情報処理学会 インタラクション 2021
IPSJ Interaction 2021

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2021/3/10

BubbleOne: スマートウォッチ向け日本語曖昧入力
インターフェースの試作と評価
戸羽 遼太郎†1,a)

加藤 恒夫†1田村 晃裕†1

概要：スマートウォッチ向けの日本語入力インターフェースとして，小さなタッチスクリーンを効率よく活かしたかな入力のインターフェースは多数提案されているが，かな漢字変換まで含めたインターフェー
ス設計は数少ない．我々は最近，少ないタッチ操作で漢字かな交じり文の入力を可能にする手法として，円環状に配置された 12 種類の行先頭キーをなぞるグライド操作と，母音を確定しないまま入力を進め変換処理により一気に漢字かな交じり文を推定する曖昧入力を組み合わせた BubbleGlide を提案したが，評価実験により，グライド操作中のオクルージョン問題や候補選択操作と誤入力の修正操作に多くの時間が費やされることが分かった．そこで本研究では，これらの問題点に対してグライド操作の代わりにタッチ操作を曖昧入力と組み合わせる BubbleOne を提案する．BubbleOne は，オクルージョン問題を軽減することができ，変換候補の上位 2 候補を常に画面中央に表示することで比較的変換精度の高い単語単位もしくは短い文節単位での変換を促し，誤入力をしても曖昧入力中に 1 文字単位での修正操作を可能にする．20
日間の連続評価実験を行ったところ，BubbleGlide と比較して文字入力速度を約 1.1 倍に改善するとともに，さらなる改善に向けた課題が得られた．

1. はじめに入力を行うことを指す．BubbleGlide は曖昧入力に加え，キーボードをなぞるグライド操作により 1 ストロークで単スマートウォッチにおける文字入力は音声入力が主流

語や単文節の入力が可能で，入力時のキーストローク数がであるが，公共の場所や人混みなどでは使いにくいため，少ないことが特徴である．しかし，20 日間に及ぶ習熟度をタッチ操作による入力インターフェースも期待されてい確認するための評価実験では，グライド操作中のオクルーる．スマートウォッチにおける日本語入力には，狭いタッジョン問題や誤入力をしてしまうとグライド操作中に修正

チスクリーンにおける効率のよいかな入力手法と，かな漢できずに一度に複数の誤字が生じるため，余計な修正操作

字変換機能が必要になる．これまで，アルファベットの倍を必要としてしまう課題が見つかった．

以上の種類があるかな文字を小さなタッチスクリーンで効

そこで本研究では，曖昧入力とタップ操作を組み合わせた率よく入力する手法として，ShuttleBoard[1], HARI キー

日本語曖昧入力キーボードである BubbleOne を作成した．

ボード [2]，QuadKey[3]，SliT[4] などが提案され，我々も円環状のキーレイアウトに配置された各行の先頭文字キー

BubbleFlick[5] と BubbleSlide[6] を提案してきた．しかし，を選択するたびに曖昧入力による変換を行い，曖昧入力途

これらはかな文字入力にとどまっており，漢字かな交じり中で誤入力をした場合でも変換前の曖昧な入力状態のまま文の入力までは考慮されていない．かな文字入力からかなで適宜修正を行うことができる．また，BubbleGlide の評

漢字変換まで含めると，入力効率の高いインターフェース

価実験で使用頻度の高かった変換結果の上位 2 候補を画面設計は変化する可能性がある．

上に常に表示し，候補選択の操作性の改善を図った．性能

我々はこれまでに円環型キーレイアウトをベースに小さ評価のために，東條らが提案した BubbleSlide にかな漢字な画面上のタッチ操作を簡略化し，漢字かな交じり文の入変換機能を追加したものを比較対象に加え，BubbleGlide

力を実現する方法として日本語曖昧入力ジェスチャーキーと同様の比較実験を行った．本稿では，分析結果に基づいボードである BubbleGlide[7] を提案した．ここでの曖昧入た現状の入力性能と今後の課題について報告する．

力とは，文字入力の際に母音を確定せずに入力を進め，母音情報の曖昧な入力から漢字かな交じり文を一気に推定し†1a)

