ЦИФРОВОЙ ТИФЛОПЛЕЕР, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫМ ТИФЛОПЛЕЕРОМ, АКУСТИЧЕСКАЯ КОЛОНКА

Группа полезных моделей относится к области цифровой записи, а именно к устройствам записи и воспроизведения МР3 файлов, и предназначено для записи и воспроизведения стереофонической речи «говорящих книг», «звуковых книг», воспроизведения текстовых файлов, а также использования в качестве FM-радиоприемника.
Говорящие книги и звуковые книги воспроизводят цифровые фонограммы и предназначены, в первую очередь, для людей с неспособностью к чтению и, особенно для слепых и слабовидящих.
В соответствии с современными требованиями затраты на запись и воспроизведение фонограмм должны быть наименьшими. Запись и воспроизведение фонограмм должно осуществляться при помощи технических средств, которые используются всем населением, при этом должно выполняться условие - голос при воспроизведении должен быть чистым. Эти средства должны обеспечивать людям с ограниченными физическими возможностями возможность управления устройством.
Одним из носителей современных и перспективных цифровых фонограмм является флеш-карта. Запись говорящей книги для слепых производится в формате МР3 файлов. Наиболее дешевым средством записи и воспроизведения МР3 файлов являются МР3 плееры.
Недостатком стандартных устройств воспроизведения информации является то, что они не адаптированы для незрячих, имеют ряд неудобств, в частности, отсутствие навигации, позволяющей «читать» аудиокнигу: «пролистывать» страницы, делать закладки, находить отмеченные страницы.
Известно устройство «Плеер» (патент на полезную модель РФ №30456, опубликован 27.06.2003), включающий средство электронной обработки и интерфейс управления, в котором средство электронной обработки содержит программные средства для распознавания текстовых файлов и для синтеза голоса, воспроизводящего текст файлов, а интерфейс управления содержит средства регулирования голосовых характеристик.
Недостатком известного устройства является то, что данное устройство воспроизводит файлы ограниченного типа (только файлы текстового формата), не имеет возможности трансляции радиоканалов (радиостанций).
Известно устройство «Цифровой тифлоплеер» (патент на полезную модель РФ №82500, опубликован 27.09.2009), содержащий корпус, МР3 декодер, блок управления, аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, память на SD карте и блок питания. Устройство имеет малогабаритную акустическую стереосистему с динамиками, расположенными в разных плоскостях для достижения максимального стереоэффекта, систему навигации, позволяющую удобно ориентироваться в разделах аудиокниг, клавишную панель управления с озвучанием выполненных действий, работает в режимах проигрывания МР3 файлов, прослушивания цифровых «говорящих» книг и Интернет-радио, снабжен системой кодировки/декодировки стандарта МР3 формата шифрами для защиты от несанкционированного копирования, системой ускорения/замедления воспроизведения в режиме прослушивания «говорящих» книг, системой установки закладок и режимом «слип», а его корпус выполнен в виде книги небольшого формата.
Недостатком известного устройства является то, что данное устройство не имеет возможности воспроизводить текстовые файлы и транслировать радиоканалы FM-диапазона, записывать, хранить и воспроизводить записанную звуковую информацию, а также не имеет возможности корректировать тембр голоса, воспроизводящего аудиофайлы при изменении скорости воспроизведения (темпокоррекция), что создает неудобство при восприятии звукового ряда инвалидами по зрению, для которых способ получения информации посредством специальных воспроизводящих устройств является приоритетным, что повышает требования к качеству звука.
