Optofon

Ilustrarea optofonului Fournier d'Albe.

Optofonul (în engleză optophone ) este un instrument capabil să convertească personaje în sunete pentru nevăzători . A fost inventat și creat pentru prima dată în 1912 de fizicianul irlandez Edmund Edward Fournier d'Albe , la acea vreme asistent și lector de fizică la Universitatea din Birmingham .

Istorie

Fotografie de Edmund Edward Fournier d'Albe.

Ideea unei „mașini de citit” pentru nevăzători a fost descrisă de Fournier d'Albe în 1913. Intuiția sa a fost că materialele fotosensibile, cum ar fi seleniul , ar putea fi folosite pentru a detecta negrul unei amprente și a-l converti într-un sunet. care ar putea fi interpretat de o persoană nevăzătoare. D'Albe a construit mai multe modele ale lui Reading Optophone, care au transformat imprimarea într-o scară în șase tonuri. În 1920, Barr și Stroud Co. au devenit interesați de invenția lui Fournier d'Albe, care l-a ajutat în evoluțiile ulterioare și, împreună, au brevetat Optofonul și apoi au făcut câteva exemplare pentru a le vinde.

Un număr mic de optofoane Barr și Stroud au fost produse și vândute în Marea Britanie. Dispozitivul era cunoscut și în Statele Unite, unde nu a fost niciodată comercializat. Nu a fost un mare succes comercial; de fapt, într-un interviu din 1943, Barr și Stroud au declarat: «Am oprit producția acum câțiva ani și este puțin probabil să o reluăm. Optofonul a fost utilizat cu succes de mai mulți nevăzători, dar a fost dificil să-l introducem datorită popularității sistemului braille utilizat de majoritatea instituțiilor ».

Între timp, și în Italia a existat un interes pentru mașinile de citit. La începutul anilor douăzeci ai secolului al XX-lea , prof. Ciro Codelupi din Bologna, lector în fizică - matematică , a brevetat o „mașină de citit” capabilă să transforme senzațiile de lumină în senzații tactile . Invenția sa a fost descrisă pentru prima dată în al doilea număr al revistei italiene La Scienza per tutti publicat la 15 ianuarie 1921.

O fotografie a lui Vannevar Bush.

În 1943, în perioada de război, oamenii de știință americani Vannevar Bush și Caryl Haskins de la OSRD - Office of Scientific Research and Development au decis să direcționeze resursele acestui birou către dezvoltarea tehnologiilor de ajutor pentru veteranii răniți. Încă de la început, programul a urmărit să beneficieze nu doar veteranii, ci și toți americanii orbi. Au înființat CSD - Comitetul pentru dispozitive senzoriale sub președinția căpitanului George Comer , coleg cu Vannevar Bush la Carnegie Institution . Programul a fost condus de Laboratoarele Haskins . În următorii 40 de ani, șase companii au lucrat la dezvoltarea „mașinilor de citit” pentru nevăzători, cu diferite tipuri de sprijin al guvernului federal. Acest efort a servit, pe lângă îmbunătățirea socială a persoanelor cu dizabilități , și pentru a sensibiliza guvernul să se angajeze în domeniul tehnologiilor de asistență. În plus față de rolul său de conducere, Haskins a efectuat personal cercetări în dezvoltarea mașinii de citit încercând să dezvolte dispozitivul FM-Slit System, punând bazele cercetării inițiale. În același timp, RCA , sub auspiciile OSRD, lucra la dezvoltarea unui dispozitiv mai bun numit A-2 Reader. Laboratoarele Haskins au inițiat cercetări detaliate în contextul computerului de vorbire, care ar oferi baza sintetizatoarelor de vorbire ulterioare pentru controlul computerelor. Au început să se concentreze pe dispozitive de „traducere directă” renunțând la dezvoltarea dispozitivului FM-Slit System și la inovația descurajantă a A-2 Reader '. La sfârșitul războiului, RCA a lucrat la o mașină prototip capabilă să recunoască litere și să pronunțe cuvinte, din care a fost construit un singur prototip. Odată cu demobilizarea OSRD, aceste programe de cercetare timpurii s-au oprit, deși Laboratoarele Haskins au continuat cercetările privind recunoașterea vorbirii și generarea sintezei vorbirii sub patronajul Corporației Carnegie și a Departamentului Apărării al Statelor Unite .

