dans cette phase d'étalonnage, une possibilité d'analyse de sons complexes de façon à affiner la reconnaissance de la voix. Par exemple, si l'enfant dit "crain" en voyant un train, le système pourra prèndre en référence ce mot pour son étalonnage. Il suffit alors que l'orthophoniste clique avec la souris le mot "crain" par miles mots qui lui seront proposés. Il est en effet plus sûr et plus facile de synthétiser "train" à partir de "crain" que de "Aaaa". L'ordinateur calculera ainsi les paramètres du mot "train" qui lui servira ultérieurement de référence pour les jeux. Dans toute cette procédure d'étalonnage, il est évident que certaines caractéristiques pourront échapper à l'ordinateur. Pour cela, une possibilité d'ajustement manuel sera prévu. L'orthophoniste pourra modifier telle ou telle composante'de la voix. Cet étalonnage sera conservé en mémoire non volatile (mémoire de masse par exemple) de façon à ne pas revenir sur ce point à toutes les séances. Un réétalonnage pourra se faire périodiquement, au fur et à mesure des progrès accomplis. Le système est entièrement programmable. L'utilisateur peut choisir lui-même les mots que l'enfant doit prononcer. Cependant, puisque une éducation prend toujours beaucoup de temps, les séquences utilisées à chaque séance seront mises en mémoire de masse sous la forme d'une base de données. L'orthophoniste pourra à son gré interroger la base de données pour en faire une statistique avec une visualisation sous forme d'histogrammes. Pour celà, le microprocesseur utilisé dans l'invention sera programmé en conséquence avec un noyau (ou "run-time") de LAG (langage de quatrième génération) du genre Paradox par exemple. Ainsi, l'orthophoniste pourra visualiser très rapidement les scores que l'enfant aura obtenu aux différents jeux sur une période donnée et, par conséquent, déceler les faiblesses de son langage. L'aspect statistique mérite d'être souligné.Il s'agit de mettre cette science à la disposition de l'orthophoniste de façon à lui permettre d'obtenir des résultats fiables. De nombreuses théories existent en ce qui concerne l'éducation des enfants mais celles-ci sont toutes basées sur des impressions et non sur une mathématique rigoureuse. Par exemple, pour l'apprentissage de la lecture, personne n'est d'accord sur la méthode à utiliser (semi-globale, globale ou autre...). Le noyau LAG utilisé dans l'invention servira donc principalement à présenter à l'utilisateur une démarche fiable pour arriver au résultat final, démarche basée sur les statistiques et non sur des impressions subjectives. Enfin, l'invention pourra servir d'aide à l'orthophoniste. Pour celà, le système comportera un programme d'animation d'images. Ces séquences animées concerneront certains points particuliers. Par exemple, une dizaine d'images pourront montrer à l'enfant comment prononcer le phonème "la". Des vues de profil ou de face seront utilisées selon les cas. Toutefois, cette aide devra rester au stade d'aide et non empiéter sur le diagnostic. Il est bien évident que l'ordinateur ne pourra jamais remplacer un orthophoniste et qu'un grand nombre de cas ne pourront être traités de la sorte. Revendications 1. Procédé qui consiste à transformer les sons de la voix humaine en images colorées et en jeux vidéo organisés de façon à ce que les différences entre phonèmes soient clairement mises en évidence par des malentendants. 2. Dispositif, selon la revendication 1, constitué d'un microphone (1) suivi d'un préamplificateur (2) attaquant un ensemble de filtres (3,7), boucles à verrouillage de phase (5), convertisseurs~A/D (6,8) et décodeurs de tonalité (4) connectés à un système à microprocesseur (9) muni d'un affichage vidéo (10) dont le rôle principal est le traitement de l'image. 3. Dispositif, selon l'une des revendications 1 et 5 constitué d'un processeur spé- cialisé pouvant remplacer tout ou partie des filtres, convertisseurs A/D et décodeurs de tonalité. 4. Dispositif, selon l'une des revendications 1 à 3, constitué d'un étalonnage enregistrable en mémoire non volatile permettant d'adapter le dispositif décrit dans l'in- vention aux voix non phonogéniques et calculant les paramètres de synthèse des sons qui seront ultérieurement pris en référence. 5. Dispositif, selon l'une des revendications 1 à 4, constitué par une base de données programmable, incluse dans l'appareil, mise à jour continuellement et qui tient compte des progrès accomplis lors des séances, fournissant ainsi à l'utilisateur des éléments statistiques qui lui permettront de rendre plus efficace l'apprentissage du langage. 6. Dispositif, selon l'une des revendications 1 à 5, constitué par un programme axé sur l'animation d'images pédagogiques et fournissant une aide à l'apprentissage du langage. 7. Dispositif, selon l'une des revendications 1 à 6, constitué par le fait que le système sera apte à traiter des syllabes isolées les regroupements nécessaires de façon à en faire un mot complet en vue d'apprendre également à l'enfant la lecture semi-globale.