技術解説分散型音声認識LSIソリューション（DSR） FAITHTMの適用事例として，アドバンスト・メディア社の音声認識技術「 AmiVoiceDSR TM（ AmiVoice Distributed Speech Recognition）」のハードウェア化についてご紹介します。はじめに近年，ユーザインタフェースの一つとして音声認識技術の需要が高まりつつあります。アドバンスト・メディア社が開発した音声認識システムAmiVoiceDSRTMは，音響処理部と認識部をそれぞれクライアント（端末）側とサーバに分割・処理する分散型のシステムです。認識エンジンの言語モデルや辞書をサーバ側に持つことが特長で，他言語への対応，辞書のメンテナンス性，大容量の辞書の搭載などにより，高精度な音声認識を実現します。この分散型音声認識システムは，クライアント側で音声特徴量を抽出し，パケット化してサー写真１ Harp評価ボードバ側に送信するため，音声品質が劣化しないことも大きな特長です。アドバンスト・メディア社音声認識技術の特長 AmiVoice R の特長し，評価ボードシステムを構築しました。 Harp＝DSR-LSI評価システムとは・不特定話者：発話者の事前トレーニングや個別学習が不要・連続的な発話に対応：通常会話における連続発話を高精度で認識可能。 HarpによるAmiVoiceDSRTMの評価システムについてご説明します。例：経済新聞記事，ニュース記事朗読の自動テロップなど・発話スピードの変化に対応・高精度な認識率：ディテクテーションタイプの辞書により，文章図１にHarpの概要を示します。（C++に Harpは，AmiVoiceDSRTMのクライアント側ソフトウェアより記述）を機能的に等価なハードウェア（RTL＝DSR-IP）として設入力をほぼリアルタイムで処理可能。計し，FPGAとして基盤実装した評価用のボックスです。ユーザ例：放射線画像診断ディテクテーション認識率＝95％以上は実際にHarpボックスを利用して，AmiVoiceDSRTMの音声認識・ノイズ対策：ブレイズ，周辺環境雑音等に強く，特殊条件への個別対応が可能。 AmiVoiceDSRTMの特長分散方式（Distributed Speech Recognition）により，次の利システム評価を行うことができます。 AmiVoiceDSRTMのフロントエンドシステムの構成は［音声入力部（A/D変換部）＋音声特徴抽出部＋システムI/F］となっており， HarpのボックスにFPGA＋ADCなどにより基盤実装してあります。点があります。ユーザはHarpボックスのミニジャックにマイクを接続し，PCサーバな・クライアント部分を軽量化→小型端末への搭載が可能どとUSBなどで接続すれば，AmiVoiceDSRTMのシステム評価が・サーバ側のメンテナンスが容易可能となります。また，サーバ側（PC用）評価用ソフトについても，当社とアドバンスト・メディア社は，AmiVoiceDSRTMの音声認識処理フロントエンジンをLSI設計手法FAITHTMによりハードウェア化 FIND Vol.21 No.5 2003 Harpボックスとセットでの提供を予定しています。図２にHarp評価ボードの構成図を示します。 9 分散型音声認識LSIソリューション（DSR） ③Harp本体のカスタマイズ：評価用Harp基盤のカスタマイズ受託 HarpによるサポートサービスとLSIの提供方法 ④DSR-IPのカスタマイズ：DSR-IPの用途・機能チューニング ⑤DSR-IP搭載SoC開発：ユーザシステム向けのLSI設計・開発分散型音声認識システムであるAmiVoiceDSRTMをハードウェア受託化することにより，システム全体の負荷低減，低消費電力化を実これらのサポートサービスにより，必要に応じてお客様のシステム現します。またこれにより，非力なCPU・システムで構成されている設計をサポートし，端末からセンタサーバまでのシステム構築をおシステムや，従来ソフトウェアでは制限のあった分野（ITS，携帯電手伝いします。 Harpに内蔵しているDSR-IPはFPGAで設計されているため，話，デジタル家電など）での利用が可能となります。ユーザごとのシステムI/Fなどのカスタマイズに対応できます。また，またHarpのサービスとしては，評価用Harpボックスの提供以外に，次の①〜⑤のサービスを有償でご提供する予定です。 DSR-IPコアのバッファリングサイズ，ノイズリダクションなど用途ごとの ①サーバ接続環境の構築/テスト：サーバ，アプリケーションのSI チューニングにも対応できます。 Harpは前述したFAITHTM設計手法を利用したサービスです。