internet -- kształcenie specjalne
TRANSLATOR - PRZEKSZTAŁCANIE TEKSTU
NA SYSTEM PUNKTOWY BRAILLE'A
Marek Kalbarczyk
Informatyka w Szkole, XVIII
Toruń, 18-21.09.2002
Wstęp
Wraz z rozwojem cywilizacyjnym poprawiała się sytuacja inwalidów wzroku. W coraz większym stopniu mogli liczyć na zrozumienie reszty społeczeństwa. Na pomoc przychodziły im techniczne wynalazki. Aktualnie dobrze zrehabilitowany niewidomy może zdobyć wykształcenie i pracę. Było to nie do pomyślenia jeszcze sto lat temu. Przez ten czas zrobiono bardzo wiele dla stworzenia im normalnych warunków egzystencji. Postęp w tej dziedzinie rozpoczął się już w dziewiętnastym wieku. Wydarzeniem wielkiej wagi było wynalezienie w tym okresie przez Ludwika Braille'a wypukłego, punktowego pisma. Pomysł ten po raz pierwszy w historii dał ludziom niewidomym możliwość samodzielnego pisania i czytania. Sam wynalazca nie przewidywał najprawdopodobniej tak ogromnego sukcesu tego pomysłu. Pismem punktowym posługuje się od dawna wielu niewidomych. Można w tym systemie zapisać zarówno tekst literacki jak i specjalistyczny. Wśród tysięcy książek wydrukowanych dla niewidomych znajdują się również podręczniki do matematyki, fizyki, chemii itd.
Oryginalny system punktowy z tamtego okresu jest jednak zbyt prosty, by mógł wystarczyć w dobie zaawansowanej nauki i technologii komputerowej. Polega on na przyporządkowaniu kombinacjom ze zbioru sześciu ustalonych wypukłych punktów poszczególnych liter i znaków. Zastosowanie sześćdziesięciu czterech możliwych kombinacji nie dorównuje jednak nieograniczonej swobodzie w grafice. Nawet cyfry w systemie brajla są pisane jak litery. W celu odróżnienia ich od liter poprzedza się je specjalnym znakiem, tak zwanym znakiem liczbowym. Podobnie brak tu osobnych zbiorów wielkich i małych liter. Wielkie litery są sygnalizowane tak zwanym znakiem wielkiej litery. W tak prostym kodzie opartym na jednym sześciopunkcie nie ma w zasadzie miejsca dla znaków matematycznych, fizycznych, chemicznych, muzycznych i innych. Powstały w tej sytuacji rozwiązania uzupełniające.
System punktowy Braille'a nadal zwycięża, gdyż nie opiera się wyłącznie na pierwotnym pomyśle, lecz zawiera algorytm poszerzania zbioru oznaczeń stosownie do potrzeb różnych grup użytkowników. Pierwszy rozwijający pomysł polegał na wykorzystaniu kilku sąsiednich sześciopunktów dla zapisania jednego czarnodrukowego znaku. Ważną cechą pisma punktowego jest jego liniowy zapis. Oznacza to na przykład, że najbardziej skomplikowane symbole: ułamki piętrowe, wykładniki, wyrażenia podpierwiastkowe, symbole wiążące stojące w czarnym druku nad lub pod formułami matematycznymi itp. zapisuje się tutaj w jednej linii. W systemie punktowym nie ma możliwości zapisywania znaków ponad lub poniżej linii. W tym celu stosowane są specjalne, dodatkowe oznaczenia, jak na przykład "znak początku ułamka", "znak końca mianownika", "znak zapowiadający indeks", "znak kończący wyrażenie stojące w podstawie logarytmu". Dla rozwiązania problemu zapisu wyrażeń matematycznych stworzono w roku 1955 międzynarodową brajlowską notację matematyczną pod kierownictwem Helmuta Ephesera. Nie była ona wystarczająca i wymagała rozszerzenia. W roku 1986 grupa naukowców pod jego kierownictwem wydała kolejną wersję notacji. Wprowadzono tam decydujące o sposobie notowania złożonych matematycznych formuł pojęcie projektorów. Zaprojektowano pełen zbiór oznaczeń rozpoczynających i kończących projektory, które podzielono na trzy grupy: projektory proste (proste ułamki, indeksy, wykładniki itp.), wzmocnione (obiekty zawierające między innymi proste projektory), szczegółowe (zawierające złożone wyrażenia, w skład których wchodzą również wymienione wcześniej struktury). Opracowany system nadal nie uwzględniał wymagań stawianych notacji czarnodrukowej, na przykład spotykanych przez widzących matematyków używających języków z rodziny TEX.
W ostatnich latach przy okazji wyprodukowania specjalnych drukarek i monitorów dla osób niewidomych, rozbudowano system brajla dla wykorzystania zbioru ośmiu wypukłych punktów. Zwiększa to liczbę możliwych do wykorzystania kombinacji do 256. Pozwala to na przykład na oddzielenie dużych i małych liter oraz wyróżnienie cyfr bez użycia dodatkowych brajlowskich oznaczeń.