În 1948, un cercetător pe nume Eugene F. Murphy s-a alăturat VV - Administrația Veteranilor ca director adjunct de cercetare al PSAS - Serviciul de ajutoare protetice și senzoriale. Murphy a crezut că dezvoltarea mașinii de citit trebuia reluată. De asemenea, el a crezut că este prematur să abandoneze A-2 Reader . În 1957 a reluat programul Vannevar Bush care a fost întrerupt la sfârșitul războiului. Murphy a lucrat continuu timp de douăzeci și unu de ani la dezvoltarea „mașinilor de citit” pentru nevăzători. El a extins aria de cercetare prin numirea laboratoarelor Haskins, Battelle și Mauch pentru a lucra cu Administrația Veteranilor la un program cu trei direcții. Institutul Memorial Battelle a fost finanțat pentru a dezvolta un optofon mai bun . Cei doi fizicieni, Caryl Haskins și Franklin S. Cooper , fondatori ai Laboratoarelor Haskins au avut sarcina de a efectua cercetări în direcția inovării unei posibile „mașini de citit” cu sinteză de vorbire. Mauch Laboratories a fost însărcinată să lucreze la un dispozitiv intermediar, numit ortografie, capabil să convertească literele în sunete vocale, unde sunetele erau legate de litere. Murphy a implicat și oameni nevăzători în proiect, ceea ce nu a fost realizat în timpul războiului. De asemenea, a înființat o comunitate de cercetare „mașină de citit” care să ofere dezvoltatorilor un loc de întâlnire comun pentru discuții. În ciuda eforturilor sale, programul PSAS a eșuat în cele din urmă în proiectul său de inovație pentru „mașini de citit” pentru nevăzători, deși au fost dezvoltate mai multe prototipuri de lucru.

Lucrând îndeaproape cu comunitatea de cercetare a mașinilor de citit, inginerii Jim Bliss și John Linvill de la Stanford Research Institute au efectuat cercetări în domeniul percepției tactile și proiectării circuitelor pentru controlul stimulatorilor tactili. Ulterior, au dezvoltat Optacon, o „mașină de citit” care a transformat imprimarea într-un semnal tactil prin mișcarea pinilor ridicați dispuși într-o matrice în timp ce caracterele traversau un semnal de undă pătrată. La început nu au reușit să obțină sprijin financiar de la PSAS, dar în cele din urmă lucrând cu studenți nevăzători au asigurat fondurile în 1968, de la nou-înființatul BEH - Biroul de Educație pentru Handicapați. În 1971, au fondat o companie, Telesensory Systems Inc., pentru a produce Optacon. Peste 12.000 de dispozitive au fost vândute până în 1990 la un preț de aproximativ 3.000 de dolari fiecare.

În 1975, un inventator american, Raymond Kurzweil , în ciuda faptului că nu avea nicio legătură și contact cu comunitatea de cercetare a „mașinii de citit”, a strâns fonduri făcând prieteni, rude și un sponsor să investească în proiectul său. Când sponsorul și-a retras sprijinul, Kurzweil a solicitat ajutor de la NFB - Federația Națională a Orbilor și a reușit să dezvolte o „mașină de citit” text-to-speech în termen de patru ani. Kurzweil, bazat pe talentul său în programarea computerelor și propria experiență în domeniul învățării automate , a dezvoltat o „mașină de citit” bazată pe software. În 1978, aparatul de citit Kurzweil a fost introdus pe piață și până în 1990 au fost vândute peste 4.000 de unități la un preț cuprins între 12.000 și 30.000 de dolari. Telesensory Systems și Kurzweil au rămas singuri în afacerea „mașinii de citit” până la sfârșitul anilor 1980, când tehnologia avansată de microcomputer a adus noi competitori pe teren. Programul de cercetare inaugurat de PSAS a fost definitiv abandonat în 1978, în fața succesului sistemelor telesenzoriale și Kurzweil.

Aceste evenimente istorice ne-au învățat că dezvoltatorii de tehnologie trebuie să caute să integreze „cunoștințele sociale” în practicile lor de dezvoltare înainte de inovație și crearea pieței. De fapt, un inovator de succes, în faza inițială, caută „cunoștințe” la cititorii nevăzători care urmăreau în mod sistematic inovația; au stabilit un proiect printr-o dezvoltare iterativă a cunoștințelor sociale, precum și a cunoștințelor științifice și inginerești; și-au înțeles practicile de dezvoltare a tehnologiei destul de diferit de abordarea liniară adoptată implicit în practicile dezvoltatorilor eșuați. ^{[1] [2]}

Optofon de Fournier d'Albe

Dr. d'Albe a fost inspirat de Photophone-ul lui Graham Bell, care a permis producția directă sau indirectă de sunete datorită incidenței luminii . Așa că s-a dedicat creării unui dispozitiv capabil să înlocuiască simțul vederii cu simțul auzului , utilizabil de către orbi pentru a putea distinge lumini sau obiecte luminoase prin ureche . Ulterior și-a perfecționat invenția construind multe modele din ce în ce mai eficiente pentru a permite orbilor să poată „citi după ureche” o carte normală. ^{[3] [4]}

Optofon pentru citit

În 1912 a descris un instrument care permitea orbilor să identifice lumini sau obiecte luminoase prin simțul auzului și să descopere umbre prin interceptarea luminii. Acest lucru a fost realizat prin plasarea a două preparate de seleniu în două ramuri ale unui pod Wheatstone , care a trimis curentul galvanic într-un telefon. Fluxul de curent a fost blocat de un comutator intermitent. Un dezavantaj al metodei a fost că acțiunea luminii nu a fost instantanee.

