摘  要： 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一款基于Android的語音排隊(duì)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括語音呼叫終端（Android系統(tǒng)）和醫(yī)生控制端（基于Windows）兩部分，它們之間通過Socket進(jìn)行呼叫通信。系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)終端之間的通信并實(shí)現(xiàn)語音呼叫，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和開發(fā)指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞： 語音呼叫；Android系統(tǒng)；TTS語音合成；排隊(duì)系統(tǒng)

　　自2007年Google推出開源手機(jī)操作系統(tǒng)Android[1]以來，Android的應(yīng)用開發(fā)一時(shí)風(fēng)靡全球，各高科技領(lǐng)域應(yīng)用都在向Android進(jìn)軍[2]，各種基于Android系統(tǒng)的設(shè)備層出不窮。Android的盛行取決于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：（1）開放性，Android是一款基于Linux內(nèi)核的開源系統(tǒng)，對(duì)第三方應(yīng)用開發(fā)完全開放，開發(fā)人員具有較大的自由度[3]；（2）易開發(fā)，Android應(yīng)用程序的開發(fā)采用Java語言，通過應(yīng)用框架層提供的API[4]，使開發(fā)簡(jiǎn)單、周期短；（3）免授權(quán)費(fèi)，Android一直采用免授權(quán)費(fèi)的策略，這讓所有手持設(shè)備廠商都可以選擇Android系統(tǒng)，這也是Android如此流行的很大原因之一，因?yàn)閷?duì)這些廠商來說，采用安卓系統(tǒng)能夠帶來比WinCE更多的利潤(rùn)。

　　排隊(duì)系統(tǒng)（或稱排隊(duì)機(jī)）是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信控制的高新技術(shù)產(chǎn)品，以取代各類服務(wù)性窗口傳統(tǒng)的由顧客站立排隊(duì)的方式，改由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替客戶進(jìn)行排隊(duì)。該系統(tǒng)適用于各類窗口服務(wù)行業(yè)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金融、醫(yī)院、電信以及各級(jí)政府對(duì)外服務(wù)窗口等行業(yè)[5]。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)各種各樣的語音呼叫終端，但Android的出現(xiàn)及其廣泛應(yīng)用，特別是Android系統(tǒng)設(shè)備的普及化，使得設(shè)備成本大大下降，開發(fā)一個(gè)基于Android系統(tǒng)的語音呼叫系統(tǒng)很有實(shí)用意義。

1 現(xiàn)有語音排隊(duì)系統(tǒng)綜述

　　隨著語音合成技術(shù)的發(fā)展，語音排隊(duì)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展很多年了，目前的語音呼叫系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)的組成，可以分為兩種應(yīng)用類型：?jiǎn)渭冋Z音呼叫盒和帶顯示屏的語音呼叫系統(tǒng)。

　　其中語音呼叫盒通常由語音芯片合成聲音，多應(yīng)用于銀行、郵政之類的集中排隊(duì)叫號(hào)服務(wù)，這種盒子合成的聲音比較慢，聽起來一頓一頓的，用戶感覺差，隨著語音芯片技術(shù)的提高，以后有望做到一個(gè)更好的水平。

　　語音呼叫系統(tǒng)除了一個(gè)聲音呼叫以外，還帶有一個(gè)顯示終端，終端會(huì)顯示當(dāng)前叫號(hào)人員甚至下一個(gè)排隊(duì)者的姓名或其他信息，通常用于醫(yī)院等較為分散的排隊(duì)叫號(hào)服務(wù)，方便用戶在沒有聽到聲音時(shí)看到排隊(duì)信息。語音的屏顯功能，有的直接后臺(tái)帶電腦主機(jī)，這樣構(gòu)成的成本較高；還有的利用分屏技術(shù)進(jìn)行分屏顯示，但總體下來成本也不低。