現在，同志社大学
ctwd0145@mail4.doshisha.ac.jp© 2021 Information Processing Society of Japan281

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図 1

BubbleGlide a) 初期画面

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2021/3/10b)「さ→濁点」の順になぞる様子c) 入力「ま→さ→濁点」に対する変換結果と候補ビュー（実物大）2.2 曖昧入力キーボード

2. 関連研究2.1 スマートウォッチ向け日本語かな入力方式
かな文字はアルファベットと比べて文字種が倍近いた
め，タッチ領域の狭いスマートウォッチにおけるかな文字入力ではキーレイアウトや入力操作を工夫する必要がある．
秋田ら [4] は画面辺縁部に 2 つの子音を割り当てたキーを配置し，スライド操作と 2 回のタップ操作でかなを指定し入力するキーボードを提案した．はじめにスライドインでキーの選択を行うため，キートップのキーの画面占有率が低く，文字入力時の各キーサイズも広く確保され低い誤入力率を実現している．安福らが提案した QuadKey[3] は 4
つのキーのみのキーレイアウトで，隣接キーを用いた 2 段
階のスライド操作により 1 ストロークで 1 文字を入力を可能とした．キーの数を大幅に減らすことで，操作を行う指が他の操作対象を隠すオクルージョン問題やファットフィンガー問題 [9] を解消している．齋藤らが提案した HARI
キーボード [2] は，円環状に子音キーを配置したキーレイアウトで，子音キーを指定し画面中央へ指をスライドさせると子音キーが母音キーに切り替わり，目的の母音キーへ再度スライドさせることでかなを入力できる．
東條らは円環状に行の先頭文字のキーを配置し，キーをタップすると放射上に当該行の文字が表示され，目的の文字の方向へフリックすることで文字を入力する Bubble-Flick[5] を提案した．1 フリックですべての文字を入力できるが，文字毎にフリック方向が異なることが，直感的な分かりやすさに欠けるという課題が明らかになった．そこで，東條らは改良を行い，各キーを画面中央へスライドさせた距離に応じて母音を確定し入力を行う BubbleSlide[6]を提案した．どのキーからも中央方向への距離で母音を確定させられるため，直感的操作で文字を入力できる．しかし，これらのかな入力インターフェースはかな漢字変換ま曖昧入力とは 1 つのキーに複数の文字を割り当て，キー入力時に厳密に文字を確定させず曖昧なまま入力を進め，
文字情報が曖昧な入力から目的の文字列を推定する入力手法である．曖昧入力は候補数が大幅に増加することから，日本語ではあんないジョーズ [8] のような特定のドメインにおける辞書引き用の入力インターフェースに用いられた．
入力に用いるキーの数を減らすことができるため，スマートウォッチ向けの曖昧入力を用いたアルファベット入力インターフェースがいくつか提案されている．Komnious
ら [10] は 1 つのキーに 3 つから 5 つのアルファベットを割り当て，矩形画面に 6 つの大きなキーを配置したタッチ式の曖昧入力キーボードを提案した．評価実験では文字入力速度が平均 8.1[word/min] を示し，短い文章での入力であればシンプルな操作で入力できるため，スマートウォッチを含めた小型ディスプレイ端末に適していると報告している．TouchOneKeyboard[11] は 1 つのキーに 3 つあるいは 4 つのアルファベットを割り当て，計 8 つのキーを画面の外周上に配置したタッチ式曖昧入力キーボードである．

WrisText[12] は同様に，1 つのキーに 4 つあるいは 5 つのアルファベットを割り当て，計 6 つのキーを画面外周上に配置した曖昧入力キーボードで，時計をつけた腕だけで入力できるよう，時計の傾きを用いてキー入力が行われる．

Optimal-T9[13] は 9 つのキーに複数のアルファベットを割り振る際，入力速度が速く，誤り率が低くなるような最適なキーレイアウトを実現している．これらは統計的な辞書を用いて文字列を推定しながら入力を行い，少ないキー操作で英語を単語単位で入力できる．しかし，日本語の場合は英文のように分かち書きされておらず，曖昧入力で文章を入力する場合にどの単位で入力するのか，濁点や小文字の変換をどうするかなど，実現する上でいくつか課題がある．