Acest inconvenient a fost eliminat în optofonul de citire descris în 1913. Semnalul sonor telefonic a fost produs de lumina intermitentă la diferitele frecvențe muzicale și folosind 8 dintre aceste frecvențe, emise de puncte dispuse pe rând, s-a constatat că era posibil să citiți litere transparente de aproximativ 5 cm înălțime, învățând să recunoașteți sunetul caracteristic fiecărei litere. Pentru a adapta instrumentul experimental pentru citirea caracterelor tipărite de ureche, au fost necesare trei modificări suplimentare:

1. Lungimea liniei de punct luminos a trebuit redusă de la 5 cm la aproximativ 1,5 mm, dimensiunea tipăririi obișnuite;
2. Lumina urma să fie utilizată după o reflecție difuză de pe suprafața tipărită;
3. Sensibilitatea dispozitivului telefonic trebuia (ca o consecință) să crească semnificativ.

Cu aceste schimbări făcute și cu puțină practică, oamenii care sunt total orbi ar fi putut citi cărți obișnuite și de zi cu zi prin simțul auzului.

Optofon pentru citirea personajelor

Schema optofonică pentru citirea tipurilor de caractere

Acesta consta dintr-un mic disc de sirena S , iluminat de un bec cu filament drept de la Nernst N ; un aranjament optic pentru proiectarea unei imagini a liniei de puncte luminoase furnizate de discul rotativ peste caracterul care trebuie citit; două preparate de seleniu sau antimonit conectate în două ramuri ale unui pod Wheatstone și expuse la lumina reflectată de personaj; un repetor de telefon Brown conectat la pod; și receptorul folosit pentru citire.

Aranjamentul optic consta dintr-o prismă cu unghi drept care direcționa fasciculul orizontal de lumină de pe discul sirenei în sus prin lentila cu unghi larg P până la deschiderea mică H din placa plană pe care a fost aranjat textul cu fața în jos. Planul focal al liniei punctelor a coincis cu suprafața superioară a plăcii și cu foaia imprimată.

Puntea de seleniu a fost plasată cât mai aproape posibil de imprimare și a fost perforată pentru a permite trecerea luminii incidente.

Discul sirenei era acționat de un motor electric sau de un tren de roți acționat de o greutate. Consistența vitezei era de dorit, dar nu esențială.

Când toate acestea erau gata și o foaie tipărită a fost trecută peste placă, sunetul la volum maxim a fost auzit în telefon când hârtia expusă era albă și cel puțin când era neagră. Sunetul real auzit depindea de forma literei. Linia mică de puncte, lungă de 1,5 mm, a fost realizată pentru a ilumina fiecare literă pe rând, imprimarea a fost mutată stabil, în direcția liniei de imprimare, care era perpendiculară pe linia strălucitoare a punctelor. Imprimarea a fost ajustată astfel încât linia punctului să acopere numai înălțimea maximă a fontului utilizat. Punctele trebuiau să fie cel puțin opt la număr, șase pentru corpul literei, care acoperea întreaga înălțime a literelor ca a și f și câte un punct pentru partea de sus a literelor ca f și k și pentru porțiune mai mici dintre litere precum p și g .

Nota fiecărui punct trebuia aleasă pentru a facilita recunoașterea omisiunii sale (nu a prezenței sale, ca în cazul „optofonului de citire” descris mai sus). Au fost obținute rezultate bune cu un set de note cu care puteau fi obținute atât concordanțe, cât și discrepanțe, conform literelor expuse. Această serie de note era după cum urmează: gc 'd' este g 'b' c 'e '. Dar aranjamente diferite ar putea satisface urechi diferite.

Un dispozitiv simplu de focalizare a permis operatorului să schimbe lungimea liniei punctelor și să o adapteze astfel la diferite dimensiuni de font.

Alinierea perfectă era esențială la citirea unui rând de text. Acest lucru a fost asigurat de un dispozitiv de alunecare pe geamul de citire.

Optofon de la Barr și Stroud Co.

