早口音声聴取における単語親密度とメンタルワークロードの検討∗○西本 卓也 (東大), △狩谷 幸香, △渡辺 隆行 (東京女子大)

1 はじめに
早口で聞き取りやすく疲れにくい話速変換や音声合成は視覚障害者にとって必要である．我々は数字の早口合成音声を聴取する実験を行い，了解度における学習の効果や加齢の影響について検討してきた [1]．
了解度は音声伝達性能の評価基準として重要ではあるが，「聞き取りやすさ」あるいは「聞き取りにくさ」といった主観評価値も単語了解度を補完する尺度であることが文献 [2] などで指摘されている．
本稿では，単語親密度の異なる音声を話速を変えて聴取する実験を行い，単語了解度の検討と合わせてNASA-TLX によるメンタルワークロード測定を行った結果を報告する．

Fig. 1 The NASA-TLX main menu with the explanations of workload items.

NASA-TLX による心的負荷評価

2

心的負荷を評価する手法としては生理的尺度や客観評価（2 重課題法 [3] など）があるが，主観評価は評価実験が簡便であり，客観評価と比較して感度の高い評価が行える可能性もある．一方で，被験者の内観によって信頼できる結果を得るために十分な配慮と結果の検証が必要となる．
NASA-TLX (Task Load Index)[4] は以下の 6 つの下位尺度によってメンタルワークロードを評価する主観評価手法である．

• 知的・知覚的要求（小さい／大きい）• 身体的要求（小さい／大きい）• タイムプレッシャー（弱い／強い）• 努力（少ない／多い）• フラストレーション（低い／高い）• 作業成績（良い／悪い）
被験者は負担度評価の対象となる作業を遂行する前に，下位尺度の重要度を評価する．作業のあとで被験者は 6 つの尺度それぞれに対する評定を，目盛りのない直線の上に印を付けることによって（本研究では 0〜100 のスクロールバー操作によって）行う．重要度の評定に基づいて，下位尺度の評定値の mean weighted
workload score (加重平均作業負荷得点: WWL 得点）を求める．本実験では重要度が最上位と評価された尺度から順に重みを 6〜1 とした．

3 実験

Fig. 2The window for evaluation of workload items.

題間の値の大小関係を意識した評定が行われるように考慮した．具体的にはリハーサルおよび 4 つの課
題 (A-D) における各項目の評価の画面 (Fig 2) において過去の評定値を参照できるようにした．尺度の説
明においては「作業成績＝ 50 問をすべて正しく聞き取って書き取ることが目標」「知的・知覚的要求＝聞くことを含む」「身体的要求＝聞くこと・書くこと・喋ることを含む」などを補足した．この他に，課題音声を提示するためのプログラムも作成した．

3.2

提示した音声親密度別単語音声データ FW03[5] を用いた．具体的には，単語親密度 (F) について H/L の 2 条件，話速(S) について 1/2 の 2 条件を下記のように設定した．

• FH : 親密度が 7.0-5.5• FL : 親密度が 2.5-1.0• S1 : FW03 の音声をそのまま使用• S2 : Adobe Audition 2.0 で 2 倍速に変換

実験用ソフトウェア

3.1

大阪大学の篠原一光先生によって開発された「日本語版 NASA-TLX」に基づいて，Windows 用ソフトウェア Kiki-WWL を作成した．Fig 1 はメニューと各尺度の説明の画面である．特に改良した点として，課∗S1 で用いた音声ファイルは FW03 の男性話者 1 名分（48KHz サンプリング, 16bit, モノラル）をそのまま使用した．S2 を作成する際には Adobe Audition 2.0でタイムストレッチ（比率 200%）を使用した．スプ
ライシング周波数およびオーバラップはデフォルト

The Mental Workload on Listening to Fast Speech with Diﬀerent Word Familiarity. by Nishimoto Takuya (TheUniversity of Tokyo), Kariya Yukika and Watanabe Takayuki (Tokyo Woman’s Christian University)

80

80

Intelligibility Score, %100

Intelligibility Score, %1006040
FH-S1
FH-S2
FL-S1
FL-S22040
FH-S1FH-S2
FL-S1
FL-S2

20000

20406080

1000Weighted Workload (WWL)

Fig. 3

FH-S1
FH-S2
FL-S1
FL-S2

WWL and intelligibility score.

