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2017/09/10

Raspberry Piで docomo Developer APIに挑戦 音声合成 API編 Raspberry Piで docomo Developer APIに挑戦 音声合成 API編

(ラズパイ + Javaでドコモの docomo Developer supportの音声合成 APIを動かす)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)
 ※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。
 ※ 2019/06/20から Raspbian OSは Raspbian Stretchから Raspbian Busterに変わりました。

Download Raspbian for Raspberry Pi

ちなみに、歴代のバージョンと名称は
Debianコードネーム年月備考(参考)Ubuntuでの該当名称
Debian 10Buster2019/06/20~2019/06からラズパイ4対応Bionic 18.04 LTS
Debian 9Stretch2017/08/16~2018/03からラズパイ3B+対応Xenial 16.04 LTS
Debian 8Jessie2015~2016/02からラズパイ3対応Trusty 14.04 LTS
Debian 7Wheezy2013~2016
Debian 6.0Squeeze2011~2014
Debian GNU/Linux 5.0Lenny2009~2012


●ラズパイ3 + Javaでドコモの docomo Developer supportの音声合成 APIを動かす

 docomo Developer supportで提供されている各種 APIのうち、面白そうで簡単に動かせそうな APIを動かして遊びます。

docomo Developer support

音声合成API
 漢字混じりでも音声合成します。

 商用利用する時の注意はこちら。
APIの商用利用時の諸注意


●ラズパイ3で 音声合成API 準備編

 今回は「音声合成API」をラズパイで動かします。
 SDKが Javaで提供されており、ラズパイにも Java 1.8が標準で有るので簡単に開発ができます。
 なお、準備としては
 ・docomo Developer supportへの開発者登録
 ・APIキーの利用申請
 が必要です。

 音声合成API SDKは下記を使用しました。
 【Powerd by エーアイ】音声合成 SDK for Java v1.0.2.1 (公開日 : 2017/6/21)
 ※ SDKのダウンロードは開発者登録をしていなくても可能です。
 ※ SDKは Java SE 1.7以降で使用可能。


●ラズパイの Javaのバージョン

pi@raspberrypi:~/sample $ java -version
java version "1.8.0_65"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_65-b17)
Java HotSpot(TM) Client VM (build 25.65-b01, mixed mode)

pi@raspberrypi:~/sample $ javac -version
javac 1.8.0_65


●ラズパイ3で 音声合成 API 開発編

 SDKのダウンロードはそのままでできるので、ラズパイのコマンドラインで wgetでダウンロードが可能ですが、日本語ファイル名が文字化けします。
wget https://devsite-pro.s3.amazonaws.com/contents_file/Text_to_Speech_API_Java_AI_SDK_v1.0.2.1.zip
Text_to_Speech_API_Java_AI_SDK_v1.0.2.1.zip
# 日本語ファイル名が文字化け

 Windowsでダウンロードして解凍、必要なファイルだけをラズパイにファイル転送をしました。
 ラズパイへのファイル転送の方法は WinSCPを使用しました。WinSCPはマウス操作で簡単にファイルをやり取りできます。
WinSCP - Free FTP and SFTP client for Windows

 音声合成 APIを動かすのに必要なファイル
/libs
commons-codec-1.9.jar
commons-logging-1.2.jar
docomo-aitalk-java-sdk-1.0.2.jar
docomo-common-java-sdk-1.0.6.jar
httpclient-4.5.3.jar
httpcore-4.4.6.jar
httpmime-4.5.3.jar
jackson-annotations-2.7.0.jar
jackson-core-2.7.0.jar
jackson-databind-2.7.0.jar

/sample
SampleAitalk.java

 ラズパイに sampleと言うディレクトリを作成し、上記のファイル一式をコピーしますが、ファイルの配置を下記の様にしています。

~/sample/libs ここに jarファイルを全部
~/sample/ ここに javaのソースファイルを全部

 コンパイル方法
 必要とする jarファイルが多いのでコマンドラインで真面目にコンパイルするのは面倒くさいです。(bashスクリプトでバッチファイルを作れば済みますが。)

