２ Ｑ １０

音声補完: 単語補完ができる新たな音声入力インタフェース ∗◎ 後藤 真孝

伊藤 克亘

速水 悟

(電総研)

1. はじめに
本稿では，ユーザがある単語を最後まで思い出せずに断片だけを発話しても，システム側がその残りを補って入力することを可能にする「音声補完」という新しい音声インタフェース機能を提唱する．人間同士の音声対話では，話者がある単語の発声途中で言い淀むと，対話相手はしばしば，発話された断片の続きを補完することで，話者が述べようとしている単語全体の候補を提示し，話者が思い出すのを手助けしてくれる．本研究は，このような補完による手助けという概念を音声入力の枠組みに導入することで，音声インタフェースをより使いやすくすることを目的とする．
既にテキストインタフェース (UNIX シェルやエディタ) では，ファイル名の入力等で補完の概念が広く受け入れられており，ユーザが補完機能を呼び出すキー(補完トリガーキー) を押せば，続きが補完されて入力できるようになっている．また，近年ペン入力でも，補完機能を持ったインタフェース 1),2) が提案されている．しかし音声入力では，自然に補完機能を呼び出す手段がなかったこともあって，効果的な補完機能はこれまで提案されていなかった．

2. 音声補完

発話を受付
有声休止を含まない発話

有声休止を含む発話「うただひかる」「うただー」

１．宇多田ヒカル
補完候補を表示２．上原多香子
３．MR.DYNAMITE （番号付き）

「次」
「次の」
「次の候補」
他の候補がある場合候補の番号を言って選択

単語の続きを言って選択

「１番」

「ひかる」

単語全体を言って選択「うただひかる」

選択結果を表示 １．宇多田ヒカル
音声認識結果を確定
宇多田ヒカル

図 1: 音声補完の操作の流れり上げて議論する．つまり，単語補完機能に論点を絞り，有声休止としては，単語の途中の母音の引き延ばしだけを対象とする．ただし，ここでの単語は，音声認識システムの単語辞書上の 1 単語とする．

3. 音声補完機能付き音声入力インタフェース
我々が構築した音声入力インタフェース上で，ユーザは，以下のように有声休止を用いて音声補完しながら，単語を入力することができる (図 1)．
1. 単語の発声途中で母音を引き延ばすと，既に発声された断片から始まる補完候補 (単語) の一覧が，番号付きで即座に表示される．

「音声補完」とは，計算機システムに対する音声入力中に，ユーザが補完機能を呼び出すことができるようにするための新たな音声入力インタフェース機能の総称である．ユーザが発話した断片をシステム側が補(ex. 「うただー」と入力すると，「 1. 宇多田ヒカル, 2. 上原多香完してくれることで，以下のような利点が得られる．
子, 3. MR.DYNAMITE 」のように補完候補が表示される．)• 記憶補助 入力したい内容がうろ覚えでも，途中2. 候補が多くて画面に入りきらないときには，「 次のまで思い出して発声すれば入力できる．
候補」というマークが表示される．その場合，「次• 省力化 入力内容が長くて複雑なときに，内容のの候補」等と言えば他候補が見れる．候補が不適特定に十分な部分まで発声すれば入力できる．
切なときや別の単語を入力したいときには，次の• 心理的抵抗の低減 従来の音声インタフェースの3. の選択をせずに別の発話に移ってもよい．
多くが，すべての音を最後まで丁寧に発声するこ
3. ユーザは 3 通りの方法で補完候補を選択できる．とを強いていたのに対し，音声補完では途中まで(a) 候補の番号を言って選択する．
発声すればよく，心理的抵抗が少なく使いやすい．
(ex. 「 1 番」か「 1 」と言う．)
実用的な音声補完を実現するためには，どのように(b) 単語の続きを読み上げて選択する．
補完機能を呼び出すか，つまり音声における補完トリ(ex. 「ひかる」と言う．)
ガーキーをど う実現するかが重要である．そこで，言(c) 単語全体を頭から読み上げて選択する．
い淀み現象の一つである有声休止 (ﬁlled pause) に補(ex. 「 うただひかる」と言う．)
完トリガーキーの役割を担わせることを提案する．補選択すると，その候補は強調表示され，音声認識完トリガーキーとして音声入力中に有声休止をおこな結果として確定される．
うことは，人間にとって極めて自然であり，ユーザがなお，一つの単語を入力中に，音声補完を繰り返し候補を見たいと思う任意のタイミングで，労力をかけ呼び出すこともできる．(ex. 「サザンオールスターズ」をずに補完機能を呼び出すことが可能になる．
「さざんー (表示) 」「おーるー (表示) 」「すたーず (選択) 」で入力．)
音声補完の対象には，単語や文節，文章など様々なレベルが考えられるが，本稿では以下，単語のみを取4. 実現方法

3 章のインタフェースを構築するには，有声休止開始点を決定する有声休止検出部と，単語の途中までの発声を認識して補完候補を作成する音声認識部を実現∗“Speech Completion: New Speech Input Interface
Supporting Word Completion” by Masataka Goto,
Katunobu Itou and Satoru Hayamizu (ETL)

日本音響学会講演論文集1092000年 9月

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補完候補のシードを一時的に追加
エントリノードテーブル
補完候補のシード

