早口合成音声に対する高齢者の慣れ
小野友理子*1 渡辺隆行*1 西本卓也*2
Hearing experience of fast TTS for elderly person
Yuriko Ono*1, Takayuki Watanabe*1, and Takuya Nishimoto*2
Abstract - A text-to-speech synthesizer that would produce easily understandable voices at very fast speaking
rates is expected to help persons with visual disability to acquire information effectively with screen reading
software. We investigated the intelligibility of Japanese text-to-speech systems at very fast speaking rates using
four-digit random numbers as the vocabulary of the recall test. As a result of the experiments with young subjects
and elderly subjects, the significant learning effects were not observed in case of the elderly subjects as comparedwith the young subjects．
Keywords : Fast speaking rate，Text-to-speech，Elderly person，Experience，Oral comprehension，Number

1.

はじめに

内閣府の調査[1]によると，2001 年現在日本国内において視覚障害を持つ人の数は 306,000 人とされている．そのうち点字を使用できる人々は 10%以下であり，点字は日本ではあまり広く使われていない．その理由としては，特に成人後に視力を失った場合に，点字を習得することが困難であるということが挙げられる．また同じ調査によると，視覚障害を持ちパーソナルコンピュータ(PC)を使用する人が 10,000 人以上いる．PC およびインターネットを音声で使用することにより，視覚障害を持つ人がリアルタイムのコミュニケーションを行えるようになり，社会的活動に参加することができる．
近年，日本語版の Microsoft Windows に対応した複数のスクリーンリーダが開発され，視覚障害を持つ人がウ
ェブや電子メールを利用することが可能になった．このようなシステムを使いやすくするために，早口であっても正確に聞き取れるテキスト音声合成システム(Text-to-Speech System, TTS)が求められている．渡辺[2]は日本国内で視覚障害を持つ PC 利用者がスクリーンリーダの音声をどのように設定しているか実状を調査した．
その報告によると，多くの利用者はソフトウェアにおいて設定可能な最高の読み上げ速度を選択しており，これは一般的な読み上げ速度の約 2 倍であった．
視覚障害を持つ人々がどの程度の早口音声を聞き取ることができるか，といった検討を浅川らが行っている[3]．
浅川らは音声波形編集ソフトウェア CoolEdit の時間伸縮機能を用いて，日本語の文章を読み上げた音声を早口化した．視覚に障害を持ちスクリーンリーダの熟練者である複数の被験者がこれを聴取した．文章に含まれる単語の約 90%を聞き取ることができる話速を「最適速度」と定義し，約 50%の単語を聞き取ることができる話速を「最高速度」と定義し，合成音声の利用に熟練した被験者によって評価した結果，最適速度は 1100-1170 モーラ/分（約18 モーラ/秒），最高速度は 1400-1500 モーラ/分（約 23モーラ/秒）であった．これに対して一般的な TTS エンジンの最高速度は 900 モーラ/分（15 モーラ/秒）以下であった．すなわち，現状においては多くの商用 TTS エンジンはユーザが望むような早い速度の音声を合成できない．
そこで，視覚に頼らないユーザインタフェースの改善においては，より高速での読み上げに対応した TTS エンジンが必要である，と浅川らは主張している．
我々は，独自に早口の合成音声を作成し，視覚障害者がどのような話速の合成音声をどの程度聞き取れるのか，聞き取り能力は学習によってどのように変化するのか，といった検討を行ってきた[4],[5]．実験を通じて，早口音声は第一印象において聞こえにくいと感じられても，しばらく聞いていれば聞き取れるようになる，という学習効果の性質が明らかになった．また，4 桁の数字を対象とした聴取実験において，特別な訓練（提示した早口音声に対して正解を示すこと）を行わなくても学習効果を得ることができた．
本報告では，新たな早口話者モデルを用いて行った早口音声聴取実験について報告する．特に今回は，晴眼の女子大生を対象とした実験に加えて，65 歳以上の高齢者*1: 東京女子大学現代文化学部コミュニケーション学科*2: 東京大学大学院情報理工学系研究科*1:Dept．Communication，College of Culture and Communication
Tokyo Womans Chiristian University*2: Graduate School of Information Science and Technology
University ofTokyo．

を対象とした実験を行った．これらの実験の結果，女子大生と比較して高齢者においては学習の効果が得られにくいことが示唆された．

2.