 と言う訳で折角なので antを使ってコンパイルします。
sudo apt-get -y install ant

 antをインストールしたら antでのコンパイルに必要な build.xmlファイルを作成します。
build.xml
<project default="exec">
    <target name="init">
        <jar destfile="./merged.jar">
            <zipgroupfileset dir="./libs" includes="*.jar">
            </zipgroupfileset>
        </jar>
    </target>

    <target name="compile" depends="init">
        <javac srcdir="./" destdir="./class" classpath="./merged.jar" includeantruntime="false">
        </javac>
    </target>

    <target name="exec" depends="compile">
        <java classname="SampleAitalk" classpath="./class:./merged.jar">
        </java>
    </target>
</project>

 ちなみに、classファイルを ./classディレクトリに作成するので事前に ./classディレクトリを作成しておく必要が有ります。

mkdir ./class

 また、ドコモ API用に API keyを Javaのソースコード内に設定します。
 API keyは API利用申請・管理ページで確認できます。
    // APIKEY の設定
    AuthApiKey.initializeAuth("ここに APIキーを記載します");

 一通りの準備が完了したら、コマンドラインで antを実行します。
 1) jarファイル郡を 1つの jarファイルにマージする。(コマンドライン等での実行時に沢山の jarファイルを指定するのが面倒なので)
 2) javaファイルをコンパイルして classファイルを作成する。
 3) SampleAitalk.classを実行する。

 コンパイルから実行まで自動で行ないます。

 ラズパイの音声出力から、現在の日時を喋れば動作確認完了です。

 また、下記 FileOutputStream部分を追加すると PCMファイルとして音声データをファイル名 pcm_data.binで出力します。
import java.io.FileOutputStream;

 ~~~ 略 ~~~
 ~~~ 略 ~~~

    // 要求処理クラスにリクエストデータを渡し、レスポンスデータを取得する
    resultData = search.requestAiTalkSsmlToSound(ssml.makeSsml());

    // PCM 16bit 16000Hz Mono保存
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("pcm_data.bin");
    fos.write(resultData, 0, resultData.length);
    fos.flush();
    fos.close();

    // 音声出力
    AudioFormat af = new AudioFormat(16000f,16,1,true,true);
    DataLine.Info info = new DataLine.Info (Clip.class, af);
    Clip clip = (Clip)AudioSystem.getLine(info);
    clip.open(af, resultData, 0, resultData.length);
    clip.start();
    Thread.sleep(resultData.length/32);
    clip.close();

 ~~~ 略 ~~~
 ~~~ 略 ~~~

 音声データのフォーマット。
【符号化方式】リニアPCM
【チャネル数】1(モノラル)
【サンプル周波数】16000
【ビット深度】16bit(ビッグエンディアン)


●コマンドラインで手作業でコンパイルする方法

 jarファイル郡と javaソースファイルを全部同じディレクトリにコピーします。
 (ディレクトリを分けて別々に管理するのが本来の開発スタイルだが、コマンドラインでのパスの指定が面倒なので全部同じディレクトリにコピーします。)

 コマンドラインで、下記の様にコンパイルします。
javac -classpath docomo-aitalk-java-sdk-1.0.2.jar:docomo-common-java-sdk-1.0.6.jar SampleAitalk.java
 コンパイル時はドコモの jarライブラリだけを指定すれば大丈夫でした。

 コマンドラインで、下記の様に音声合成 APIのサンプルアプリを実行します。
java -classpath .:jackson-databind-2.7.0.jar:commons-codec-1.9.jar:commons-logging-1.2.jar:docomo-aitalk-java-sdk-1.0.2.jar:docomo-common-java-sdk-1.0.6.jar:httpclient-4.5.3.jar:httpcore-4.4.6.jar:httpmime-4.5.3.jar:jackson-annotations-2.7.0.jar:jackson-core-2.7.0.jar SampleAitalk
 実行時は全ての jarライブラリを参照する必要が有ります。

 コマンドラインでの -classpathの指定にワイルドカードは使えないのかな?

