Python初心者でも音声認識に挑戦したい！ゼロから分かる解説

Pythonを使って初めて音声認識に挑戦するとき、具体的にどのように音声認識をするのか、どのように勉強すればいいのか分からない…という人は少なくないでしょう。

今回は、そんなプログラミング初心者に必見の内容です。

プログラミング初心者のあなたもPythonを使った音声認識に挑戦してみましょう！ぜひ参考にしてみてくださいね。

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Pythonで音声認識をするために学ぶべきこと

Pythonは、他のプログラミング言語に比べて文法がわかりやすく簡単であることから、初心者にも使いやすい言語です。

主に画像処理や機械学習、音声認識の分野で多く使用されています。最近では、AI・人工知能の分野を中心に活躍していることもあり、その注目度の高さがうかがえます。

中でも音声認識は、初心者にとって難易度が高いと思っていませんか？

安心してください。
現在では、初心者にも優しい環境が整いつつあり、初心者でも音声認識に挑戦しやすくなっています。

それでは、Pythonで音声認識をするためには具体的に何を学ぶべきか見ていきましょう。

音声認識とは何かという基本的な情報も合わせて解説するので、初心者の方でも安心して読み進めてみてくださいね。

音声認識とは

Pythonで開発できる音声認識は、実は私たちの身近な場所に存在しています。

例えば、Apple社のsiriやAmazon社のアレクサなどが代表的です。
「今日の天気は？」「音楽をつけて」など、スマートフォン上で実際に操作することなく、コンピューターが自動的に機能してくれますよね。

通常、私たち人間は発せられる言葉をそのまま理解します。

これに対してコンピューターは数字に変換された言葉しか理解できません。
そのため、コンピューターに言葉を理解させるには、私たちが発声する言葉（音）を数字に変換することが必要です。

例えば、「あ」という言葉を録音すると「あ」を表す波が記録されます。
コンピューターはその波のパターンから、この音が「あ」だということを認識するのです。そうすることで、まるで私たちが発する言葉を理解したような返答が可能になります。

最近では、スマートフォンやスマートスピーカーなどの台頭により、言葉を数字に変換して解析する音声認識の利用が拡大しつつあります。
今後はさらに、音声認識の需要が高まり、必要になってくるでしょう。プログラミング初心者の方も、今から勉強しておきたい分野です。

音声認識に必要なPythonのスキル

では、音声認識を勉強するうえで必要な知識や求められるPythonのスキルとは、具体的にどのようなものでしょうか。

まず、Pythonをしっかり使いこなせるようになることです。
文法を覚えたり、使い方を習得するなどPythonの基礎をしっかりと身に付けなければ、音声認識を作ることができません。そうした基礎的な勉強を怠らずに、Pythonを理解することから始めるのが大切です。

さらに、Pythonのスキルのひとつである「通信」を習得する必要があります。
「通信」とは、他のコンピューターとデータのやり取りを行う働きのことです。本来、音声認識は自身のコンピューターで行うには、データの処理が重かったり、無料版で使用できる範囲が狭かったりと限界があります。通信について学ぶことで、データを素早く解析出来るようになり、音声認識をより高い精度で行うことが可能になります。

音声認識を簡単に試そう

Googleコラボを使って簡単にPythonの音声認識を体験してみましょう。

今回は、ダウンロードした音声ファイルの文字起こしを体験します。

!pip install SpeechRecognition
!pip install pyaudio

文字起こしをする音声のアップロードをします。

from google.colab import files
uploaded = files.upload()

import speech_recognition as sr 
r = sr.Recognizer() 

with sr.AudioFile(list(uploaded.keys())[0]) as source: 
  audio = r.record(source) 

text = r.recognize_google(audio, language='ja-JP') 
print(text)