99.8(0.6)
96.8(2.2)
97.4(1.6)
65.8(7.5)

47.9(14.6)
53.3(13.0)
53.1(12.9)
63.5(12.9)

20406080

100Normalized WWL

Table 1 Average(SD) of Intelligibility, WWL and Normalized WWL.
TaskIntelligibility
WWL
N-WWL
39.7(3.7)
48.3(5.0)
47.1(4.2)
64.9(2.4)

値（61Hz, 31%）とし，固定母音モードは OFF にした．FH-S1, FH-S2, FL-S1, FL-S2 の 4 群は音韻バランスを考慮しつつ出現順序をランダムにした各 50 個の音声である．S1 および S2 の平均話速はそれぞれ 5.3モーラ／秒，10.8 モーラ／秒であった．また FH とFL の各群間の発話継続時間に有意差はなかった．

3.3

60Fig. 4

Normalized WWL and intelligibility score.

WWL の分布を示す．また，被験者毎の WWL の 4 つの値の平均と標準偏差を 50 および 10 に正規化した
値を Fig 4 に示す．また，被験者 10 人の各課題群の平均値および標準偏差を Table 1 に示す．各群間で t検定を行った結果，いずれの値も FH-S2—FL-S1 間を除く全ての群間で有意差（両側分布，危険率 5%）が見られた．
特に 2 倍速音声の FH-S2 と FL-S2 に着目すると，単語親密度が低い場合に単語了解度の顕著な低下とWWL の顕著な上昇が起きた．また，親密度の高い
FH-S1 と FH-S2 においても話速の効果による単語了解度の低下と WWL の上昇が見られた．Fig 3 およびFig 4 からは，WWL の値の範囲に個人差があること，偏差値を用いることで個人差を正規化できることが示唆された1 ．

実験手順

4 まとめ
被験者は課題の音声を聴取したことがない大学生（女性）で日本語を母国語とする晴眼者かつ健聴者で単語親密度および話速の異なる音声の聴取実験をある．11 人の被験者が実験に参加した．
行い，音声聴取課題に NASA-TLX を適用することの1 人 1 台のノート PC (Microsoft Windows XP) とヘッ
妥当性を示した．今後は語彙，話速，声質，被験者
ドフォン (Panasonic RP-H750-S) を使用した．被験者（若年者，高齢者），音声合成や話速変換の手法など
自身に音声提示および Kiki-WWL ソフトウェアを操を検討の対象にしていきたい．
作させて，10 秒間隔で再生される 4 モーラの音声を謝辞：本研究の一部は科研費特定研究「情報福祉の1 つずつ聴取させ，聞こえた単語を解答用紙にカタカ基礎」（課題番号 16091210）および若手研究 (B) （課ナで記入させた．
題番号 17700173）の支援を受けた．
最初に音量の確認を兼ねたリハーサルのために女性音声 15 問を聴取させて本番同様に回答させた．次に，音声ガイドと文字表示で下位尺度の説明を行い， 参考文献
[1] 西本卓也 他: ”視覚障害者用早口合成音声に対する慣れ
下位尺度の順位付けをさせ，リハーサル課題に関するの効果,” 日本音響学会 2007 年春季研究発表会, 2-8-13,各尺度の負荷評定を行わせた．その後 4 つの条件にpp.357-360, Mar 2007.
ついて，(1) 50 問の聴取を行わせて（所要時間は 10[2] 佐藤逸人, 森本政之, 佐藤 洋: “ 聞き取りにくさ による音声伝達性能の評価,” 日本音響学会誌 63 巻 5 号,
分弱），(2) 6 つの尺度の負荷評定を行わせ，(3) 疲労
pp.275–280, May 2007.の影響を回避するために 5 分間の休憩を取る，とい[3] 西本卓也 他: ”音声インタフェースのための対話負荷う手順を繰り返した．
測定法,” 電子情報通信学会論文誌 D-II, Vol.J87-D-II,
被験者は 2 群に分け，片方の群では FH-S1, FH-S2,No.2, pp.513-520, Feb 2004.
[4] 芳賀 繁: メンタルワークロードの理論と測定, 日本出
FL-S1, FL-S2 の順に，別の群は FL-S1, FL-S2, FH-S1,版サービス, 2001.
FH-S2 の順に実験を行った．
3.4

結果

被験者 1 名（「作業成績」の値の大小関係を誤解したと考えられる）のデータを除いて，10 名のデータを分析対象とした．Fig 3 に各被験者の単語了解度と[5] 天野成昭, 近藤公久, 坂本修一, 鈴木陽一: 親密度別単語了解度試験用音声データセット (FW03), NII 音声資
源コンソーシアム, 2006.

1 作業成績の評定では「最も良い」「最も悪い」を 0 および 100に設定するが，これを逆の意味に誤解させない配慮が重要だと分かった．また被験者からは「カタカナよりもひらがなの方が回答しやすい」という意見があった．