Известно устройство «тифлофлешплеер ElecGeste DTBP-101» (Информация представлена на интернет-ресурсе ), содержащий корпус, акустическую систему (высококачественный динамический громкоговоритель), кнопки управления, встроенный источник питания, встроенный или внешний микрофон, линейный вход, FM-модуль, внутреннюю память (карта типа MicroSD), блок записи и воспроизведения информации, а также часы-будильник. Указанное устройство рассматривается в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком известного устройства является то, что данное устройство не имеет возможности воспроизводить текстовые файлы, не соответствует требованиям эргономики для использования его слепыми и слабовидящими людьми, поскольку в устройстве используется однотипная клавиатура для выполнения различных функций, которая трудно распознаваема слабовидящими людьми. В устройстве имеется акустическая система с монозвучанием, т.к. используется только одна акустическая колонка. Устройство имеет крупные габариты (213×73×143 мм) и вес (0,8 кг), что снижает его мобильность, усложняет возможность непрерывной эксплуатации данного устройства пользователем.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - цифровой тифлоплеер, является создание универсального устройства, расширяющего функциональные возможности существующих плееров и оптимально сочетающего реализованные в других плеерах функции, но специально проработанные, дополненные и сочетанные в одном устройстве согласно требованиям, предъявляемым лицами с ограниченными возможностями по зрению, за счет расширения диапазона форматов воспроизводимых файлов, реализации внутренней памяти на основе NAND flash, которая характеризуется большей скоростью записи и большей надежностью, чем у представленных устройств, проработки акустической системы для обеспечения воспроизведения звуковой информации в режиме стерео и улучшении качества звучания, улучшения его эргономических свойств за счет использования тактильных кнопок различной формы, реализации функций работы с изображениями (увеличение, фиксирование, распознавание образов, сохранение в память), полученными с помощью встроенной видеокамеры, а также возможности подключения к сети Интернет, например, через Wi-Fi соединение, для приема и передачи информации.
Технический результат заключается в создании универсального устройства (цифрового тифлоплеера) с широким диапазоном функциональных возможностей и специальным набором функций, реализованных в одном устройстве, улучшенным качеством звука и улучшенными эргономическими характеристиками для использования лицами с ограниченными возможностями по зрению.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство - цифровой тифлоплеер, обеспечивает несколько режимов работы:
1. воспроизведение цифровых «говорящих» книг в специальном криптозащищенном формате, принятом Всероссийским обществом слепых и Российской государственной библиотекой для слепых в качестве общероссийского стандарта для обеспечения фондов специальных библиотек и школ для слепых (с применением трехпроходного поточного блочного шифрования содержимого МР3 файлов по алгоритму ХХТЕА с длиной ключа криптозащиты 128-бит), поддержка типов флэш-карт: SD, SDHC, с адаптером miniSD, microSD, microSDHC, поддержка файловых структур FAT-16, FAT-32
2. воспроизведение МР3 файлов, битрейт 8-320 кбит/с, диапазон воспроизводимых частот 100-14000 Гц
3. воспроизведение текстовых файлов с помощью синтезатора речи
4. воспроизведение радиоканалов расширенного FM диапазона: от 70 до 108 МГц
5. запись с внешних аудиоисточников через линейный вход, с радиоприемника, со встроенного и внешнего микрофонов во внутреннюю или внешнюю память, с возможностью перезаписи с внутренней памяти на внешнюю и с возможностью последующего воспроизведения
6. обновление внутреннего программного обеспечения устройства из файлов, записанных на флэш-карте
7. работа с изображениями (увеличение, фиксирование, распознавание образов, сохранение в память), полученными с помощью встроенной видеокамеры
8. прием и передача информации по сети Интернет, например, через Wi-Fi соединение
Цифровой тифлоплеер состоит из корпуса, акустической системы, блока кнопок клавиатуры (панель управления), платы, на которой располагаются основные электронные компоненты, телескопической антенны, блока питания (аккумулятор и/или сетевой адаптер).
Внутри корпуса тифлоплеера располагается плата с основными электронными компонентами, которая представляет собой систему управления цифрового тифлоплеера, и которая включает блок записи и хранения информации и блок воспроизведения информации. Блок записи и хранения информации может содержать внутреннюю память, которая представляет собой несъемную микросхему внутри устройства, либо внешнюю память в виде съемной карты памяти. При этом внутренняя память для хранения звуковых данных может быть выполнена в виде микросхемы NANDflash.
Акустическая колонка является основным конструктивным элементом акустической системы. Работа акустической колонки (преобразование и воспроизведение звуковых сигналов) обеспечивается за счет преобразователя звукового сигнала и центрального процессора, которые являются стандартными электронными компонентами (элементами) основной платы тифлоплеера и имеют общеизвестную схему подключения.