În anii următori, Dr. D'Albe, în colaborare cu doi producători renumiți de instrumente optice ale vremii, Archibald Barr și William Stroud, a perfecționat foarte mult optofonul. Noul dispozitiv a permis orbilor să citească caractere tipărite obișnuite, cu singura limitare că persoana care l-a folosit trebuie să aibă o ureche muzicală bună pentru a înțelege combinațiile de tonuri emise de instrument și a le traduce în lectură. O mică parte din aceste dispozitive noi au fost fabricate și comercializate în Marea Britanie de Barr și Stroud Co. Deși erau cunoscute și în SUA, nu erau comercializate. ^[5] O primă descriere a instrumentului a fost publicată pentru prima dată la 5 iunie 1920 de săptămânalul științific londonez Nature ^[6]

Fig. 1 - Scheletul optofonului cu sunet întunecat

Principiul funcționării este explicat în fig. 1. Discul D a fost rotit cu viteza de 30 de rotații pe minut de un mic motor electromagnetic. Discul a fost prevăzut cu găuri pătrate dispuse în cinci ture concentrice. Runda cea mai interioară avea 24 de găuri, cea exterioară 48. Celelalte runde aveau un număr intermediar de găuri corespunzător frecvenței relative a anumitor note ale scării diatonice.

Becul torpilei L a trimis un fascicul radial de lumină și a proiectat imaginea filamentului său pe imprimare printr-un sistem de trei lentile pe cealaltă parte a tabletei de seleniu. Axa lentilei concave-convexe C a fost ușor mutat de cel al celorlalte lentile și acest lucru dintr-un motiv anume pe care îl vom explica mai târziu.

Rezultatul general al acestui sistem optic a fost de a proiecta pe imprimare o linie de puncte luminoase, fiecare având o frecvență muzicală diferită. Lumina din aceste puncte s-a reflectat difuz pe tableta de seleniu care a fost plasată în circuit cu o baterie electrică și un receptor telefonic de înaltă rezistență. Punctele luminoase care cădeau pe partea neimprimată și, prin urmare, albă a liniilor, produceau o notă a frecvenței lor muzicale în telefon, în timp ce cele care cădeau pe partea tipărită, adică pe partea neagră, erau așa cum să dispară.

Astfel s-a obținut ceea ce se numea „optofon cu sunet alb” pentru care literele tipărite erau citite prin intermediul notelor omise din scara diatonică în locul notelor pe care le percepea urechea. Experiențele făcute la acea vreme cu acest optofon au dat cele mai satisfăcătoare rezultate. Inventatorul acestui instrument s-a angajat el însuși să-l transforme într-un optofon în care sunetele corespundeau literelor în sine, adică părții întunecate a liniilor imprimate.

O modificare a acestui principiu, introdusă de Barr și Stroud, a fost obținută prin adăugarea unei tije cilindrice de seleniu din care vedem în figură capătul superior B. Această tijă a primit lumina reflectată de pe suprafața concavă a lentilei C, care a produs o imagine adevărată a liniei de puncte luminoase de pe un generator de arbore. Prin rotirea tijei în jurul axei sale, reflexia luminii ar putea fi mai mult sau mai puțin puternică. Prin contrabalansarea efectului lui B și al lui S când a fost expusă partea albă a liniilor de citit, se putea produce o tăcere în telefon, iar trecerea unei litere negre a avut ca efect producerea unui sunet care variază în funcție de formarea literei. Aceasta a fost structura a ceea ce s-ar putea numi „optofon cu sunet negru”. Deși ultimul tip nu fusese încă testat, nu exista nicio îndoială cu privire la ușurința mai mare de a învăța alfabetul fonic pe baza acestui nou principiu.

Fig. 2 - Optofon fără suport muzical cu mecanism de reglare

Structura adoptată de cei doi constructori ai Glasgovo este prezentată în fig. 2. Aici, discul, becul, obiectivul și seleniul, precum și motorul au fost montate astfel încât să poată fi deplasate spre dreapta pentru citirea unei linii, și aceasta prin intermediul manivelei H. Totul s-a întors apoi la stânga cu o mișcare lentă și uniformă reglată de angrenajul W care a împins o roată cu palete introdusă într-un lichid vâscos. Această roată ar putea fi introdusă mai mult sau mai puțin adânc în lichid de piulița de reglare R și mișcarea ar putea fi variată după bunul plac, astfel încât, în funcție de gradul de îndemânare al cititorului orb, să se citească o linie într-un timp cuprins între cinci secunde până la cinci minute. Când o linie a fost citită, cealaltă a fost adusă în evidență de tija C care a funcționat într-un mod similar cu cel al mecanismului de schimbare a liniei la mașini de scris.

Becul torpilei a fost introdus în punctul L ținut de o clemă cu arc de unde ar putea fi îndepărtat pentru înlocuire, de același cititor orb. Roata de echilibrare a fost introdusă în punctul B și ar putea fi acționată de manivela mică, vizibilă în figură.

