了解度

了解度とは

了解度（りょうかいど、intelligibility）は、音声がどれだけ正確に相手に伝わるかを示す尺度です。主に通信分野で音声品質を評価する際に用いられ、単語や文章がどれだけ正確に聞き取れるかをパーセントで表します。具体的には、受話者が完全に理解できた単語または文章の数を、送話した総数で割った値で算出されます。

概要

電話などの音声通信では、音声信号の品質を定量的に評価するために様々な尺度があります。代表的なものとして、音の自然さを含めた総合的な品質を評価する平均オピニオン評点（MOS）と、内容の分かりやすさを評価する了解度や明瞭度（articulation）があります。

了解度は意味のある単語や文章を用いて、どれだけ正確に聞き取れたかを評価します。一方、明瞭度は意味のない音節を用いて同様の評価を行います。明瞭度が高いほど、一般的に了解度も高くなります。しかし、単語や文章中に不明瞭な部分があっても、ある程度の推測が可能なため、比較的低い明瞭度でも了解度が高くなることがあります。

了解度は、評価に使用する単語や文章、話者、試験環境、評価者によって結果が変動する可能性があります。例えば、評価者がよく知っている単語は、そうでない単語に比べて了解度が高くなる傾向があります。そのため、信頼性の高い評価を得るためには、評価条件を統一し、評価者による影響を最小限に抑える必要があります。

主観評価

主観評価は、実際に人が音を聞いて判断する方法です。これにより、了解度を直接的に評価することができます。

単語了解度

単語了解度を評価する代表的な方法として、以下のものがANSI（米国規格協会）によって標準化されています。これらの方法は、最初または最後の1音素のみが異なる単語を用いて評価を行います。

Modified Rhyme Test（MRT）: 最初または最後の1音素のみが異なる6つの単語（例：rust, just, dust, must, gust, bust）をグループとし、その中から1つの単語を聞かせ、どの単語かを選択させます。
Diagnostic Rhyme Test（DRT）: 最初の1音素のみが異なる2つの単語をペアにして（例：moot-boot、ジャム-ガム）、1つの単語を聞かせて選択させます。異なる音素は1つの音素特徴のみが異なるものを使用するため、音素特徴別の了解度を評価できます。また、DRTを最後の1音素で評価できるようにしたDiagnostic Alliteration Test（DALT）もあります。

DRTで使用される音素特徴には、以下のようなものがあります。

母音性
子音性
共鳴性
高音性
後舌性
前舌性
歯音性
摩擦性
破裂性

文章了解度

文章了解度を評価する際に、米国で標準的に使用されている方法としては、以下のものがあります。日本ではまだ明確な基準が確立されていません。

Harvard sentences: 音節のバランスを考慮した日常的な文章（例："The birch canoe slid on the smooth planks."）を使用し、各文に含まれる5つのキーワードの正解数で評価します。
Haskins sentences: 文法的には正しいものの、意味的に変則的な文章（例："The old corn cost the blood."）を使用し、各文に含まれる単語の正解数で評価します。意味的な制約の影響を排除できます。

その他の評価方法

人間による主観評価は、多くの評価者と専用の設備が必要となるため、時間とコストがかかります。そのため、物理的な測定から了解度や明瞭度を推定する方法が研究されてきました。

Articulation Index（明瞭度指数、AI）: 周波数別の明瞭度指数を、各周波数での信号対雑音比と周波数別の係数から計算し、それらの総和により全体の明瞭度指数を求めます。アナログ電話回線のように、明瞭度が信号対雑音比によってほぼ決まるような単純なシステムで有効です。
Speech Intelligibility Index（SII）: 明瞭度指数と同様の手法ですが、マスキング効果など聴覚心理学的な特性を考慮に入れています。
Speech Transmission Index（音声伝達指標、STI）: 残響などによる音声波形の変化を表す指標で、主に建物の音響設計や評価に用いられます。

まとめ

了解度は、音声通信の品質を評価する上で非常に重要な指標です。主観評価と物理測定の両面から様々な手法が研究されており、それぞれの特徴を理解して適切に活用することが重要です。

参考文献

Jacob Benesty, M. M. Sondhi, Yiteng Huang (ed). Springer Handbook of Speech Processing. Springer-Verlag, 2007.
J. Flanagan (ed). Speech Analysis Synthesis and Perception. Springer-Verlag, 1972.
A. Schmidt-Nielsen. Intelligibility and Acceptability Testing for Speech Technology. AD-A252 015, Naval Research Laboratory. 1992.
板橋 秀一 (ed). 音声工学. 森北出版, 2005.
近藤 和弘, 泉 良, 藤森 雅也, 加賀 類, 中川 清司. 二者択一型日本語音声了解度試験方法の検討. 日本音響学会誌, 63巻4号, pp.196-204. 2005.

関連項目

音質
電気通信
音響心理学

外部リンク

Machine Measures of Speech Intelligibility
Harvard Sentences

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