Полезная модель «цифровой тифлоплеер» поясняется прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 - общий вид цифрового тифлоплеера (вид спереди);
Фиг.2 - общий вид цифрового тифлоплеера (вид сзади);
Фиг.3 - вид сбоку (справа)
Фиг.4 - вид сбоку (слева)
Корпус тифлоплеера выполнен из пластмассы и по форме напоминает переплет книги и состоит из трех элементов: передней (1), задней (2) и средней панели (3). Эргономичная форма корпуса, позволяет удобно расположить устройство в руках, а наличие специального желоба (12) или углубления в корпусе на задней панели, предотвращает выскальзывание устройства из рук во время эксплуатации.
На передней панели расположены отверстие для встроенного микрофона (6), а также отверстия для динамиков акустической колонки. Акустическая колонка представляет собой два малогабаритных акустических элемента (7) в корпусе тифлоплеера (1), который одновременно является корпусом акустической колонки. Акустический элемент (7) располагается за передней панелью корпуса (1) и имеет звукопроницаемую защиту от внешних повреждений, выполненную в виде круглых горизонтальных защитных решеток. Динамики акустической системы расположены в разных плоскостях для достижения максимального стереоэффекта. Динамики закреплены в специально разработанном корпусе, обеспечивающем наилучшие акустические характеристики тифлоплеера.
На передней панели расположен блок кнопок клавиатуры (4) или панель управления. Функциональные кнопки расположены симметрично относительно центральной оси и являются тактильно различимыми за счет формы кнопок, либо маркировки кнопок рельефно-графическими обозначениями, в том числе на самих кнопках, с возможностью цветовой индикации (подсветки).
Кнопки панели управления с озвучиванием выполняемых действий обеспечивают удобство пользования инвалидам по зрению.
Специально проработанная система озвученной речевой навигации позволяет удобно ориентироваться по книгам или записанным файлам, разделам книги или записанного файла, электронным закладкам и радиостанциям.
Поскольку количество кнопок на панели управления ограничено, большинство кнопок, а также их комбинаций, могут иметь разное функциональное назначение в зависимости от режима работы тифлоплеера.
Функциональное назначение кнопок:
- включение/выключение тифлоплеера
- выбор режима работы тифлоплеера (прослушивание «говорящих» книг, прослушивание МР3-файлов, воспроизведение текстовых файлов с помощью синтезатора речи, FM-радио, диктофон, запись с внешних аудиоисточников, хранение и воспроизведение записанной звуковой информации, работа с изображениями со встроенной видеокамеры, подключение к сети Интернет)
- перемещение вперед и назад по книгам или записанным файлам, фрагментам книги или записанных файлов, а также внутри фрагмента книги или записанного файла
- режим автоматического отключения устройства при отсутствии активности пользователя (режим "Сон") с возможностью настройки таймера автоматического отключения устройства («Автостоп»)
- воспроизведение фонограммы с места прерывания при выключении и повторном включении устройства
- установка закладок, а также переход по установленным закладкам
- изменение (увеличение/уменьшение) скорости воспроизведения в режиме прослушивания «говорящих» книг, в том числе без изменения тембра голоса
- изменение (уменьшение/увеличение) уровня громкости
- поиск радиостанций в направлении уменьшения или увеличения частот, сохранение радиостанций в памяти тифлоплеера, а также прослушивание сохраненных радиостанций
- блокировка клавиатуры во время прослушивания и в выключенном состоянии
- настройка часов и озвучивание текущего времени
- установка будильника
получение изображений с помощью встроенной видеокамеры, их увеличение/уменьшение, фиксирование, распознавание образов на изображении, сохранение образов и изображений в память
- прием и передача информации (звуковых файлов, изображений и другой информации) по сети Интернет
На задней панели (2) тифлоплеера имеется специальный желоб, который предотвращает выскальзывание устройства из рук во время эксплуатации, и внешняя телескопическая антенна (5). Вместо внешней телескопической антенны тифлоплеер может оснащаться встроенной антенной для приема радиосигналов.
На средней панели (3) расположены разъемы:
- разъем для флеш-карты (8)
- разъем для подключения наушников (9)
- разъем для подключения сетевого адаптера (11)
- разъем линейного входа (10)
Указанные разъемы также могут располагаться на боковых или торцевых поверхностях устройства.