Fig. 3 - Optofon complet cu carte gata de lectură

Smochin. 3 prezintă aparatul complet cu pupitrul prevăzut cu o carte. După cum sa menționat deja, operatorul optofonului a citit prin intermediul tonurilor și combinațiilor de tonuri atașate receptorului telefonic. Numerele găurilor din discul sonor au fost proporționale cu notele G, C ', D', E ', G' (sol, do, re, mi, sol).

Punctul luminos corespunzător minusului G a căzut pe cel mai jos punct al literelor descendente j, p, y etc. Înaltul G 'a căzut pe cel mai pedepsit dintre majuscule și litere ascendente. Găurile celor trei spire intermediare proiectate pe literele de mijloc.

În practică s-a observat că odată cu noul tip al acestui aparat diferitele ajustări pentru dimensiunea literelor, lungimea liniilor și intervalele acestora au fost făcute cu mare ușurință de către orb și că instrumentul în ciuda delicateții din părțile sale au rămas în uz mult timp fără nici cea mai mică defecțiune. În ceea ce privește viteza de citire, a fost dat exemplul unei femei oarbe, domnișoara Mary Maesott, care a putut citi 25 de cuvinte pe minut cu optofonul. În orice caz, așa-numita ureche muzicală era o calitate absolut necesară pentru orbii care trebuiau să folosească acest optofon.

Aparatul de citit de Ciro Codelupi

Aparatul de citit pentru nevăzători de prof. Univ. Codelupi a făcut posibilă transformarea senzațiilor de lumină în senzații tactile. Persoana nevăzătoare putea astfel să citească orice scriere, muzică și desene alb-negru, atât tipărite, cât și manuale.

Sistem FM-Slit de la Laboratorul Haskins

Ton generat de sistemul FM-Slit

Între 1944 și 1945, institutul de cercetare non-profit Haskins Laboratory a început experimentarea cu un sistem numit FM-Slit System.

Prototipul a produs un singur ton sinusoidal modulat de un interval de frecvență între 100 și 4.000 Hz în funcție de cantitatea totală de lumină incidentă pe o fotocelula și reflectată printr-o fantă verticală îngustă. Astfel, pe măsură ce o sondă se deplasa printr-un personaj, a fost generată o singură notă caracteristică, „reglată”, care era mult mai simplă decât semnalul optofonic în șase tonuri, dar care nu avea nicio relație directă cu forma literei. Echipa de cercetare își folosește simulatorul pentru a testa diferite configurații de sloturi; modularea diferitelor forme de undă; performanța mai multor tonuri (ca la optofon); producerea consoanelor precum fluierele și clicurile pe baza loviturilor ascendente și descendente ale literelor b, d, f, g, h, j, k, l, p, q, t. Sistemul simplu FM-Slit a oferit un rezultat comparabil cu orice alt dispozitiv, cu toate acestea, rezultatele generale au fost dezamăgitoare. După un an de cercetare, Laboratoarele Haskins au raportat Comitetului pentru dispozitive senzoriale: „În general, niciuna dintre aceste tehnici directe de conversie scrisoare cu literă nu pare a fi foarte promițătoare, iar Dr. Cooper evaluează pentru a testa alte metode posibile care implică formarea tiparelor de cuvinte, recunoașterea tiparelor tipărite și producerea consecventă a sunetului cu apariția unui limbaj " ^[7]

A-2 Reader de RCA Laboratory

Un operator care utilizează cititorul A-2

În aceeași perioadă a experimentării efectuate de Laboratorul Haskins, compania americană RCA și-a început experimentele în domeniu, creându-și prototipul A-2 Reader . Dispozitivul consta dintr-o sondă cilindrică portabilă cu un diametru de 3/4 de inch și 6 cm lungime. Sonda a fost atașată cu un cablu la o cutie, similară cu un radio, care conținea circuitul care a fost conectat la o sursă de alimentare și o cască purtată de utilizator. Sonda a fost plasată la 90 de grade față de foaia de hârtie, ceea ce reprezenta un negativ fotografic de aproximativ 20 de caractere. În interiorul sondei se afla un fototub , un amplificator în două trepte, un oscilator de 30 Hz și toate elementele optice.

Sistemul a folosit o tehnică de scanare continuă. Un singur fascicul de lumină a fost direcționat de o oglindă vibrantă, de sus până la baza unei linii de imprimare la o viteză de 30 Hz. Un oscilator, generator de frecvențe sonore de la 300 la 4000 Hz, a fost cuplat magnetic la oglinda vibrantă, deci tonurile sale variau sincronizate cu oglinda. Tonul a fost astfel legat de poziția verticală a fasciculului de lumină. În cele din urmă, un conductor de lumină a transmis lumina reflectată către un fototub, care a generat un mic curent electric care la rândul său a fost amplificat de tuburi de vid în trei etape. Curentul rezultat a generat un bip pentru cască.