　　總體而言，目前主要利用語音芯片合成聲音的較多，隨著語音呼叫的需求發(fā)展，需要更多發(fā)展真人語音合成服務(wù)，但受限于語音合成芯片的資源限制，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，需要將電腦級(jí)的語音合成技術(shù)帶入到語音排隊(duì)系統(tǒng)中。而目前的語音呼叫系統(tǒng)由于技術(shù)上的原因成本過高。隨著Android設(shè)備的發(fā)展，有很多顯示終端已經(jīng)內(nèi)置了Android系統(tǒng)，特別是Android系統(tǒng)對(duì)TTS語音合成的支持標(biāo)準(zhǔn)化，為開發(fā)新一代呼叫系統(tǒng)提供了可能，同時(shí)由于單一設(shè)備實(shí)現(xiàn)了顯示與語音呼叫，有效地降低了設(shè)備成本。

2 基于Android系統(tǒng)的語音呼叫優(yōu)勢(shì)

　　TTS（Text To Speech），即“從文本到語音”，是人機(jī)對(duì)話的一部分，讓計(jì)算機(jī)能夠說話。它是同時(shí)運(yùn)用語言學(xué)和心理學(xué)的杰出之作，在內(nèi)置芯片的支持下，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，把文字智能地轉(zhuǎn)化為自然語音流。TTS技術(shù)對(duì)文本文件進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間之短可以秒計(jì)算。在其特有智能語音控制器作用下，文本輸出的語音音律流暢，使得聽者在聽取信息時(shí)感覺自然，毫無機(jī)器語音輸出的冷漠與生澀感。TTS語音合成技術(shù)即將覆蓋國標(biāo)一、二級(jí)漢字，具有英文接口，自動(dòng)識(shí)別中、英文，支持中英文混讀。所有聲音采用真人普通話為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，實(shí)現(xiàn)了120~150個(gè)漢字/s的快速語音合成，朗讀速度達(dá)3~4個(gè)漢字/s，使用戶可以聽到清晰悅耳的音質(zhì)和連貫流暢的語調(diào)。

　　基于Android系統(tǒng)的語音呼叫有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　?。?）軟件優(yōu)勢(shì)。Android1.6版本及之后的系統(tǒng)都默認(rèn)安裝了TTS引擎，這為開發(fā)基于Android系統(tǒng)的語音呼叫系統(tǒng)提供了可能。

　　（2）硬件優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在已經(jīng)有帶Android系統(tǒng)的智能電視、智能顯示器、電視機(jī)頂盒等硬件供開發(fā)使用，而且由于Android系統(tǒng)費(fèi)用很低，做出來的產(chǎn)品比原來不帶Android系統(tǒng)的產(chǎn)品功能上有很大提升，但成本增加很少。

　?。?）可重用性高。基于Android的語音呼叫，如果硬件更換，例如從Android顯示器換成Android電視機(jī)，由于都是基于Android系統(tǒng)，可能不經(jīng)過修改就能直接使用。如果是Android系統(tǒng)版本變化過大（比如新發(fā)布版本的API更新過大），也可能只需要經(jīng)過重新編譯指定版本即可在新機(jī)器上使用，這為后續(xù)的開發(fā)部署提供了很大的便利，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橛布兓枰匦麻_發(fā)軟件的問題。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

　　整體而言，本系統(tǒng)采用Client/Server架構(gòu)，醫(yī)生客戶端從排隊(duì)服務(wù)器讀取當(dāng)前排隊(duì)列表，由醫(yī)生決定呼叫排隊(duì)者，呼叫由Android呼叫終端完成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[6]。

　　圖1中，每個(gè)陰影方塊表示不同的房間號(hào)，一個(gè)房間有多個(gè)醫(yī)生時(shí)，可以多個(gè)醫(yī)生共用一個(gè)顯示屏叫號(hào)。其中的呼叫終端，可以是帶Android系統(tǒng)的智能電視，也可以是智能顯示器甚至是機(jī)頂盒加顯示器的配置。

　　系統(tǒng)的整體流程簡(jiǎn)單明了，主要難點(diǎn)在于醫(yī)生客戶端與呼叫終端之間的聯(lián)系，通過Socket通信實(shí)現(xiàn)了通信過程。

4 Android端軟件實(shí)現(xiàn)

　　本節(jié)主要討論Android系統(tǒng)下的語音呼叫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要包括呼叫服務(wù)建立和語音呼叫過程的實(shí)現(xiàn)。軟件系統(tǒng)的主要程序流程圖如圖2所示。