業務受託・相談 ②端末におけるシステム設計サポート：H/W設計時のコンサルこれによりHarp本体とDSR-IP（FPGA）のカスタマイズを可能とし，ティング図１ユーザごとの仕様・用途別に最適化された，DSR-IP内蔵のシス Harpの概要［Harp による評価環境］［AmiVoice R の評価環境］サーバネットワークモバイル端末 AmiVoiceDSRTM --入出力/特徴量抽出- 音声 AmiVoice R --音声認識エンジン-- 特徴量認識デコーダ認識結果音響モデル C＋＋ to RTL 辞書特徴量 R AmiVoice ：株式会社アドバンスト・メディアの音声認識エンジン AmiVoiceDSRTM：株式会社アドバンスト・メディアのサーバクライアント型分散音声認識エンジン Harp：AmiVoiceDSRTM をハードウェア化した評価ボックス DSR-IP：AmiVoiceDSRTM のコア部と機能的に等価な IP マクロ FAITHTM により開発しており，用意に ASIC 対応可能認識結果 Harp DSR-IP 音声 FPGA FAITHTM により，最短期間で開発可能 LSI，SoC カスタム回路図２言語モデル Harp評価ボードの構成図コントロールボードヘッドフォンライン out Power コントロール FPGA マイクロフォンライン in ターゲット FPGA ボードオーディオコーデック 1.5 V ADC/DAC DSR-FPGA SRAM PCM メモリ DC8.4 〜 6.0 V （バッテリ）フラッシュメモリ 5V Power 3.3 V MCU 16 ビットバス USB コントローラ USB コネクタシリアル I/O （RS232C） 10 FIND Vol.21 No.5 2003 分散型音声認識LSIソリューション（DSR）テムLSIとしての提供が容易に行えます。またFPGAでの検証後，今回のプロジェクトでは，C++で記述されているAmiVoiceDSRTM 最短期間でLSI化が可能（最短２日間でサインオフ）です。コア機能を完全ハードウェア化することに成功しています。図３に，ソフトウェア（C++）からハードウェア（HDL）の開発事例今回の設計では，FAITHTM設計手法を用いることで，回路データ（RTL）を評価用デバイス（FPGA/PLD）と量産用デバイス（シス（DSR-IPのデザインフローと実装）を示します。DSR-IPの開発は， Amivoice DSRTMのソースプログラムから開発したことにより，図テムLSI）で共通化しています。これにより，評価機と量産機のシー３のような多様な実装方法が可能となっています。ムレスな開発が可能となり，お客様にはFPGAで評価したDSR-IP 内蔵のLSI/SoCを最短期間で提供できる点も大きなメリットです。最後に当社は今後も，このような機能コアのFAITHTMによるハードウェア化（FPGA/LSI化）に取り組んでいきます。 ■ 図４にHarpとFAITHTMの関係を示します。＊FAITHは富士通九州ディジタル・テクノロジ株式会社の商標です。本稿では，FAITHTMを利用した機能コアのRTL化の事例とし＊AmiVoice，AmiVoiceDSRは，株式会社アドバンスト・メディアの商標およびて，AmiVoiceDSRTMのハードウェア化についてご説明しました。図３登録商標です。 DSR-IPのデザインフローと実装 DSR-IP のデザインフロー AmiVoice DSR 定義仕様 DSR-IP の実装アプリケーション AmiVoice DSR Written in C++ FR-V 概念モデル（構造解析）＜中間モデル＞ written in systemC 機能モデル（アーキテクチャ設計）検証︵期待値照合︶カーナビ SoC 携帯電話 ICA モデル（動作合成可能な BL/RTL） DSR-LSI DSR-IP Written in HDL RTL（HDL）図４（FPGA） Harp 携帯端末ネットリスト HarpとFAITHTMの関係・回路データ（RTL）を評価用デバイス（FPGA/PLD）と量産用デバイス（システムLSI）で共通化することにより，評価機と量産機のシームレスな開発が可能・論理設計と物理設計のコンカレント開発により，評価機から量産機へのスムーズな移行が可能カスタマイズ情報ユーザ回路（RTL） AMI̲DSR システム「C」アルゴリズム FAITH コンカレント開発 ASIC/FPGA 共通 RTL の設計お問い合わせ先【技術】：マーケティング統括部 TEL（03）5322-3353 FIND Vol.21 No.5 2003 【営業】：最寄りの富士通㈱ FPGA/PLD の設計デモボードの設計システム LSI の物理設計 1〜2 ヵ月で LSI 化第二マーケティング部 FAX（03）5322-3386 営業部（裏表紙をご参照ください） 11