Устройство имеет габариты 180×35×110 мм при массе не более 0,5 кг, что значительно повышает мобильность устройства и позволяет пользователю носить его с собой и использовать постоянно.
Система управления цифрового тифлоплеера
Система управления цифрового тифлоплеера реализует не только функции воспроизведения звуковой информации, записанной в виде цифровых «говорящих» книг в специальном криптозащищенном формате и МР3-файлов, трансляции радиоканалов FM-диапазона, записи и хранения информации с аудиоисточников с возможностью последующего воспроизведения, функции «говорящих» часов-будильника, а также функции воспроизведения текстовых файлов с помощью синтезатора речи, возможность работы с изображениями, полученными со встроенной видеокамеры, подключение к сети Интернет для приема и передачи информации, что предоставляет дополнительные возможности для пользователей, особенно для незрячих и слабовидящих.
Технический результат достигается тем, что в данном схемотехническом решении, в отличие от предыдущего, реализуются блок записи и хранения информации и блок воспроизведения информации за счет центрального процессора, который выполняет также функцию синтеза речи с помощью речевого преобразователя, при этом память для хранения записанных данных может быть выполнена в виде внутренней памяти NANDflash, которая характеризуется большей скоростью записи за счет иной структурной организации памяти, процесса записи и интерфейса управления микросхемой, а также большей надежностью, чем у представленных устройств.
Память для хранения записанных данных может быть выполнена в виде внутренней памяти, которая представляет собой несъемную микросхему внутри устройства, или в виде внешней памяти в виде съемной карты памяти.
При этом внутренняя память для хранения данных может быть выполнена в виде микросхемы NANDflash.
Полезная модель «Система управления цифрового тифлоплеера» поясняется чертежами:
Фиг.5 - блок схема взаимодействия внутренних элементов цифрового тифлоплеера и внешних устройств, подключаемых к тифлоплееру
Фиг.7 - блок-схема блока воспроизведения информации цифрового тифлоплеера
Фиг.8 - блок схема блока записи и хранения информации цифрового тифлоплеера
Внутри корпуса тифлоплеера располагается плата с основными электронными компонентами, которая представляет собой систему управления цифрового тифлоплеера и включает следующие модули:
Центральный процессор - выполняет функции управления режимами тифлоплеера и взаимодействия модулей и блоков устройства, является компрессором/декомпрессором звуковой информации, реализует функцию речевого преобразователя, обеспечивающую воспроизведение текстовых файлов с помощью синтезатора речи
Преобразователь звукового сигнала - представляет собой контроллер ЦАП/АЦП звукового диапазона, обеспечивающий преобразование принимаемых сигналов (от FM-радиомодуля, внешних устройств, подключаемых к линейному входу, или внешних аудиоисточников через встроенный микрофон) для дальнейшей обработки центральным процессором и записи в память для хранения записанных данных, а также преобразование звуковых данных от центрального процессора (звуковые файлы с флеш-карт, текстовые файлы с флеш-карт через синтезатор речи, радиопередачи от FM-радиомодуля, записанные звуковые данные из памяти для хранения записанных данных, служебные речевые комментарии из памяти со служебными речевыми комментариями, звуковая информация от «говорящих» часов-будильника) с целью их воспроизведения через звуковой усилитель с помощью динамиков акустической системы или наушников.
Модуль формирования сигнала питания - представляет собой схему формирования необходимых напряжений с необходимой нагрузочной способностью от источника питания (сетевого адаптера и/или аккумулятора) с целью обеспечения питания цифрового тифлоплеера
Контроллер флеш-карт - осуществляет взаимодействие центрального процессора с флеш-картой с целью обработки звуковой информации, записанной на флеш-карте, и передачи через центральный процессор на акустическую систему цифрового тифлоплеера
Контроллер клавиатуры - осуществляет взаимодействие центрального процессора с кнопками клавиатуры с целью управления режимами работы цифрового тифлоплеера посредством кнопок клавиатуры
Память со служебными речевыми комментариями - внутренняя память, содержащая записанные служебные комментарии, озвучивающие выбранный с помощью кнопок клавиатуры режим работы тифлоплеера, а также обеспечивающие речевую навигацию по книгам или записанным файлам, разделам книги или записанного файла, электронным закладкам и радиостанциям
Память для хранения записанных данных - память, содержащая записанные звуковые данные со встроенного микрофона, FM-радиомодуля и внешних аудиоисточников, подключаемых через линейный вход, а также сохраненные изображения, полученные со встроенной видеокамеры, и информацию, полученную из сети Интернет с помощью модуля подключения к сети Интернет.