有声休止開始点における上位 Nseed 個の仮説
有声休止開始点における他の仮説

補完候補作成時にたどられるノード

図 2: 木構造の単語辞書における有声休止開始点での音声補完候補の作成とエントリノードテーブルへの追加しなければならない．さらに，インタフェース全体の状態管理をするインタフェース管理部と，補完候補一覧や認識結果を提示する画面表示部も必要となる．

4.1 有声休止検出部
音声補完では，有声休止を高い精度でリアルタイムに検出することが重要である．しかも，任意の単語中の母音の引き延ばしを検出する必要があるため，トップダウン情報を使わない言語非依存な検出をしなければならない．そのような要件を満たす検出手法として，我々が文献 3)∼6) で提案・性能評価した，有声休止箇所のリアルタイム検出手法を用いる．ここで決定した有声休止開始点は，次の音声認識部へ送られる．
4.2 音声認識部 (音声補完候補作成)
音声認識部は，音声入力と有声休止検出部の結果を受け取り，音声認識結果 (尤度の高い順に上位 Nresult(= 5) 個) と音声補完候補をインタフェース管理部へと送る．以下，単語発声の補完を説明するが，連続音声中の単語を補完することも同じ枠組で可能である．
補完候補一覧を作成する処理は，連続音声認識シス
テム niNja7) を拡張して実現する．単語辞書は，図 2のように木構造で保持され，図中のくさび 形のマークが認識処理の最中の仮説を表す．有声休止開始点になると，その時点で有効な仮説 (尤度の高い順に上位Nseed (= 5) 個) から葉の方向へたどって補完候補を生成し，尤度の高い順に番号付けして，上位 Nchoice(= 20) 個をインタフェース管理部へ送る．それらの仮説に対応するノード を補完候補のシード と呼ぶ．
単語の続きを言っても選択できるように，認識を開始する根を登録するエント リノード テーブルを導入し，単語の途中からの認識を可能にする．通常の単語の頭からの認識では，このテーブルには辞書の根だけが登録されている．単語の途中から認識を開始したい
場合には，図 2 のように補完候補のシードを根として一時的に追加する．これらの追加エントリは，有声休止を伴う発話の次の発話まで有効とする．
4.3 インタフェース管理部・画面表示部
補完候補の選択等のインタフェース全体としての機能を提供する．まず，有声休止を含まない発話の場合
日本音響学会講演論文集

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図 3: 音声補完中の画面表示例 (補完候補ウィンドウ)には，単に認識結果を受け取って表示する．一方，有声休止を含む発話の場合には，音声補完候補を受け取った時点でポップアップ式の補完候補ウィンド ウを出現させ，その中に候補一覧を表示する．その際，音素列上で既に発声された部分の色を変えて各候補を表示する．そして，図 1 の操作の流れに従いながら，次の発話の認識結果に応じて表示・選択・確定等の処理をおこなう．その際，常に 1 位の認識結果を用いるのではなく，選択操作に該当する結果が上位 Npriority(= 3) 個以内にあれば，それを優先させて用いる．これは，単語の続きを言って選択する場合等に，その発声に近い単語辞書上の別の単語の尤度が高くなり，適切に選択できない事態を回避するためである．

5. 実装と結果
以上述べてきた音声入力インタフェースのプロト
タイプシステムを実装し 8) ，曲名とアーティスト名のデータベースを単語辞書として，音声補完の動作を確認した．画面表示例を 図 3 に示す．本システムを運用した結果，提案したインタフェースが実用的に機能し，ユーザが音声補完機能を呼び出しながら，インタラクティブに単語入力できることを確認した．音声補完機能は，使用するのが容易で訓練は不要であり，直感的で使いやすいインタフェースであることがわかった．特に，長い固有名詞を入力する際に，音声補完は非常に有効であった．

6. おわりに
本稿では，「音声補完」という新しい音声インタフェー
ス機能を提唱し，補完トリガーキーとして有声休止を用いることを提案した．実際に，インタラクティブに音声入力可能なシステムを実装し，曲名等の入力で有用性を確認したが，これは住所入力や各種固有名詞の入力といった様々な局面にもすぐに適用できる．今後，音声入力インタフェースを構築する上で，音声補完は不可欠な機能の一つになることが予想される．
参 考 文 献[1] 福島 他: 予測ペン入力インタ..., 情処学論, 37, 1, 23–30, 1996.
[2] Masui: An Eﬃcient Text Input ..., CHI’98, 328–335, 1998.
[3] 後藤 他: 自然発話中の..., 情処研報 99-SLP-27-2, 9–16, 1999.
[4] Goto et al.: A Real-time ..., Eurospeech’99, 227–230, 1999.
[5] 後藤 他: 自発的な発話中の言い淀..., 音講論集 秋季 3-1-5, 1999.
[6] 後藤 他: 有声休止箇所のリアルタ..., 音講論集 春季 3-8-8, 2000.
[7] 伊藤 他: 音素文脈..., 信学論, J75-D-II(6), 1023–1030, 1992.
[8] 後藤 他: 音声補完: “TAB” on Speech, 情処研報 音声言語情報処理研究会, 2000-SLP-32-16, 81–86, 2000.

2000年 9月