で考慮したインターフェース設計ではなかった．

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図 2 BubbleOne a) 初期画面b)「わたさ」とタップした後c)「わたさ」に対する変換候補の一覧 （実物大）3. スマートウォッチ向け日本語曖昧入力キーボードの作成と改良
3.1 BubbleGlide
これまでの取り組みとして，我々は入力対象を漢字かな交じり文とし，かな漢字変換を考慮した入力効率の高いスマートウォッチ向け日本語曖昧入力キーボードである

BubbleGlide（図 1）を作成した．BubbleGlide は狭いタッチ領域内で複雑なタッチ操作を減らすことを目的に，入力方式として曖昧入力とグライド操作を採用する．曖昧入力
により母音を確定させるためのスライド操作やマルチタッ
プ操作を省略し，キーボードをなぞるグライド操作と組み使用後のインタビューと分析結果を交え，BubbleGlide について以下の問題点が挙げられた．

( 1 ) グライド操作中に誤入力をした場合に途中で修正できず，グライド操作後に的外れな候補が提示される．そのため，複数文字の修正を余儀なくされる．

( 2 ) 文節単位で入力し，提示される変換候補欄に目的の候補が無い場合，ユーザは単語あるいは短い文節に分割して再入力する必要がある．その際，候補の確認にも時間を要する．

( 3 ) グライド操作はキーボード上に常に指をつけて操作するため，頻繁にオクルージョン問題が発生してしまう．

合わせることで 1 ストロークで単文節の入力まで可能にする．かな漢字変換用 N-gram に前処理を行い，変換前のかな文字をすべて各行の先頭文字に置き換えることで，変換処理自体は曖昧入力を考慮せず，確率言語モデルに基づく形態素の系列に対する生起確率の計算から変換結果が直接出力される．変換辞書は約 1 億件のウェブページから抽出したテキストから算出した出現頻度 1000 以上の形態素

N-gram[14] を用いた．スマートウォッチはストレージの容量・RAM の制約が強く，サイズの大きい辞書を用いた場合に動作が重くなることから，1-gram，2-gram のみを用いて変換辞書を構築した．語彙のサイズは 10 万語で，メモリ上の辞書サイズは約 12MB であった．変換処理は直前に確定した語は参照せず，現在入力中の文字列情報のみを用いて変換を行う．予測変換機能は実装していない．キーレイアウトは，キー配置を直感的に把握するために，円環状に行の先頭文字キーを時計回りに配置した BubbleSlideのキーレイアウトを継承する．

BubbleGlide の性能と操作性を検証するため Google 日
本語入力を比較対象として評価実験を実施した．Google 日
本語入力は図 3 に示すとおり，スマートフォンの日本語文字入力で一般的なテンキーフリックかな入力を採用している（以降 KeypadFlick と呼ぶ)．実験結果から，両インターフェースの間に誤入力率の差は見られなかった．20 日間の© 2021 Information Processing Society of Japan

3.2 BubbleOne
本研究では曖昧入力を用いた入力インターフェースの文字入力効率を改善するため BubbleGlide の問題点を改修し，機能を改良することで新たに BubbleOne（図 2）を作成した．BubbleOne の曖昧入力機能は BubbleGlide の実装を再利用している．BubbleGlide から BubbleOne で大きく変化した改良箇所を以下に示す．

( 1 ) キー操作をグライド操作からタップ操作にすること
で，オクルージョン問題を解決し，1 文字 1 タップの操作で入力が可能となる．このとき，各行の先頭文字キーやバックスペースキーが押されて入力文字列が変化するたびに曖昧入力による変換候補が提示される．
誤入力をした場合でも適宜バックスペースキーを使用すれば，変換前の曖昧な状態でも修正が可能となる．

( 2 ) BubbleOne ではキー入力やバックスペースで入力文字列が変化するたびに曖昧入力による変換処理を実行する．タップ操作はグライド操作に比べてキーストロークの間隔が短く，頻繁に変換処理が行われる．そこで，高頻度での変換処理に対応するため，非同期処理にて随時変換結果を更新するようにした．