女子大生を対象にした実験が得られることを検証する．

評価する合成音声

2.1で正解を提示する）を廃止し，聴取課題のみで学習効果

本研究では HMM 方式による音声合成を用いて早口合

被験者は課題の音声を聴取したことがない大学生（女成音声を作成している．既発表 の実験では，話者モデ性）で日本語を母国語とする晴眼者かつ健聴者である．

ルを学習するための音声データの量が十分ではなかった

21 人の被験者を 2 グループに分けて実験を行う．途中でため，新たに早口音声コーパスを収録し，早口話者モデ欠席した 1 人を除いて 20 人を分析対象とする．

[4]

提示する音声は 3 週間にわたって同一である．課題セルを構築した．
男性アナウンサー1 名（文献[4]の実験で用いた音声コット 1 および 2 をそれぞれランダムに並べ替えた後，前ーパスとは異なる話者）によって，日本語の音素バラン

半 50 課題と後半 50 課題に分割し，表 2 のように 8 つのス文の音声コーパスを新たに収録する．合計 503 文のうページを作成する．各ページには 4 桁の数字の聴取が 50

ち，203 文を標準的な話速で，150 文を早口で，150 文を課題ずつ含まれる．のべ 1600 個（4 桁×50 課題×8 ページ）

ゆっくり発話するように教示する．自動ラベリングを行の数字聴取を 3 週間繰り返す．

ったのち，手作業で可能な範囲でラベリングの誤りを修正する．収録した音声の話速平均値は，早口，標準，ゆ表2っくりのそれぞれについて 12.00，7.29， 5.38（モーラ/Table2 The contents of the tasks in the experiment秒）であった．本報告で評価するのは以下の話者モデル

ページである．

女子大生実験における課題の構成

課題セット

・A モデル：スペクトルとピッチの情報は全ての音声（503

12課題セット 1 前半
課題セット 1 後半文）で学習する．継続時間長は早口音声（1503課題セット 2 前半文）で学習する．

4課題セット 2 後半

56課題セット 1 前半
課題セット 1 後半

78課題セット 2 前半
課題セット 2 後半

・B モデル：スペクトルとピッチの情報は全ての音声（503文）で学習する．継続時間長は標準音声（203文のうち 150 文）で学習する．
聴取させる課題は，2 種類の話者モデル（A/B）につい順序

記号
T1

正順

T12T2T3逆順

T34
T4（1 ページは 50 課題）て，全ての数字（0〜9）が全ての桁位置（1〜4 桁目）に全ての目標話速（17〜30 モーラ/秒，5 グループ）で同じ回数だけ出現するように考慮した 100 種類の音声を 2 セ聴取させる音声は 4 桁の数字を含む文「番号は NNNNット作成する（「課題セット 1」および「課題セット 2」）．

です」である．1 人 1 台のノート PC(Microsoft Windows XP)

目標話速は最低で約 17 モーラ/秒，最高で約 30 モーラ/とヘッドフォン(Panasonic RP-H750-S)を使用する．

秒とする．話速の実現値の平均を表 1 に示す．

実験に先立ってサンプル音声を提示し，被験者に音量を調節してもらう．被験者自身にウェブブラウザを操作表1

聴取課題における話速の実現値（グループごとのさせて，実験用に作成したウェブページに含まれる「番平均）号は XXXX です」という音声を 1 つずつ聴取させ，聞こTable1 The average speaking rates of the generated speech

えた数字をフォームに入力させた．聞き取れない数字がsamples in the experimentあった場合は "1?34" のように「?」を含めることを許した．1 ページ聴取させるごとにグループの全員が終了す話速(モーラ／分)

グループ
R1
R2
R3
R4
R5るのを待ち，次のページに進むように指示を出す．

モデル A

モデル B

また，各ページの所要時間が 7〜8 分になるように適宜

17．60
20．12
23．07
27．27
31．10

17．57
20．17
23．32
27．01
29．67

休憩を取る．これは疲労の影響を回避するためである．
第 3 週の実験終了後にアンケートを行い，音声の聞き取りやすさや休憩の量などについて質問をする．
2.3

結果

第 1 週における聴取率の変化を図 1 に示す．T1-T4 は 22.2

聴取実験の手順

ページごとの被験者 20 人の課題セットである．試行の効

約 90 分の聴取実験を 1 週間に 1 回，毎週同じ曜日に 3果は統計的に有意であり（F=82.66， p < 0.0001），有意週間にわたって行う．ただし既発表の実験では途中で行水準 5%で Post Hoc テスト（Fisher の PLSD）を行った結っていた訓練ステップ（早口音声に引き続いて標準話速果，T3 と T4 の組み合わせを除くすべての群間で平均値の有意差があった．このことから，聴取課題を繰り返す

ことのみで学習効果が得られ，およそ 200〜300 課題を聴

Recall Rate

取する間は聴取率が向上することが示唆された．

0.8

Recall Rate

0.7
0.6
0.5

W31.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.50.40.30.2W115180.42124273033