Rozwój technologii komputerowej okazał się dla niewidomych największym dobrodziejstwem od czasów Ludwika Braille'a. Specjalne oprzyrządowanie peryferyjne spowodowało ułatwienie dostępu do informacji. Te same dane przechowywane w pamięci komputera mogą być równie łatwo dostępne dla osób widzących poprzez zwyczajny monitor, co dla niewidomych za pośrednictwem specjalistycznych urządzeń, jak na przykład syntezatory mowy i brajlowskie monitory lub drukarki. Niewidomi już mogą czytać nie tylko systemem punktowym, ale również przy pomocy elektronicznego lektora.
Po dokonaniu się tak wielkiego postępu w dziedzinie dostępu niewidomych do informacji, przyszedł czas na rozwiązanie problemu czytania tekstów bardziej złożonych, w których stosuje się specjalne notacje. Osoby widzące dysponują programami służącymi do wydruku komputerowego tekstów zawierających złożone wyrażenia matematyczne. Stworzono specjalnie do tego celu program TEX. W oparciu o niego powstało wiele nakładek programowych z których najbardziej popularną jest LATEX. Stworzenie systemu, który umożliwiałby przetwarzanie plików wejściowych programów TEX i LATEX na pliki sterujące specjalnymi drukarkami i specjalnymi monitorami dla niewidomych oraz syntezatorami mowy, było najważniejszym w tej kwestii wyzwaniem.
Wokół programu TEX
TEX jest złożonym i wyrafinowanym programem, który rozrasta się do dużych rozmiarów, jeśli ma prowadzić do powstania atrakcyjnego składu typograficznego. Program TEX daje elektroniczny skład typograficzny (Typeset Output), szczególnie przydatny w przypadku tekstów zawierających symbole matematyczne.
Jakie kroki należy wykonać w celu otrzymania gotowego dokumentu bądź publikacji? Pierwszym krokiem jest utworzenie pliku, który TEX odczyta. Nazywa się on zazwyczaj plikiem danych (TEX file) lub plikiem wejściowym (input file) i może być utworzony za pomocą prostego edytora tekstowego. Jeśli używa się wyszukanych procesorów tekstu, to plik wejściowy musi być zapamiętany w trybie ASCII (bez specjalnych znaków sterujących). Program TEX przeczyta plik wejściowy i utworzy plik DVI (DVI file). Plik DVI jest następnie przetwarzany przez inny program zwany programem obsługi urządzenia wyjściowego - krócej sterownikiem (device driver), który tworzy po przesłaniu na odpowiednie urządzenie czytelny wynik. Urządzeniem tym może być monitor, drukarka lub fotonaświetlarka.
Na bazie programu TEX został stworzony system przygotowywania dokumentów LATEX. LATEX dodaje do programu TEX zbiór komend upraszczających składanie tekstu i ułatwiających użytkownikowi skoncentrować się na tworzonym tekście, a nie na komendach TEX. Pliki wejściowe mogą być łatwo przesyłane między komputerami za pomocą nośnika magnetycznego lub poczty elektronicznej.
Publikacje i czasopisma z takich dyscyplin nauki jak matematyka, statystyka matematyczna, fizyka są składane za pomocą programu TEX.
Od dawna istnieją już programy, które pozwalają na drukowanie pismem punktowym dla niewidomych tekstów gładkich, to jest takich, które nie zawierają wyrażeń matematycznych. Podobnie stosuje się już od lat syntezatory mowy, które odczytują niewidomym zarówno tekst wyświetlony na ekranie monitora, pliki zapisane na dys-kach oraz książki czarnodrukowe poprzez zastosowanie programów "optical character recognition".
Grupa autorów w ramach projektu badawczego KBN stworzyła oprogramowanie, w skład którego weszły dwa programy: TRANSLATEX przekształcający pliki latexowe na system punktowy i TRANSTEX przekształcający pliki texowe. Oprogramowanie to umożliwiło: drukowanie pismem punktowym dla niewidomych i odczytywanie przez syntezator mowy, analogii plików DVI, odpowiadających plikom wejściowym programów TEX oraz LATEX. Programy zawierają dwa oddzielne moduły: matematyczny i językowy.
Dla zrealizowania zadania należało najpierw dopracować brajlowską notację matematyczną, w taki sposób by spełniała następujące kryteria:
Nowa Notacja wprowadza standardy sposobu drukowania, między innymi, spisów treści, bibliografii oraz zaznaczania ważnych fragmentów i innych wyróżnień, które zwiększają szybkość czytania oraz poprawiają rozumienie tekstu. Zawiera również liczne przykłady, w tym, około stu długich przykładów, rozbudowanych szczegółowo dla celów dydaktycznych. W Nowej Notacji zostały także dokładnie opisane czarno-drukowe kształty wszystkich matematycznych symboli.
Stworzony System TRANSLATOR (w wersji polskiej i angielskiej) umożliwi:
Zaprezentowana praca jest bardzo pożyteczna dla niewidomych na całym świecie, gdyż omówione w niej problemy nie dotyczą jedynie polskich niewidomych.
Marek Kalbarczyk
ZSG nr 2 w Bielanach Wrocławskich
m_kal@go2.pl
Zobacz także:
Tekst publikowany na Stronie Dzieci za zgodą autora (Marek Kalbarczyk) oraz redaktora materiałów konferencyjnych (Macieja M. Sysły).