( 3 ) 変換後の候補提示に関して，BubbleGlide はグライド操作直後に変換候補の一覧を画面下半分に表示していたが，BubbleOne では画面中央にあるバックスペース

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キーの直下に常に変換結果の上位 2 候補を提示し，それ以降の候補は画面最下部のキーを上方向にフリックすることで確認できるようにした．これにより，使用頻度の高い単語や助詞などの上位候補で出力される語は候補一覧を見ずにすばやく選択できるようになり，変換候補欄で所望の候補を探す時間を短縮できる．

( 4 ) キーレイアウトは BubbleGlide とほとんど同じだが，タップ操作を行う BubbleOne では各キーの輪郭を薄図 3

KeypadFlick左）初期画面右）「な」をタッチした場合く表示している．またタップ時に振動によるフィードバックが動作し，きちんとタップできていることをユーザが把握できるようにしている．

4. 評価実験
4.1 実験概要

4.4 評価文セット
BubbleGlide の評価実験 [7] で使用したものと同じ 20 日間の日替わり文セットを使用した．文セットの各文は複数の文節で構成され，1 セットの文字を足し合わせると，すべての仮名が 1 回以上登場し，1 セットの合計文字数は漢字

BubbleOne の習熟後の入力性能と操作性を検証するた

仮名交じりで約 210 文字である．実験協力者が参照する用めに BubbleGlide と同様の評価実験を実施した．比較対紙には，1 セットごとに 1 日分の短文が漢字かな交じりで象として，BubbleGlide，KeypadFlick に加えて，東條ら印刷されており，漢字には振り仮名が振られている．また，が作成した BubbleSlide にかな漢字変換機能を追加実装

短文の順番が結果に影響を与える可能性があるため，実験したものを加えた計 3 つのインターフェースを用意した．

協力者毎に文セット内の短文をランダムに並べ替えた．

BubbleSlide のかな漢字変換機能は BubbleGlide と同じものを搭載しており，辞書は前処理を行っていないものを使用している．同じ実験協力者が複数のインターフェースを4.5 評価指標
性能評価指標は文字入力速度（CPM，char/min）と誤使用すると SkillTransfer[15] が起こる可能性があるため，入力率（EPC，error/char），文字平均キーストローク数

実験協力者を 4 つのインターフェースのうちの 1 つを割り（KSPC，keystrokes/char）とした．計測は全文まとめて，当てて評価を行った．実験期間は各インターフェースへのデバイス内で自動的に行うようにした．インターフェース習熟曲線を明らかにすることを目的に 20 日間とし，毎日の起動と同時に計測を開始し，入力の確定が押された時点自宅等の集中できる環境で指定のインターフェースで日替で計測を終了する．各指標を計算する際，1 つの漢字を 1 文わりの短文セットを入力してもらった．

字として計算を行った．また，ユーザビリティの主観評価を取得するため，実験終了後には SUS（System Usability

4.2 実験協力者
実験協力者は大学生 27 名（男性：22 名，女性：5 名）でScale[16]，5 段階評価）とインターフェースの使用感についてのアンケートを実施した．

ある．年齢は 19〜27 歳，スマートフォンの使用歴は 3〜11年であった．実験協力者の内，26 名がテンキーフリック入

4.6 実験の手順

力，2 名がトグル入力，1 名が QWERTY ローマ字入力をBubbleOne を使用する実験協力者を 6 名，BubbleGlide普段利用していた．実験参加者の内，スマートウォッチをを使用する実験協力者を 10 名，BubbleSlide を使用する実これまでに使用したことがある人が 7 名おり，使用歴は 1

験協力者を 9 名，KeypadFlick を使用する実験協力者を 2

週間〜2 年間であったが，全員がスマートウォッチで文字名に分けて評価した．実験開始時には，実験の説明とイン入力キーボードを使用したことがなかった．KeypadFlick

ターフェースの使用方法の説明を行い，用意した練習用のを使用する実験協力者は，テンキーフリック入力を使用し短文を 5 文入力する練習フェーズを実施した．そして，実たことがない人に割り振った．