 なお、Windowsの場合は下記の様にします。
 -classpath の区切り文字は ;セミコロン
 javacの引数に -encoding UTF-8
 javaの引数に -Dfile.encoding=UTF-8
 を指定して、デフォルトエンコーディングを UTF-8に変更しています。
 (これをしないと、コンパイル時に起こられたり、実行時の結果が変になる。理由は文字コードが S-JISなので文字化けして処理されるから。正確には S-JISではなく S-JISを Microsoftが独自に拡張した Microsoftコードページ932で通称 MS932。)
javac -encoding UTF-8 -classpath docomo-aitalk-java-sdk-1.0.2.jar;docomo-common-java-sdk-1.0.6.jar SampleAitalk.java

java -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath .;jackson-databind-2.7.0.jar;commons-codec-1.9.jar;commons-logging-1.2.jar;docomo-aitalk-java-sdk-1.0.2.jar;docomo-common-java-sdk-1.0.6.jar;httpclient-4.5.3.jar;httpcore-4.4.6.jar;httpmime-4.5.3.jar;jackson-annotations-2.7.0.jar;jackson-core-2.7.0.jar SampleAitalk

rem 実行時の java -Dfile.encoding=UTF-8は無くても動いたけど指定した方が安全


●ラズパイで bashシェルスクリプトで実行する場合

hoge.sh
chmod +x hoge.sh
#!/bin/bash

cd ./sample_v
java -cp ./class:./merged.jar SampleAitalk


●任意の文字列を音声合成する場合(エラーチェック無し)

 メッセージに空白が有る場合は分割されない様に ”ダブルコーテーションで囲みます。

java -cp ./class:./merged.jar SampleAitalk "ほげほげ こんにちは 今日は天気が良いです。"
 ~~~ 略 ~~~
 ~~~ 略 ~~~

    // のぞみさんの音声で、文字列を、SSMLクラスに登録する
    AiTalkTextToSpeech search = new AiTalkTextToSpeech();
    ssml = new AiTalkSsml();
    ssml.startVoice("nozomi");
    ssml.startProsody(0.8f, 1.2f, 1.2f, 1.0f);
    ssml.addText(args[0]);
    ssml.endProsody();
    ssml.endVoice();

    // 要求処理クラスにリクエストデータを渡し、レスポンスデータを取得する
    resultData = search.requestAiTalkSsmlToSound(ssml.makeSsml());

 ~~~ 略 ~~~
 ~~~ 略 ~~~

 bashシェルスクリプトで実行する場合
#!/bin/bash

cd ./sample_v
java -cp ./class:./merged.jar SampleAitalk "$1"
# java -cp ./class:./merged.jar SampleAitalk "$@"
# java -cp ./class:./merged.jar SampleAitalk "$*"



●ラズパイで音が出ない場合の確認方法

 音声出力の音量の設定
$ alsamixer

 音声出力 自動で出力先を設定する
$ amixer cset numid=3 0

 音声出力 ヘッドホンジャック
$ amixer cset numid=3 1

 音声出力 HDMI
$ amixer cset numid=3 2
 ※ HDMIから音声が出ない場合は config.txtの # hdmi_driver=2の行の #を取る。
 ※行の先頭の #を取る。
# hdmi_driver=2
 を
hdmi_driver=2
 にする。

 スピーカーのテスト
$ speaker-test -t sine -f 800

 サウンドの再生確認
$ aplay /usr/share/sounds/alsa/Front_Center.wav
$ aplay /usr/share/sounds/alsa/Noise.wav


● Windwos Java SEコンパイラ

Java SE Development Kit 8 Downloads
 Java SE Development Kit 8u144
 Windows x86 190.94 MB jdk-8u144-windows-i586.exe
 Windows x64 197.78 MB jdk-8u144-windows-x64.exe

Java SE Development Kit 7 Downloads
 Java SE Development Kit 7u80
 Windows x86 138.35 MB jdk-7u80-windows-i586.exe
 Windows x64 140.09 MB jdk-7u80-windows-x64.exe


Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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