1 Introduzione
In questi ultimi anni il riconoscimento vocale sta trovando campi di applicazione sempre più numerosi, grazie al miglioramento degli algoritmi di riconoscimento, alla disponibilità di potenza di calcolo sempre crescente su elaboratori e microcontrollori, alla riduzione dei costi dei dispositivi di elaborazione. Sono dunque nati e hanno avuto diffusione strumenti di trascrizione automatica sotto dettatura per Personal Computer, strumenti per l’interazione vocale fra uomo e macchina, strumenti a comando vocale per il controllo di dispositivi audio- video e per il controllo ambientale.
Ciò che per le persone normodotate può tradursi in maggior comodità, o maggiore efficienza nel proprio lavoro, per le persone diversamente abili può risultare una necessità, e, talvolta, l’unica possibilità di disporre di un minimo grado di controllo sull’ambiente esterno.
In presenza di molti tipi di patologie o menomazioni, infatti, l’impossibilità di movimento degli arti superiori rende le persone che ne sono affette totalmente dipendenti per qualunque azione di controllo sul mondo esterno.
La tecnologia di riconoscimento vocale è da qualche tempo impiegata anche come ausilio in queste situazioni: soprattutto attraverso l’utilizzo di un Personal Computer e di opportune schede di interfaccia, e di recente anche attraverso alcuni dispositivi stand-alone, agli utenti non normodotati è data la possibilità di comandare dispositivi audio video e, talvolta, apparati più o meno specificamente a loro rivolti, quali porte, finestre, tende, telefoni. Tipicamente, i dispositivi stand-alone utilizzano il controllo a infrarossi.
I telecomandi a riconoscimento vocale per gli utenti normodotati sono inadatti alle persone diversamente abili. I corrispondenti dispositivi per questi ultimi, infatti, dispongono o dovrebbero disporre di specifiche funzioni di ausilio; in particolare, il sistema dovrebbe poter gestire anche pulsanti ad azionamento facilitato, in modo da consentire un agevole accesso alle funzioni del dispositivo non attivabili attraverso comandi vocali; dovrebbe poter elencare in ogni momento, su specifica richiesta dell’utente, i comandi vocali disponibili; dovrebbe rendere possibile la scansione delle funzioni disponibili, presentandole in successione a display o vocalmente, e permettendone l’attivazione tramite la pressione di un pulsante o tramite una declamazione.
Sfortunatamente, per leggi di mercato e non solo, gli ausili a comando vocale per il controllo ambientale sono disponibili a costi spesso insostenibili proprio dalle persone che ne trarrebbero utilità. Sul mercato europeo e nordamericano, infatti, i prezzi all’utente finale si aggirano su alcune o svariate migliaia di Euro per i dispositivi di fascia medio-alta, e sono comunque superiori ai seicento Euro per il dispositivo più economico. Per di più, nei dispositivi che abbiamo analizzato, non sempre si verifica che a un prezzo alto corrisponda maggiore utilità e maggiore facilità d’uso; a un prezzo limitato, invece, corrisponde sempre la mancanza di molte delle funzioni di ausilio.
Ciò che ci proponiamo in questo lavoro è di sviluppare un dispositivo a controllo vocale per il controllo ambientale, che possa risultare utile e adatto a persone diversamente abili, soprattutto coloro che abbiano una capacità motoria degli arti superiori limitata o nulla; tale dispositivo, in grado di comandare apparati domestici e domotici a controllo infrarosso, dovrà collocarsi in una fascia intermedia relativamente alle prestazioni e caratteristiche degli analoghi dispositivi esistenti, dovrà prevedere funzioni di ausilio non disponibili sui più economici fra essi, e, infine, dovrà essere realizzabile a un costo che possa poi tradursi in un prezzo finale per l’utente assai più accessibile rispetto a tutti gli altri dispositivi analoghi.
Interprete di comandi vocali come ausilio per persone diversamente abili
2 In particolare, ci proponiamo di dotare il nostro telecomando IR a riconoscimento vocale di una serie di funzioni di accessibilità facilitata che risultano presenti solamente in dispositivi di controllo ambientale, distribuiti sul mercato Europeo e Nordamericano, il cui costo minimo per l’utente è dell’ordine di duemila Euro.
Questo lavoro di Tesi è organizzato in cinque capitoli. Nel primo capitolo descriveremo alcuni aspetti relativi alla classificazione delle varie tecnologie di riconoscimento vocale oggi esistenti, spaziando da quelle utilizzate nei riconoscitori stand-alone a quelle più sofisticate adottate nei programmi PC. Daremo inoltre qualche cenno all’approccio oggi generalmente utilizzato nel riconoscimento vocale, l’utilizzo di algoritmi di analisi nel dominio della frequenza unita ad una analisi dell’evoluzione temporale delle caratteristiche spettrali.
Nel secondo capitolo presenteremo una panoramica sui dispositivi di riconoscimento vocale oggi esistenti per controllo ambientale e per altre applicazioni consumer; in particolare, descriveremo anche le prestazioni dei dispositivi di controllo ambientale espressamente rivolti alle persone diversamente abili.
Nel terzo capitolo indicheremo le specifiche del nostro telecomando IR, scaturite dall’analisi di pregi e difetti dei prodotti esistenti. In particolare, descriveremo la scelta di un hardware di riconoscimento vocale disponibile sul mercato a basso costo, ne illustreremo le caratteristiche e riporteremo i risultati dei test su di esso eseguiti per validare la nostra scelta.
Passeremo quindi a illustrare l’architettura di base del nostro sistema, che prevede l’utilizzo dell’hardware di riconoscimento vocale a fianco di un microcontrollore host, gestore di tutto il sistema telecomando.
Nel quarto capitolo illustreremo la scelta di sviluppare il firmware del sottosistema di riconoscimento vocale in modo da consentirne l’utilizzo anche in altre applicazioni, senza pertanto specializzarne le funzioni, ma rendendolo un sottosistema piuttosto generico comandabile attraverso canale seriale di comunicazione. Definiremo il relativo protocollo di comunicazione, l’architettura del firmware, illustreremo la scelta di alcune soluzioni nell’interazione con l’utente, definiremo tutti i comandi che il sottosistema dovrà eseguire, illustrandone i principali, e tutti i messaggi che il sottosistema dovrà fornire all’host.
Illustreremo anche come sarà l’host del sistema a fornire le funzionalità di ausilio richieste nella nostra applicazione. Vedremo poi come, per sviluppare il sistema, si sia deciso di utilizzare una interfaccia grafica su PC, e vedremo come le funzioni di cui abbiamo dotato tale interfaccia siano essenzialmente quelle di cui dovrà disporre il microcontrollore nel circuito stand-alone.
Nel quinto capitolo definiremo infine l’hardware da utilizzare nel nostro telecomando IR, ideeremo i vari blocchi che comporranno il sistema, ne descriveremo l’interconnessione e l’interazione, arriveremo alla realizzazione di alcuni di tali blocchi e alla progettazione dell’intero PCB.