験協力者には文字入力タスクに集中できる環境で，日毎に4.3 使用したデバイスてもらった．文字入力タスクをする際，実験協力者にはで用意した短文のセットを指定のインターフェースで入力しスマートウォッチは Moto360 2nd Gen を使用した．

きるだけ正確に評価文セットの文字を入力するよう指示

Moto360 2nd Gen の解像度は 263[ppi]，画面の直径は 1.37

した．最終日の短文セットの入力後には，WEB 上で主観インチ（約 3.48[cm]）である．また，内部ストレージは 4GB評価とアンケートに回答してもらった．また，本実験ではで，RAM が 512MB である．

インターフェースの本来の入力性能を比較評価するため，

KeypadFlick に標準搭載された予測変換などの機能を使用できる状態で実験を行った．

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図 42A06
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4 種類のインターフェースにより 20 日間の漢字かな交じり平均文字入力速度とその回帰曲線

表 1

各インターフェースにおける回帰曲線から算出した 10 日おきの平均 CPM，20 日間の平均 KSPC，最終 5 日間の平均誤入力率，平均 SUS スコア
平均 CPM(char/min)
平均 KSPC
平均誤入力率
インターフェース
1 日目
10 日目
20 日目
(keystrokes/char)(error/char, ％)平均 SUS スコア

BubbleSlide

15.0

24.4

28.2

2.24

18.9

64.6

KeypadFlick

14.3

23.4

27.1

1.98

12.4

63.8

BubbleOne

15.1

21.6

24.1

2.41

19.3

68.8

BubbleGlide

12.6

18.7

21.1

1.17

23.8

67.5

操作を含んでいることから，全インターフェースの中で最5. 評価結果も高いキーストローク数であった．実験協力者の少ない

5.1 文字入力速度

KeypadFlick を除く 3 つのインターフェース間の統計的な各インターフェースにおける実験協力者毎の 20 日間の文差を検証するために，対応のない一要因の分散分析を行っ

字入力速度の推移を図 4 に示す．図中の回帰曲線のモデルた．その結果，平均値間に統計的に有意な差が確認でき

式を式 (1) に示す．ここで t は日数，b0 ，b1 は係数である．

(F (2,22)=95.25, p ＜.01)，Tukey の HSD 検定による多重y = b0 tb1(1)

回帰曲線から，BubbleOne を使用した実験協力者全体の平均文字入力速度は，1 日目が 15.1[char/min]，20 日目が24.1[char/min] であった．習熟の観点では，1 日目から 20日目までの間に 1 分間に約 1.6 倍多くの文字を入力できるようになった．図 4 を見ると，BubbleOne は BubbleGlideと比較して約 1.1 倍文字入力速度が向上していたが，Key-padFlick と BubbleSlide と比べると遅い結果となった．習熟による変化をみるために算出した 1 日目から 10 日間ごとの回帰直線の平均値を表 1 に示す．他インターフェースの20 日間での改善幅は BubbleSlide が約 1.9 倍，KeypadFlickが 1.9 倍，BubbleGlide が 1.7 倍であった．

5.2 文字平均キーストローク数
各インターフェースにおける 20 日間の文字入力中の文字平均キーストローク数を分析した結果を表 1 に示す．キーストローク数は各かな文字キー操作に加えて，バックスペースキーや濁点・半濁点キーの操作も含まれており，誤入力の修正時の操作もカウントされている．BubbleOne は
他インターフェースにはない変換候補を表示させるキー© 2021 Information Processing Society of Japan

比較の結果，BubbleGlide の文字平均キーストローク数は他インターフェースと比べて有意に低いことが確認でき，

BubbleOne と BubbleSlide の間には有意な差は確認できなかった．

5.3 平均誤入力率
各インターフェースにおける 20 日間の文字入力中の平均誤入力率を表 1 に示す．表 1 から BubbleGlide が誤入力率が最も高く，次いで BubbleOne が高いという結果になった．操作の習熟が進んだ最終 5 日間の誤入力率を算出したところ，BubbleSlide は 17.5 ％，KeypadFlick は 12.4 ％BubbleOne は 16.3 ％，BubbleGlide は 19.8 ％であった．
表 1 の誤入力率に対して，実験協力者の少ない KeypadFlickを除く 3 つのインターフェース間で平均誤入力率における統計的な差を検証するために，対応のない一要因の分散分析を行った．その結果，平均値間に統計的に有意な差が認められなかった（F (2,22)=1.51, p ＞.05)．