De asemenea, Laboratoarele Haskins, în timpul propriilor experimente, pentru a face o comparație cu sistemul FM-Slit , au testat Reader-ul A-2 : unul dintre angajați a fost instruit să folosească dispozitivul, cu rezultate cu adevărat surprinzătoare. ^[8]

Optofon al Institutului Memorial Battelle

Diagrama schematică a octofonului Battelle

Ilustrarea unui optofon Battelle Model D

În 1957, la cea de-a patra conferință Mașini de lectură , s-a stabilit că Serviciul de ajutoare protetice și senzoriale va fi responsabil de îmbunătățirea Reader-ului A-2 al RCA, cu recomandarea ca noul prototip să fie proiectat și construit pentru o evaluare psihologică. Proiectul a fost de a îmbunătăți Reader-ul A-2 cu ajutorul tranzistoarelor și fotodiodelor semiconductoare prin înlocuirea vechilor tuburi de vid și fototuburi. Comitetul a comandat planul de dezvoltare de la Institutul Memorial Battelle.

Echipa de design a ales să folosească tonuri subtile, menite să fie ușor de interpretat. Scanarea verticală a devenit inutilă prin utilizarea mai multor fotodioduri, una pentru fiecare ton care trebuie generat. Progresele în proiectarea fotocelulei au permis utilizarea celulelor miniaturale numite fotodiode, într-o matrice verticală, una pe ton. Utilizarea unei singure celule fotoelectrice (o punte de seleniu în optofonul Fournier și un fototub în cititorul A-2) a impus necesitatea fie de a oscila lumina incidentă (optofonul lui Fournier), fie de a sincroniza scanarea verticală cu un oscilator variabil ( A-2 Reader), astfel încât să genereze un câmp asociat cu înălțimea verticală a liniei de scanat. Utilizarea de către Battelle a unui set vertical de detectoare de fotodiodă, fiecare conectat la un oscilator cu tranzistor, a oferit o modalitate ușoară de a asocia informațiile de poziție verticală cu un ton, eliminând orice formă de undă asociată cu scanarea verticală. Con l'ausilio di nove toni invece di sei, la Battelle sperava di soddisfare l'esigenza di più informazioni sulla parte centrale di una riga. Altri due toni furono i aggiunti (complessivamente 11) come avvertimento nel caso la sonda si allontanava dalla riga di stampa. Due lampade semplici fornivano un'illuminazione uniforme e una lente, disponibili in commercio, proiettava la luce riflessa dalla pagina sulla matrice del rivelatore. Una semplice manopola zigrinata era prevista per la messa a fuoco e l'ingrandimento. Le variazioni di corrente in una fotocellula, dovuti alla presenza o assenza della luce riflessa, modificavano l'impedenza in un transistor di commutazione. Questo, a sua volta, permetteva o inibiva l'oscillazione da parte dell'oscillatore a transistor fissato a una determinata frequenza corrispondente alla posizione verticale del fotodiodo. L'uscita degli undici oscillatori veniva filtrata, amplificata e inviata ad una cuffia indossata dal lettore. Il dispositivo veniva controllato da tre switch: on/off, il volume e un potenziometro per regolare l'intensità della lampada. Durante la relazione Battelle non ci fu nessun coinvolgimento delle persone non vedenti nella fase di progettazione. Successivamente alla realizzazione il prototipo venne testato su dieci studenti della Scuola per ciechi di Ohio e due adulti non vedenti ed i risultati furono deludenti: solo 1-3 parole al minuto. Tuttavia tutti i partecipanti espressero il desiderio di continuare a lavorare con la macchina di lettura. Si aspettavano di raggiungere una velocità di lettura di circa 30 parole al minuto, e dissero che sarebbero stati disposti a pagare tra $100 e $500 per il dispositivo. ^[9]

Mauch Laboratory

Eugene F. Murphy della VV – Veterans Administration (Amministrazione veterani) diede a Mauch il compito di sviluppare un'avanzata "macchina da lettura" per uso domestico, che doveva essere più facile da imparare e veloce da usare rispetto all optofono di Battelle . In un primo momento Mauch cercò di fabbricare un dispositivo capace di generare suoni simili al linguaggio in funzione della forma della lettera, come raccomandato da Franklin S. Cooper.Quando questo approccio non riuscì, Mauch progettò un secondo prototipo creando una lingua artificiale riproducendo fonemi registrati in base alla forma delle lettere, ma anche questo progetto fallì. Ci fu un terzo tentativo che consisteva in una macchina riconoscimento che impiegava lo spelled-speech di Milton Metfessel. Alcuni problemi con le prestazioni di questo dispositivo portarono Mauch a fabbricare una sonda manuale che permetteva all'utente non vedente di allineare con precisione lo scanner e quindi migliorare il tasso di riconoscimento del dispositivo. Per la sonda si poteva anche regolare una soglia per inibire l'approccio spelled-speech , fornendo un mezzo per interpretare caratteri come numeri e segni di punteggiatura che non presenti nell alfabeto dello spelled-speech.

