SORACOMで早口言葉練習(音声認識)

スマホやパソコンだけでなく、IoTデバイスでもクラウドサービスの音声認識使ってみたいよね、ってことで『早口言葉の練習』をお題にして、Raspberry Piで音声認識をやってみた。
音声認識は、APIで使えるクラウドサービスRECAIUS、通信は、WiFi環境がなくても使えるSORACOMを使った。

環境

• Raspberry Pi 2 Model B + LCDディスプレイ( KOOKYE LCD touch screen )
  • Python, Requests, PyAudio, Tkinter
• 3G USBドングル ( AK-020 ) + SORACOM SIM
• USBマイク ( MM-MCUSB16 )
• USBマウス

音声認識はRECAIUS

RECAIUS Developersのサイトでユーザ登録するとAPIが翌月末まで使えるIDとパスワードが発行されるので、それを使う(繰り返し登録することで延長可)。
https://developer.recaius.io

通信はSORACOM

RECAIUSはクラウドで音声認識するので、Raspberry Piで録音した音声ファイルを送ると、認識した結果がテキストで帰ってくる。
今回は、WiFi環境がなくても使えるように、SORACOMを使った。

実行スクリプト

以下の2つのスクリプトをデスクトップに用意しておき、順に実行する(アイコンを右クリックして"開く")。

• connect_air.sh : SORACOM接続実行スクリプト
• suiko.sh : 早口言葉練習「スイコ」実行スクリプト

connect_air.sh

#!/bin/sh

sudo /usr/local/sbin/connect_air.sh

/usr/local/sbin/connect_air.shは、SORACOM公式のやり方
各種デバイスで SORACOM Air を使用する
でget。

suiko.sh

#!/bin/sh

cd /home/pi/recaius/python-recaius

./suiko.py

suiko.pyの中身は後述。

動作

• suiko.shを実行するとGUIが立ち上がる

• スタートボタンをクリックすると録音開始し、2秒後に録音停止する
  • この2秒間でお題の早口言葉を言う！

• 録音停止後、RECAIUSにSORACOM経由で音声ファイルを送信する

• 音声認識されたテキストファイルを受信して表示する(赤字のところ)
  • 早口言葉が正しく言えてたら(認識されていたら)お題と同じになる！

ぜんぜん言えてない・・・

コード

suiko.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

from recaius.asr import RecaiusASR
from settings import ASR_ID, ASR_PASSWORD

import pyaudio
import wave

import sys
import Tkinter

import threading

def ClickStart(event):
  Button1.configure(state=u'disabled')
  Label4.configure(fg='blue', text=u'録音中...')
  Label4.pack()

  t_recording = threading.Thread(target=Recording)
  t_recording.start()


def Recording():
  CHUNK = 4096
  FORMAT = pyaudio.paInt16 #
  CHANNELS = 1             #
  RATE = 16000             #
  RECORD_SECONDS = 2       #
  WAVE_OUTPUT_FILENAME = "output.wav"

  p = pyaudio.PyAudio()

  stream = p.open(format=FORMAT,
                  channels=CHANNELS,
                  rate=RATE,
                  input=True,
                  frames_per_buffer=CHUNK)

  print("* recording")

  frames = []

  for i in range(0, int(RATE / CHUNK * RECORD_SECONDS)):
      data = stream.read(CHUNK)
      frames.append(data)

  print("* done recording")

  stream.stop_stream()
  stream.close()
  p.terminate()

  print("* transrating")

  wf = wave.open(WAVE_OUTPUT_FILENAME, 'wb')
  wf.setnchannels(CHANNELS)
  wf.setsampwidth(p.get_sample_size(FORMAT))
  wf.setframerate(RATE)
  wf.writeframes(b''.join(frames))
  wf.close()

  print("* done transrating")

  Label4.configure(fg='blue', text=u'認識中...辛抱強く待つのじゃ')
  Label4.pack()

  t_recognition = threading.Thread(target=Recognition)
  t_recognition.start()

def Recognition():
  rec = RecaiusASR(ASR_ID, ASR_PASSWORD)
  rec.set_lang('ja_JP')

  uuid = rec.login()

  # speech recognition from wave file
  result = rec.recognize(uuid, 'output.wav')

  rec.logout(uuid)

  print(result)
  if(result == ''):
    Label4.configure(fg='red', text=u'？？？ 認識できませんでした')
    Label4.pack()
  else:
    Label4.configure(fg='red', text=result)
    Label4.pack()