5.4 候補選択と修正操作に関する検証
BubbleOne と BubbleGlide における候補選択と修正操285

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作の検証を行った．候補選択時間に関して，BubbleOne でに変換結果の上位 2 候補を表示させることで，候補選択のは変換結果の上位 2 候補をキーボード上に常に表示させる操作性の改善を図った．習熟を確認するための 20 日間のことで，候補一覧画面（図 2-C）の表示回数を減らし候補評価実験では BubbleOne は BubbleGlide と比べて文字入選択操作の時間短縮を図った．BubbleGlide と BubbleOne

力速度が約 1.1 倍向上していた．実験協力者からインターで候補一覧画面の表示時間を計測したところ，1 文を入力フェースにおける使用感を伺い，インタフェースのシンプする際に BubbleGlide では平均 17.2 秒，BubbleOne ではルなタップ操作が受け入れられた一方で，変換処理に関し平均 10.4 秒であり，候補選択操作の時間短縮が確認できては，目的の語が変換結果内にない場合や，変換処理の小た．候補選択時の平均文字列長は，BubbleOne が 2.52 文さなタイムラグがユーザに不満をもたらす原因となってい字，BubbleGlide が 2.63 文字であり，実験協力者は比較的たことが明らかになった．今後の方針として，曖昧入力の短い文字数に区切って曖昧入力状態から変換していたこと

変換処理部の改善を図り，スマートウォッチに限らず様々が分かった．また，1 文を入力する際に行う平均変換回数なデバイスでの入力インターフェースに応用したいと考えは BubbleOne が 5.96 回，BubbleGlide が 7.28 回であった．ている．

平均変換回数には差がみられたが，これは誤入力に伴う入力のし直しが大きく影響していると考えられる．誤入力を参考文献した際の平均修正文字列長を計算したところ，BubbleOne[1]

は 2.08 文字，BubbleGlide は 2.14 文字と両インターフェース間に差は見られず，実験協力者は約 2 文字程度の誤入力[2]をした後に修正操作を行っていたことが分かった．
[3]

5.5 ユーザビリティ評価
20 日間の実験終了後に，実験協力者には使用したイン[4]

ターフェースについて SUS のアンケートに回答してもらった．インターフェースごとの SUS の平均点を表 1 に示す．

[5]

表 1 から BubbleOne は全インターフェースの中で最も平均スコアが高いことが確認できた．インターフェース間の平[6]均 SUS スコアに統計的な差があるか検証するために，対応のない一要因の分散分析を行った．その結果，平均値間に統計的な有意差が確認が認められなかった (F (2,19)=.103,[7]p ＞.05)．
アンケートではインターフェースの使用感や改善点につ[8]いての自由記述欄を設け，実験協力者から様々な意見を頂いた．BubbleOne を使用した実験協力者からの回答で良[9]かった点として挙げられたのは，タップ操作が単純で慣れるまでに時間がかからない，慣れれば直感的に操作できる[10]といった，シンプルなタップ操作に対しての評価が多かった．一方で，改善点として挙げられたものとして，目的の[11]候補がない場合に入力が進まず 1 文字ずつ再入力が必要，スムーズに変換できそうか意識する必要がある，変換結果[12]が瞬時に出てこないなどの意見が挙げられた．主に変換処理に対する意見が多くを占めたが，上記の問題が解消できればかなり使いやすいという期待の意見も散見された．

[13]

6. おわりに[14]

本研究では，BubbleGlide の改良版として円環型キーレ
イアウトをベースに曖昧入力とタップ操作を組み合わせ[15]たスマートウォッチ向け日本語曖昧入力キーボードである BubbleOne を作成した．誤入力をした際に，変換前の曖昧な状態でも適宜誤字の修正が可能で，キートップに常© 2021 Information Processing Society of Japan[16]

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