Speaking Rate (Mora/sec)

0.3

T1T2T3T4

Trial (First Week)
図 1 女子大生実験の第 1 週における聴取率の変化（バー

図 3 女子大生実験における話速と聴取率の関係（第1 週および第 3 週）
Fig.3 Relation between speaking rate and recall rateは分散）
Fig.1 Recall rates in the first week in the experiment

今回の実験結果から，聴取率が 1 週目は大きく上昇し，2週目で少しずつ上昇し，3 週目では停滞する，という学

被験者 20 人の第 1 週から第 3 週にかけての聴取率の変

習効果の推移は大島らの実験結果と同じ傾向となった．

化を図 2 に示す．試行の効果は統計的に有意であり

しかし聴取率の分散は今回の実験ではあまり変化しなか（F=283.147， p < 0.0001），有意水準 5%で Post Hoc テった．大島らの実験では 3 週間の聴取率の推移を 3 人のスト（Fisher の PLSD）を行った結果，W3T12 と W3T34被験者でしか検討しておらず，今回の 20 人の実験においの組み合わせを除くすべての群間で平均値の有意差があては，個人差はあまり縮まらないという結果が得られた．

った．このことから，聴取率の向上は第 1 週から第 3 週まで続き，まったく学習を行わないで 1 週間が経過して3.

も学習効果は持続すること，第 3 週の実験からは顕著な学習効果がみられなくなること，などが示唆された．

0.9

高齢者の定義シェパード[6]によると，身体機能で年齢を区分するな
らば，高齢期は，中年期，高齢期，真高齢期，超高齢期，の４つにわけられる．この４つの区分のうち，中年期は，0.8

Recall Rate

3.1

高齢者を対象とした実験

就労期後半の 40〜65 歳の間．高齢期とは，退職直前の時0.7期で，通常 65〜75 歳とされており，高齢と言われ始める年齢が 65 歳であると判断できる．また，1950 年に国連0.6が定めた高齢化社会の定義でも 65 歳以上の人口が基準になっている．以上の 2 点から，一般的に高齢者と呼ば0.5れる年齢は 65 歳からであると判断し，今回の研究では0.465 歳以上を高齢者と設定する．

0.3
W1T12 W1T34 W2T12 W2T34 W3T12 W3T34

Trial (First Week)
図 2 女子大生実験における聴取率の変化（バーは分散）
Fig.2 Recall rates of the college students’ experiment forthree weeks． The bars represent the variances．

3.2

齢者で行うにあたり，文献[6]及び[7]をもとに，配慮すべき高齢者の特徴を調べた．
（１）

う特徴があげられる．色覚では，紫や藍色，青や緑が見えにくくなるが，橙や赤はよく見える

3 に示す．W1 および W3 は，それぞれ第 1 週と第 3 週の話速 30 モーラ/秒で聴取率が約 50%になった．

視覚：焦点の合わせにくさ，光の強弱における順応の遅さ，視野の狭まり，色覚の弱さ，とい第 1 週および第 3 週における話速と聴取率の関係を図結果である．いずれの話者モデルにおいても第 3 週では高齢者の特徴

女子大生に行ったような早口合成音声の聴取実験を高という特徴がある．
（２）

聴覚：若者よりも鈍くなり，特に高音が聞こえにくくなる，周囲の雑音と聴き取るべき音の区別が難しくなる，音源の方向を察知しにくい，

（３）

（４）

聞こえてはいるが意味がわからない，などの特会活動マッチング推進事業事務局（以下「いきいきプラ徴があげられる．

ス」）の協力を得た．

反応速度：加齢とともに低下．主に脳内での処募集の要件は，65 歳以上であること，簡単なキーボー

理作業能力が低下し，一般化をする時や，複雑ド操作ができること，週 1 回 4 週連続で参加可能であるなタスクを行う時，聴き取ろうとする音と雑音こと，とした．シニア SOHO では，会員のメーリングリの区別などに時間がかかる．

ストで呼びかけをしてもらい，いきいきプラスでは，募

記憶：記憶すべき項目数が短期記憶容量を超え

集用ホームページに要項を載せ，募集した．応募者の中たり，情報操作が必要であったり，注意を分割から，条件を満たしていた 13 人を被験者とした．

する必要があると，タスクを学習するのが困難（５）

被験者の年齢は 65 歳から 78 歳で，男性 8 人，女性 5になりやすい．

人である．週 1 回，同じ曜日で 4 週連続実験を行った．

対応力：経験による知能は 60 代でも 20 代と同被験者全員についてオージオメーター（リオン AA-30W）等のレベルを保つ．しかし，新しい場面に適応を用いて，第 1 週から第 4 週のいずれかの実験後に聴力する際に働く知能は 30 代でピークをむかえ，60の測定を行った．左右それぞれ 500Hz，1000Hz，2000Hz，歳まで保たれるが，その後大きく低下する．