FM радиомодуль - представляет собой радиоприемник FM диапазона
Контроллер FM радиомодуля - осуществляет взаимодействие FM радиомодуля и преобразователя звукового сигнала с целью обработки звуковых сигналов (радиопередач), полученных с FM радиомодуля, и передачи их через центральный процессор либо на акустическую систему цифрового тифлоплеера для воспроизведения, либо в память для хранения записанных данных.
Модуль линейного входа - осуществляет взаимодействие внешних источников звукового сигнала (например, внешнего микрофона), подключаемых к тифлоплееру через линейный вход, и преобразователя звуковых сигналов с целью обработки звуковых сигналов, полученных от внешних источников, и передачи их через центральный процессор в память для хранения записанных данных.
Модуль встроенного микрофона - осуществляет взаимодействие внешних аудиоисточников и преобразователя звуковых сигналов с целью обработки звуковых сигналов, полученных от внешних аудиоисточников, и передачи их через центральный процессор в память для хранения записанных данных.
Звуковой усилитель - выходной на динамики стерео усилитель класса D мощности 2W, который обеспечивает звучание звуковой информации через динамики или через наушники.
Модуль подключения к сети Интернет - обеспечивает прием и передачу информации (звуковых файлов, изображений и другой информации) по сети Интернет.
Тембр голоса корректируется с помощью специальной программы, реализующей математический алгоритм обработки речевых сигналов.
«Говорящие» часы-будильник представляют собой микросхему, установленную на плате с основными электронными компонентами, реализующую часы в реальном времени, которая накапливает информацию о текущем времени с момента его установки и форматирует ее в минуты, часы, дни, месяцы и т.д. и озвучивает эту информацию в момент обращения к ней пользователя при нажатии соответствующей кнопки или комбинации кнопок. Функция будильника реализуется на данной микросхеме с помощью специальной программы. Управление и настройка «говорящими» часами, а также установка будильника осуществляется с помощью клавиатуры тифлоплеера.
Акустическая колонка
Известно устройство «Акустическая колонка» (патент на изобретение РФ №2086074, опубликован 27.07.1997), содержащая корпус, громкоговоритель с диффузором, установленный в корпусе, и звукоотражатель, установленный напротив фронтальной поверхности диффузора, характеризующаяся тем, что корпус выполнен с кольцевым отверстием на фронтальной стенке и имеет перегородку в форме полусферы, громкоговоритель выполнен низкочастотным и установлен по кромке диффузора в отверстии перегородки корпуса, а звукоотражатель имеет форму полусферы, основание которой закреплено на внутренней стороне фронтальной стенки корпуса по внутреннему радиусу ее кольцевого отверстия.
Недостатком известного технического решения является то, что форма и конструкция акустической системы, в частности, колонки, таковы, что у нее отдельно располагаются высокочастотные, среднечастотные и низкочастотные динамики для улучшения качества звукового сигнала, используются дополнительные элементы конструкции корпуса для повышения качества передачи звука через динамики. Такая акустическая система не рассчитана на портативные габариты воспроизводящего устройства. В конструкциях акустических систем портативных устройств используется один динамик и обычно он не имеет корпуса, что понижает качество звучания воспроизводимой информации из-за малого динамического диапазона, искажений на высоких уровнях громкости и т.п.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - Акустическая колонка, является повышение качества воспроизведения звуковой информации в акустической системе портативного цифрового тифлоплеера, поскольку данное устройство предназначено преимущественно для людей с ограниченными возможностями по зрению, для которых прослушивание звуковых фонограмм является одним из основных источников получения информации. Поэтому к качеству воспроизведения звуковой информации в портативных устройствах, используемых инвалидами по зрению, предъявляются самые высокие требования.