Cognodictor

Tra il 1961 e il 1968, il lavoro di Mauch era limitato solo al banco di prova. Nel 1969, finalmente riuscì a consegnare alla VV, il primo prototipo di "macchina da lettura" basato sul sistema Spelled-Speach, per le prime valutazioni. Questo prototipo concreto di prova, che Mauch chiamò Cognodictor , fu preceduto da due modelli da banco, costruiti con circuiti logici e di elaborazione che Mauch denominò Recognition Prototype ( Prototipo di riconoscimento) e Recognition Prototype II , fabbricati rispettivamente nel tardo 1964 e nel 1967.

Dal 1963 in poi Mauch costruì e sperimentò con uno scanner innovativo dotato di una matrice bidimensionale, una sintetizzatore di parole in grado di muovere 32 nastri preregistrati di suoni Spelled-Speech e un circuito logico che collega i due. Il circuito logico impiegava un codice a cinque bit per l'attivazione fino a 32 stati del sintetizzatore, tra cui no output .Al fine di limitare la complessità ei costi di progettazione e garantire una fattibilità per uso domestico, Mauch riteneva che fosse necessario limitare l'uscita del dispositivo a 32 stati e rinunciare a funzioni automatizzare come lo scanner. Questi vincoli di progettazione richiedeva che fosso trovato un metodo per l'utente per allineare la pagina e distinguere dove si trovava il testo sul foglio. L'utente doveva spostare manualmente lo scanner. Il lettore doveva anche avere la possibilità di interpretare numeri e altri simboli stampati, in eccesso di ventisei caratteri alfabetici, più un massimo di altri cinque. Inoltre, lo scanner bidimensionale richiedeva un allineamento preciso per il riconoscimento del carattere stampato. Se lo scanner fosse stato fuori allineamento con la stampa, allora la griglia di luce e buio sulle fotocellule si discostava dal modello di riconoscimento programmato.

Visotactor

Nel 1964, Mauch propose lo sviluppo di due nuovi sistemi. Immaginò una sonda portatile, che chiamò Visotactor , la quale conteneva una schiera lineare di otto fotocellule, in aggiunta alla matrice bidimensionale che comandava i circuiti logici. Queste fotocellule comandavano otto stimolatori, due su ciascuna delle dita della mano destra dell'utente. Secondo il concetto di Mauch, questi modelli tattili potevano essere utilizzati dal lettore per eseguire la scansione della pagina e trovare il testo su di essa. I modelli potevano anche essere utilizzati per interpretare i numeri, segni di punteggiatura e altri simboli scritti oltre le 26 lettere dell'alfabeto. il Visotactor era, in effetti, una optopono a otto canali con un'uscita tattile. Mauch divise lo sviluppo del Visotactor in due fasi: il primo ad essere realizzato fu il Visotactor B , che conteneva solo le fotocellule e circuiti necessaria per l'utilizzo a mano; a seguire il Visotactor A che doveva eseguire tutte le funzioni del modello B e guidare anche un prototipo di circuito logico di riconoscimento.

Visotoner

Nello stesso anno, Mauch annunciò che in corso anche la fabbricazione del Visotoner sostituendo un "codice optofonico" al "codice tattile" del Visotactor . Sviluppò anche un accessorio denominato Colineator , uno strumento d'aiuto che era un rivelatore di precisione per guidare un utente non vedente a spostare il Visotactor

Stereotoner

Mauch prese ispirazione per un nuovo progetto da un rapporto di Sanford Fideldel del 1970, che ha dimostrò che i toni stereofonici potevano essere generati allo scopo di produrre la sensazione di segnali che si trovano in vari punti nella testa dell'ascoltatore. Il niovo dispositivo per ovvie ragioni lo chiamò Stereotoner. Il prototipo fu completato nella primavera del 1972. Vennero incorporati diversi miglioramenti tecnici del Visotoner. La lampada di illuminazione consumava solo un sesto della potenza, e le pile erano buone per 8 o 9 ore di funzionamento. Il funzionamento binaurale fece decidere a Mauch di dividere il sistema compatto, che pesava poco più di un chilo, in due scatole. Una che era indossata come una collana, contenente l'alimentatore, il generatore di suoni e gran parte dei circuiti ed i controlli di base. Era collegato alla sonda ottica con un cavo schermato e alle orecchie dell'utilizzatore da auricolari stereofonici. L'altra scatola conteneva la sonda ottica, la matrice di rivelatori ei controlli per il loro adeguamento. Entro l'inizio del 1973, Mauch fabbricò tre prototipi di seconda generazione, e si stava preparando a realizzare 100 "modelli di produzione", dei quali 65 furono impegnati per uno studio di valutazione congiunta, della Veterans Administration and dalla National Academy of Sciences.