4000Hz の測定を行った．その結果，特に聴力に障害のあ以上の点を考慮し，高齢者の実験方法を考えた．

る被験者は含まれていなかった（4000Hz 付近の音声が聞き取りにくい被験者が存在したが，後述する実験の結果

3.3

実験方法からは，その影響を確認できなかった）．

高齢者を対象とした実験では，女子大生での実験と同結果

様に，1 人 1 台 PC とヘッドフォンを使用し，ウェブペー

3.5

ジ上で課題音声を聴取させ，聞こえた数字をフォームに高齢者 13 人の聴取実験における 4 週間の聴取率の推移入力させた．

を図 4 に示す． 第 1 週および第 4 週における話速と聴取

今回の実験では聞き取れない数字がある場合でも何ら率を図 5 に示す．W1 および W4 はそれぞれ第 1 週と第４かの数字を入力させることとし，回答に「?」を用いるこ

週の各話速の結果である．第 4 週でも 27 モーラ/秒と 30とを禁止した．高齢者は女子大生よりも疲労の影響が大モーラ/秒は 40%に満たなかった．試行の効果について，きいと考え，課題音声は 1 回につき 200 問に減らし，1全体としては統計的有意差が見られなかった．話速グル

ページの課題数を 20 問とし，ページごとに休憩を取った．

ープごとに分けて分散分析（有意水準 5%, Fisher PLSD）

また高齢者では，新しい場面での対応力が下がるため，を行った結果，話速 R3 においては w1-w3 間および w1-w4

慣れに時間がかかると考え，女子大生の実験よりも実験間，話速 R4 においては w1-w4 間，話速 R5 においては期間を増やして 4 週間とした．実験用のウェブページはw1-w4 間に限って群間で平均値の有意差があった．

文字を大きくして読みやすくした．また操作を容易にす

聴取率と被験者の年齢，性別，パソコン利用歴の相関るために，マウスでクリックして音声を再生させる従来をそれぞれ検討した結果，いずれにおいても強い相関関の操作方法に加えて，キーボードの space キーで再生で係は見られなかった．

き，Tab キーで次の入力欄への移動ができるようにした．
操作方法をいつでも確認できるよう，各被験者の PC の各週の実験の終了後にアンケート形式での主観評価をさせた．項目は，(1)音声の聞き取りやすさが実験中に高まったか，(2)1 桁目から 4 桁目の中で特に聞き取り難い場所はあったか，(3)数字の 0 から 9 の中で特に聞き取り難いものがあったか，(4)実験中の休憩の量は適切だった

R e c a ll R a te

横に操作方法や教示を書いた紙を置いた．

か，(5)実験を通じて何か感じたことはあったか（自由記述）の 5 つである．4 週目だけは，4 週間を通じて音声の0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
W1

聞き取りやすさが高まったかどうかという項目を加えた．
3.4

被験者

65 歳以上の被験者を集めるために，NPO シニア SOHOW2W3W4Trial
図4

高齢者実験における聴取率の変化（4 週間，被験者：13 人）

普及サロン・三鷹（以下「シニア SOHO」）と，シニア

Fig.4 Recall rates of the elderly persons’ experiment for four

SOHO の三鷹市からの委託業務である，三鷹市高齢者社

weeks

W4
W1

0.3

女子大生
高齢者

0.25

Variance

Recall Rate

1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
15

18

2124

27

30

0.2

33
0.15

Speaking Rate (Mora/sec)

200

400

600

800

Number of tests
図5

高齢者実験における話速と聴取率の関係（第 1 週および第 4 週）

図7

Fig.5 Relation between speaking rate and recall rate

Fig.7 Comparison of variances between college students and女子大生と高齢者の分散の比較

elderly persons
次に，女子大生と高齢者の聴取率の比較を行う．両者
は 1 週間ごとの課題数が異なるため，200 課題の聴取ご3.6

考察とに聴取率を比較する．つまり女子大生実験における第図 4 から，高齢者の実験においても緩やかではあるが成1 週の前半および後半の各 200 課題が，高齢者実験の第 1