  Button1.configure(state=u'normal')

def ClickNext(event):
  global index
  index += 1
  index = index % 11

  if index == 0:
    Label2.configure(text=u'『 生麦 生米 生卵 』\n（なまむぎ なまごめ なまたまご）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 1:
    Label2.configure(text=u'『 東京特許許可局 』\n（とうきょうとっきょ きょかきょく）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 2:
    Label2.configure(text=u'『 青巻紙 赤巻紙 黄巻紙 』\n（あおまきがみ　あかまきがみ　きまきがみ）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 3:
    Label2.configure(text=u'『 隣の客は よく柿食う 客だ 』\n（となりのきゃくは よくかきくう きゃくだ）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 4:
    Label2.configure(text=u'『 庭には 二羽 鶏がいた 』\n（にわには にわ にわとりがいた）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 5:
    Label2.configure(text=u'『 ジャズシャンソン歌手 』\n（じゃず しゃんそん かしゅ）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 6:
    Label2.configure(text=u'『 新春シャンソンショー 』\n（しんしゅん しゃんそん しょー）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 7:
    Label2.configure(text=u'『 除雪車除雪作業中 』\n（じょせつしゃ じょせつ さぎょうちゅう）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 8:
    Label2.configure(text=u'『 李も桃も桃のうち 』\n（すももも ももも もものうち）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 9:
    Label2.configure(text=u'『 竹藪に 竹立てかけた 』\n（たけやぶに たけ たてかけた）\n')
    Label2.pack()
  elif index == 10:
    Label2.configure(text=u'『 坊主が 屏風に 上手に 坊主の絵を描いた 』\n（ぼうずが びょうぶに じょうずに ぼうずのえをかいた）\n')
    Label2.pack()

  Label4.configure(text=u'')
  Label4.pack()

root = Tkinter.Tk()
root.title(u"SUIKO - スイコ")
root.geometry("{0}x{1}+0+0".format(root.winfo_screenwidth(), root.winfo_screenheight()))
root.configure(bg=u"White")
#root.overrideredirect(True)

Label1 = Tkinter.Label(fg='Blue', font=('FixedSys', '20'), text=u'\n2秒以内で言うのじゃ\n')
Label1.configure(bg=u"White")
Label1.pack()

# お題
index = 0
Label2 = Tkinter.Label(text=u'『 生麦 生米 生卵 』\n（なまむぎ なまごめ なまたまご）\n')
Label2.configure(font=('FixedSys', '14'))
Label2.configure(bg=u'White')
Label2.pack()

Button1 = Tkinter.Button(text=u'スタート')
Button1.bind("<Button-1>",ClickStart) 
Button1.pack()

# 空行
Label3 = Tkinter.Label(text=u'')
Label3.configure(bg=u"White")
Label3.pack()

# 結果
Label4 = Tkinter.Label(text=u'')
Label4.configure(font=('FixedSys', '14'))
Label4.configure(bg=u"White")
Label4.pack()

# 空行
Label5 = Tkinter.Label(text=u'')
Label5.configure(bg=u"White")
Label5.pack()

Button2 = Tkinter.Button(text=u'次のお題')
Button2.bind("<Button-1>",ClickNext) 
Button2.pack()

root.mainloop()

• RECAIUS APIのPythonラッパーは、以下を参考にさせていただきました
  Python wrapper for RECAIUS API

• PyAudio(マイク入力から音声ファイルへの変換)は、以下を参考にさせていただきました
  Pythonでマイクからの音を録音(pyaudio使用) – あかさたな
  PyAudioの基本メモ2 音声入出力 - たけし備忘録

• USBマイクの設定は、以下を参考にさせていただきました
  簡単にできる！音声認識と音声合成を使ってRaspberrypiと会話 - Qiita
  Raspberry Piで音声認識 - Qiita

• GUI(Tkinter)は、以下を参考にさせていただきました
  PythonのTkinterを使ってみる - Qiita

Maker Faire Tokyo 2016で展示した

つくるラボ

現状では、結果が表示されるまでに、10秒程度かかってしまう。
音声ファイルへの変換、音声ファイルの送信に時間がかかっている。
2秒間の録音後、音声ファイルへの変換を開始、変換完了後に送信を開始しているので、これを数ミリ秒区切りで、マルチスレッドで実行できるようにすれば、もう少し速くなるかもしれない。
ローカルで音声認識するリソースがなかったり、頻繁に音声認識を使わず、結果の表示までの時間をうまく隠せる使い方があれば、今回つくったような音声認識の環境が使えそう。