　　Thread服務(wù)創(chuàng)建很關(guān)鍵，通過它建立起Socket偵聽線程與消息處理線程。在Android編程中，Thread的作用與Windows下的多線程編程作用一樣，其目的是讓主線程不至于“陷入”到消息等待中。

　　4.1 Android服務(wù)進(jìn)程建立

　　在此，需要在Android系統(tǒng)上建立一個(gè)Socket服務(wù)器，用來與醫(yī)生客戶端建立連接，以完成呼叫信息的接收工作。

　　在主界面的Create（）過程中，建立一個(gè)線程mThreadServer用于偵聽端口：

　　mThreadServer=new Thread（mcreateRunnable）；

　　mThreadServer.start（）；

　　其中的mcreateRunnable過程如下：

　　//線程：監(jiān)聽服務(wù)器發(fā)來的消息

　　private RunnablemcreateRunnable=new Runnable（）

　　{

　　public void run（）

　　{

　　try

　　{

　　serverSocket=new ServerSocket（5678）；

　　//方法用于等待客戶連接

　　mSocketServer=serverSocket.accept（）；

　　//接受客戶端數(shù)據(jù)

　　new Thread（ ServerRunnable）.start（）；

　　}

　　catch （IOException e）

　　{

　　Message msg=new Message（）；

　　msg.what=0；

　　recvMessageServer="創(chuàng)建異常："+e.getMes

　　sage（）+e.toString（）+"\n"；

　　return；

　　}

　　}

　　}；

　　在偵聽線程完成建立之后，即完成了語音呼叫服務(wù)的建立，醫(yī)生客戶端就可以訪問指定的端口與呼叫終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。

　　4.2 Android語音呼叫實(shí)現(xiàn)

　　在Android系統(tǒng)下，由于已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)化的TTS語音呼叫引擎，完成一個(gè)語音呼叫的過程顯得非常容易，只需要根據(jù)Google提供的標(biāo)準(zhǔn)化API就能完成呼叫服務(wù)。

　　使用系統(tǒng)提供的TTS引擎，可以使用TextToSpeech類來執(zhí)行TTS操作，或者用setEngineByPackageName（）方法來自定義一個(gè)引擎。在Android4.0后可以通過一個(gè)新的TextToSpeech的構(gòu)造方法來指定引擎，該方法接收一個(gè)TTS引擎的包名。還可以通過getEngines（）來查詢可用的TTS引擎，這個(gè)方法返回一個(gè)TextToSpeech.EngineInfo對(duì)象的集合，該對(duì)象包含引擎的圖標(biāo)、標(biāo)簽和包名等信息。

　　通過如下過程完成語音引擎的初始化：

　　if （status==TextToSpeech.SUCCESS）{

　　int result=mTts.setLanguage（Locale.CHINESE）；

　　if（result==TextToSpeech.LANG_MISSING_DATA

　　||result==TextToSpeech.

　　LANG_NOT_SUPPORTED）

　　{

　　Log.e（TAG，"初始化成功，但是找不到語言包"）；

　　//TODO安裝語言安裝包

　　}

　　}

　　引擎初始化之后，就可以開始讓引擎發(fā)音了：

　　try {

　　mTts.speak（mContent，TextToSpeech.QUEUE_FLUSH， null）；

　　} catch （Exception e） {

　　e.printStackTrace（）；

　　showToast（"出錯(cuò)了~"）；

　　}

　　以上過程完成了一個(gè)語音引擎的初始化并讀出從醫(yī)生客戶端中接收到的文本信息。

　　圖3是本系統(tǒng)實(shí)際使用的效果圖。

　　本文介紹了一個(gè)基于Android系統(tǒng)的醫(yī)院語音呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，限于篇幅，本文實(shí)現(xiàn)過程主要針對(duì)Android部分的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上還有醫(yī)生客戶端的實(shí)現(xiàn)。由于介紹在Windows端實(shí)現(xiàn)Socket通信的文獻(xiàn)已經(jīng)很多，本文不在此做過多贅述。

　　本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于Android的語音呼叫系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。隨著Android系統(tǒng)設(shè)備的大量普及，這種基于Android系統(tǒng)的語音呼叫終端因?yàn)橄到y(tǒng)成本低且使用可靠，一定會(huì)得到推廣使用。

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