績が上昇したことから，ある程度の学習効果が確認され週の 200 課題，第 2 週の 200 課題に対応すると考える．

た．しかし被験者間の聴取率の分散は大きく，4 週間の結果を図 6 に示す．また，女子大生と高齢者の個人差の実験では縮まらなかった．

大きさを比較するために，それぞれ個人ごとの聴取率の分散の大きさを比較したものを図 7 に示す．

次に，女子大生と高齢者の聴取率の比較について考察する．図 6 より，最初の 200 問で聴取率の差が出ており，女子大生と比較して高齢者には早口音声は聞き取りにくいことが示唆される．

Recall Rate

0.8

また，同じ図より，高齢者の聴取率が女子大生と比較0.7して上昇しにくい，ということも示唆されている．女子

0.6

大生においては，200 課題以降も聴取率は上昇し，最終的に 7 割強まで聴取率は上昇した．しかし高齢者におい0.5ては，女子大生ほどの大きな聴取率上昇はみられなかっ

0.4
女子大生
高齢者

0.3
0.2

今回の被験者はオージオメーターでの測定結果として程度の聴力低下が合成音声の聞き取りに影響を与えるの080
01000
1200600か，より詳細な検討が必要である．

400200といった現象が理由として考えられる．
は聴力が著しく低下しているわけではなかったが，どの0.1

Number of tests
図6た．これは高齢者の「聴覚の機能低下」「対応力の低下」

女子大生と高齢者の平均聴取率の比較

Fig.6 Comparison of average recall rate between college
students and elderly persons

また「対応力」の低下も，高齢者が早口合成音声に適応するための技能の衰えにつながると考えられるため，この結果を説明する要因のひとつと考えられる．
なお，このような傾向は全体の平均に関するものであり，個別の聴取率を検討すると女子大生と同じように上昇している被験者もいた．このことからも，高齢者の個人差の大きさがうかがえる．
図 7 より，高齢者における聴取率の個人差の分散は，女子大生における分散よりも大きく，分散はほとんど減少していない．一方，女子大生の方は，実験を続けるに従って個人差の分散が縮まっている．高齢者は，パソコ

ン歴など個人ごとの条件の違いが多く，個人差が縮まり[5] 酒向，西本，嵯峨山:HMM 音声合成手法による早口音にくいと考えられる．

声合成の検討; 日本音響学会 2005 年秋季研究発表会，

4.

[6] 柴田，新開，青栁:シェパード老年学; 大修館書店

3-6-15， pp．357-358， （2005）
まとめ

本研究では，高齢者の早口合成音声への慣れ方を検討してきた．高齢者の早口合成音声の利用の可能性は示せたが，女子大生の場合と比較して，大きな聴取率の上昇は見られなかった．このことから，早口合成音声の利用においてユーザの学習効果に期待する場合は，対象となる年齢による効果の違いを考慮する必要がある．
今後の課題としては，高齢者での実験において，PC 利用歴（特に数字入力への慣れ）および記憶機能の低下などが本実験結果に与えている影響がないかどうかを検討すること，聴力測定結果と実験結果の詳細な検討，個人差の詳細な検討，早口音声に対する学習への動機付けの可能性などを検討し，女子大生と高齢者の違いについてより詳細に分析を行いたい．

謝辞
本研究は，科学研究費補助金特定研究「情報福祉の基礎」Kiki 班計画研究「視覚障害者の聴覚認知の解明と音声対話への利用」（課題番号 16091210）による．
本研究を行うにあたり，数々のご助言をくださった，
東京女子大学の小田浩一教授，慶應義塾大学の安村通晃教授，また話者モデルの構築や課題音声の作成にご協力いただいた東京大学院の酒向慎司助手，嵯峨山茂樹教授，そして被験者募集にご協力いただいた NPO シニアＳＯ
ＨＯ普及サロン・三鷹，三鷹市高齢者社会活動マッチン
グ推進事業事務局のみなさまに深く感謝いたします．

参考文献[1] 内閣府: 障害者白書平成 17 年度版; 国立印刷局(2005)[2] 渡辺:視覚障害者用スクリーンリーダーの速度・ピッ
チ・性別の設定状況;電気情報通信学会論文誌 Vol．J88-D，
No1，pp1-4(2005)[3] 浅川，髙木，井野，伊福部:視覚障害者への音声提示における最適・最高速度;ヒューマンインターフェース
学会誌 Vol．7，No．1，pp105-111(2005)[4] 大島，西本，渡辺:視覚障害者用早口合成音声による慣れの効果;電子情報通信学会・技術報告 WIT2005-43 /SP2005-81, pp.19-24 (2005)(2005)[7] 稲 谷 : 高 齢 者 理 解 の 臨 床 心 理 学 ; ナ カ ニ シ 出 版 ，
pp24-29(2003)