このコードでは、SpeechRecognitionライブラリを使用して音声ファイルを読み込んでいます。

そして、Googleの音声認識APIを使って認識を行います。

認識結果は、変数textに格納され、print()関数で表示されます。

language引数で認識する言語を指定することができます。

上記の言語は日本語で指定しているので、言語を変えてみるにも面白いかもしれません。

本Blogを運営するプログラミング家庭教師Tech Teacherは、完全個別指導のデータサイエンス講座を設けています。

「Python」や「R言語」、「MATLAB」など幅広い言語を指導しています。

音声認識を用いた開発の支援も行っています！

教師は東京大学を始めとする難関大学の理系学生・院生・博士が多く在籍しており、専門的な課題にも対応が可能です。

また、担任教師が課題・習熟度に合わせてフルオーダーメイドで授業を設計するので無駄のない指導を受けることができます。

データサイエンスを学習していて、このような希望をお持ちの方はぜひプログラミング家庭教師『Tech Teacher』にご相談ください。

Pythonで音声認識をする方法

ここからは、より本格的な実践編に入ります。
Pythonでどんな音声認識ができるのか、具体的にどうしたらいいのかを解説していきます。Pythonで音声認識を習得して、スキルを身につけましょう！

Pythonでできる音声認識とは

では、Pythonを用いるとどのような音声認識ができるのでしょうか？

一般的なのは、私たちが発する言葉をコンピューターがテキスト化してくれる「文字起こし」です。さらに高度なものとなると、複数人が喋っている言葉にも対応できるようになります。例えば、会社の会議で必要な議事録としても使用することが可能になるわけです。

他にも、APIと呼ばれるサービスを利用することで、Pythonでもより精度の高い音声認識が可能になります。

APIとは、Application Programming Interface の略称です。簡単に言うと「アプリケーションやソフトウェア」と「プログラム」を繋ぐもの、とイメージしてみるといいでしょう。

例えば、APIに音声ファイルを送付します。すると、API内で音声を解析してくれます。利用者は、APIから送られてくる音声ファイルの解析結果を待っているだけで、変換されたテキストを手に入れることができます。

Pythonで音声認識をするために開発環境を整えよう！

Pythonでどのような音声認識ができるのか分かったところで、実践に取り掛かりましょう。

Pythonを使う準備

まずは、Pythonを使用するにあたり環境を整えなければなりません。
通常、コンピューター上にはPythonを使用するプログラムは内蔵されていません。まずは、Pythonをインストールする必要がありますね。

Pythonの公式ページをクリックすると、ダウンロードできるページが表示されるので、OS別（Windows・Mac・Linux）にインストールしましょう。

APIを使う準備

Pythonのインストールが完了し、上記で紹介したAPIを使用する場合は、使用するAPIの公式サイトでアカウント登録をする必要があります。

多くのAPIは、無料で使える範囲が決められているので、注意が必要です。個人で練習する範囲であれば問題ないでしょう。さらに、オフラインでは使用できるAPIも限られているので、事前にチェックしてくださいね。

ライブラリを使う準備

APIの他にも、音声認識をするための「ライブラリ」というツールがあります。

ライブラリとは、他の人が作ってくれたプログラムを自分のプログラムの中でも使用できる便利なツールのことです。音声認識をするにあたり、ライブラリを利用することで、簡単に音声ファイルを変換できます。代表的なライブラリとして「julius」があります。

juliusは高性能な「汎用大語彙連続音声認識エンジン」として知られており、 数万語彙の連続音声認識を可能にします。一般のコンピューターでも使用できるので、ダウンロードしてみるのもいいでしょう。

開発環境準備のまとめ

Pythonで音声認識をする手順

Pythonを用いて音声認識をする準備が整えたら、実際に音声認識をする実践に移りましょう。音声認識をするには、音声ファイルをコンピューター上に取り込む方法とマイクから音声を取り込む方法の2通りがあります。

音声ファイルを取り込む

まずは、音声ファイルからやってみましょう。
最初に、文字起こししたい音声ファイルをコンピューター上にアップロードします。
音声ファイルの形式はWAV形式という音声データに変換しましょう。

次に、変換したファイルをAPIに投げます。すると、API内で自動的に音声データを文字起こししてくれます。これで音声ファイルを文字起こしする手順は終了です。
ライブラリを使用する場合も同様です。

マイクから音声を取り込む

マイクから音声認識をする場合も基本的には同じです。

まずは録音したファイルをWAVファイルとして保存します。WAVファイルを読み込ませることで、マイクからの音声認識が可能になります。
上記の方法と同様に、APIやライブラリに音声ファイルを投げることで、自動的に文字起こししてくれますよ。

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魅力1. オーダーメイドのカリキュラム

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まとめ

・魅力1. 担当教師によるマンツーマン指導

・魅力2. オーダーメイドのカリキュラム

・魅力3. 3,960円/30分で必要な分だけ受講

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