Технический результат заключается в разработке специальной конструкции акустической колонки цифрового тифлоплеера, обеспечивающей улучшенное качество воспроизведения звуковой информации при портативных габаритах устройства.
Полезная модель «Акустическая колонка» поясняется следующими чертежами:
Фиг.8 - Расположение акустических элементов в корпусе тифлоплеера
Фиг.9 - Крепление акустических элементов к передней панели корпуса тифлоплеера
Фиг.10 - Расположение динамиков в акустических элементах
Фиг.11 - Акустический элемент в сборе
Фиг.12 - Задняя часть акустического элемента (чашечка)
Фиг.13 - Передняя часть акустического элемента (крышечка)
Фиг.14 - Динамик
Акустическая колонка представляет собой два малогабаритных акустических элемента (7), помещенных в корпус тифлоплеера (1) и жестко закрепленных в нем. Корпусом акустической колонки одновременно служит корпус тифлоплеера.
Акустические элементы фиксируются к передней части корпуса тифлоплеера и устанавливаются на оплавляемые штифты.
Акустический элемент (7) состоит из передней части корпуса акустического элемента (13), задней части корпуса акустического элемента (14) и динамика (15). К акустической системе можно подключить стереонаушники для прослушивания аудиокниг. Управление акустической системой осуществляется с помощью кнопок панели управления (4).
Задняя часть корпуса акустического элемента (14) выполнена в форме чашечки. В передней части корпуса акустического элемента (13), выполненной в форме крышечки, размещен динамик (15). Крышечки акустического элемента сконструированы таким образом, чтобы обеспечить расположение динамиков в разных плоскостях, под углом не менее 5° (фиг.8), но максимально возможным для акустической системы с близким расположением динамиков для обеспечения стереозвучания и максимально качественного воспроизведения звука при небольших габаритах устройства, и жестко зафиксировать это расположение динамиков в акустической системе. Жесткая фиксация динамиков в корпусе акустического элемента обеспечивает более четкое воспроизведение звука при отсутствии шумов, вызванных вибрационными движениями динамика в корпусе устройства. Кроме того, объем воздуха в герметичном корпусе акустического элемента обладает демпфирующими свойствами. Установка и закрепление акустических элементов в корпусе тифлоплеера уменьшает рассеивание и усиливает эффект подавления помех при распространении звукового сигнала, тем самым обеспечивая наилучшие характеристики воспроизведения звуковой информации при портативных габаритах устройства.
Передняя и задняя части корпуса акустического элемента скреплены между собой с помощью герметичных клеевых соединений, расположенных в одной плоскости.
Задняя часть корпуса акустического элемента (14) представляет собой чашечку в форме параллелепипеда с закругленными ребрами и углами, имеющую выпуклое расширение по длинной стороне и расширяющееся в виде ступеньки по направлению от дна задней части корпуса акустического элемента к плоскости, в которой задняя часть корпуса акустического элемента соединяется с передней частью корпуса акустического элемента.
Передняя часть корпуса акустического элемента (13) представляет собой плоскую крышечку, имеющую отверстие для крепления динамика под углом по отношению к основной плоскости и ребра, позволяющие четко зафиксировать переднюю часть корпуса акустического элемента по отношению к задней части корпуса акустического элемента. Корпус акустической системы выполнен из АБС пластика.
Динамик представляет собой стандартную динамическую головку требуемых размеров и мощности для обеспечения необходимого качества воспроизведения звуковой информации.
Динамик соединяется с передней частью корпуса акустического элемента с помощью клеевого соединения.
Группа полезных моделей связана между собой настолько, что образует единый изобретательский замысел.
Полезные модели: Цифровой тифлоплеер; Система управления цифровым тифлоплеером; акустическая колонка содержат совокупность существенных признаков, необходимую и достаточную для достижения указанных технических результатов его использования.
Из уровня техники не известны технические решения с заявленными совокупностями существенных признаков независимых пунктов формулы группы полезных моделей, что подтверждает соответствие группы полезных моделей условию патентоспособности - новизна.