^[10]

Optacon di Telesensory Systems Inc.

Optacon

Nel 1971 gli ingegneri Jim Bliss e John Linvill dell'Università di Stanford, dopo una ricerca nel campo della percezione tattile, fondarono una società, Telesensory Systems Inc., per produrre un apparecchio a stimolazione tattile ancora più sofisticato e pratico, che indicava in rilievo la forma effettiva di ciascuna lettera per mezzo di numerosi stimolatori disposti come su un reticolo. Questo apparecchio, denominato Optacon , utilizzava una sonda di lettura contenente un reticolo di ben centoquarantaquattro fototransistor in un circuito; facendo scorrere la testina su una riga stampata, ciascun numero, lettera o simbolo era decifrabile seguendo il suo contorno su un reticolo per meno di 24 x 6 stimolatori tattili, anche per mezzo di un solo dito. La persona non vedente mentre con una mano teneva la sonda di lettura, scorrendo le righe, poneva l'altra mano veniva su un gruppo di piccoli stimolatori tattili, che riproducevono i contorni di ogni lettera letta. Per riconoscere le lettere era sufficiente il polpastrello di un solo dito.

L'Optacon, inoltre, era un apparecchio relativamente portatile perché funzionava a pile e pesava all'incirca 3,5 kg. Da tutte le prove effettuate si ebbe un'impressione positiva, e l'apparecchio si dimostrò estremamente utile al non vedente, permettendogli l'espletamento di compiti che prima gli sarebbero stati assolutamente negati. Il limite massimo di velocità sfiorava le cento parole al minuto, e ne furono venduti oltre 12.000 unità fino al 1990 al prezzo di circa 3000 dollari ciascuno. ^[11]

Macchina da lettura di Kurzweil

Nel 1974 , Kurzweil fondò una nuova società, la Kurzweil Computer Products, Inc. e diresse lo sviluppo del primo sistema di riconoscimento di caratteri denominato omni-font : un programma in grado di riconoscere testo scritto con qualsiasi carattere. Prima di allora, gli scanner erano in grado solo di leggere testo scritto con pochi tipi di caratteri. Decise che la migliore applicazione di questa tecnologia sarebbe stata creare una macchina per la lettura automatica che avrebbe consentito a persone non vedenti di comprendere testi scritti, grazie ad un computer che li avrebbe letti ad alta voce. Peraltro, un simile apparecchio richiedeva allora l'invenzione di due tecnologie fondative: lo scanner piano CCD ed il sintetizzatore vocale da testo a parlato. Sotto la sua direzione fu completato lo sviluppo di queste tecnologie e, il 13 gennaio 1976 , il prodotto finito fu svelato durante una conferenza stampa condotta da lui e dai dirigenti della Federazione Nazionale Ciechi. Denominata "Macchina da lettura di Kurzweil" (Kurzweil Reading Machine), l'apparecchiatura occupava un'intera scrivania. Questo gli valse un ampio riconoscimento: il giorno in cui la macchina fu mostrata, Walter Cronkite la utilizzò per pronunciare il suo abituale slogan di fine trasmissione "And that's the way it is, January 13, 1976." Mentre ascoltava The Today Show , il musicista Stevie Wonder udì una dimostrazione dell'apparecchio ed acquistò il primo esemplare di produzione della Kurzweil Reading Machine, dando inizio ad un'amicizia tra i due durata una vita.

Note

Voci correlate

• Cecità
• Braille
• Dattilobraille
• Display braille
• Screen reader
• Riconoscimento ottico dei caratteri
• Macchina che legge e che scrive

Altri progetti

• Wikiversità contiene risorse su optofono
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su optofono

Collegamenti esterni

• ( EN ) Archibald Barr, Fournier D Albe Edmund Edward, William Stroud, Optophone , US 1,350,954, United States Patent Office, 24 agosto 1920.
• Musica d'oggi , vol. 5, G. Ricordi, 1923, p. 100.
• ( EN ) Hans A. Mauch,The Development of a Reading Machine for the Blind ( PDF ), Mauch Laboratories, Inc., 1968.
• ( EN ) Mauch H, Smith G, Reading machine employing a two-dimensional multiple snapshot process , US 3,827,025, United States Patent Office, 30 luglio 1974.
• ( EN ) Cooper et al., Evolution sf Reading Machines ( PDF ), Journal of Rehabilitation Research and Development, 1984.

Portale Fisica	Portale Ingegneria
Portale Scienza e tecnica	Portale Storia