JuliusForAndroidを動かしてみる

2020.10.05
Android

作られた当時(2012年頃)はAndroidStudioがCMake、NDK-buildをサポートしていないのもあってその当時の環境構築方法を今試してみても中々うまくいかなかったです.(2012年以降に環境構築をまとめている方が見つかりませんでした.)

現在のバージョン(AndroidStudio2.2から)ではネイティブ(C/C++)コードが利用出来るため、そのやり方で起動と認証ができるようになったのでまとめます.
Android Studio 2.2 が CMake と ndk-build をサポート

ちなみに以前、ラズパイでJuliusを動かす方法についてまとめました.

ラズパイ+Juliusで音声認識

1. JuliusForAndroidをダウンロード
2. Android端末
3. Androidプロジェクト作成
4. 実行画面
5. 終わりに

JuliusForAndroidをダウンロード

以下からダウンロードします.
https://github.com/tech-sketch/JuliusForAndroid

Android端末

JuliusForAndroid>sdcardのjuliusフォルダをAndroid端末のルートフォルダ直下に配置します.

julius直下にconfファイル(辞書の読み込みなどの設定を記載)があります.
(今回は「demo-grammar-android.jconf」を使います.)
ちなみに中身はこんな(↓)感じです.使用する辞書とモデルはここに書かれています.

-dfa grammar/demo.dfa
-v grammar/demo.dict
#
-b 600
-b2 100
-penalty1 -7.0
-penalty2 0.0
#-1pass
#
#-input mic -demo
#-input file
#
#-C ../../jconf/_AM_JNAS_tri
-input rawfile
-smpFreq 22050
-h model/phone_m/hmmdefs_ptm_gid.binhmm
-hlist model/phone_m/logicalTri

-dfa grammar/demo.dfa

-v grammar/demo.dict

-b 600

-b2 100

-penalty1 -7.0

-penalty2 0.0

#-1pass

#-input mic -demo

#-input file

#-C ../../jconf/_AM_JNAS_tri

-input rawfile

-smpFreq 22050

-h model/phone_m/hmmdefs_ptm_gid.binhmm

-hlist model/phone_m/logicalTri

また、grammar直下が辞書ファイル(grammar-kitのfruitが登録されている)です.
中身を見るとなんとなくfruit の辞書だなってわかるかと思います.

0	[•s–¾]	h u m e i
0	[–¨Š¹]	m i k a N
0	[ƒŠƒ“ƒS]	r i N g o
0	[‚Ô‚Ç‚¤]	b u d o:
1	[0]	z e r o
1	[1]	i ch i
1	[2]	n i:
1	[3]	s a N
1	[4]	y o N
1	[5]	g o:
1	[6]	r o k u
1	[7]	n a n a
1	[8]	h a ch i
1	[9]	ky u:
2	[ŒÂ]	k o
3	[‚ª]	g a
4	[<s>]	silB
5	[</s>]	silE

0 [•s–¾] h u m e i

0 [–¨Š¹] m i k a N

0 [ƒŠƒ“ƒS] r i N g o

0 [‚Ô‚Ç‚¤] b u d o:

1 [0] z e r o

1 [1] i ch i

1 [2] n i:

1 [3] s a N

1 [4] y o N

1 [5] g o:

1 [6] r o k u

1 [7] n a n a

1 [8] h a ch i

1 [9] ky u:

2 [ŒÂ] k o

3 [‚ª] g a

4 [<s>] silB

5 [</s>] silE

ちなみに辞書の作成方法は少し前にまとめています.

Julius 辞書の作成手順

そして最後にmodel直下は音響モデルが置いてあります.

Androidプロジェクト作成

AndroidStudioでプロジェクトを作成します.
ちなみに「JuliusForAndroid」のうち、使うファイルは以下になります.
・JuliusForAndroid/src/jp/co/tis/stc/juliusのJuliusActivity.java(要編集)
・JuliusForAndroid/libs/armeabiのlibjulius_arm.so
・JuliusForAndroid/res/layoutのactivity_julius.xml
・JuliusForAndroid/res/valuesのstrings.xml
・JuliusForAndroidのAndroidManifest.xml(要編集)

プロジェクトを作成したら以下の様に、「main」＞「jniLibs」＞「armeabi」と作成し、そこに「libjulius_arm.so」を置きます.

AndroidManifest.xmlから以下を削除します.
(新規作成してストレージとマイクへのアクセス権限を追加すれば良いだけですが)

<uses-sdk
        android:minSdkVersion="8"
        android:targetSdkVersion="15" />

<uses-sdk

android:minSdkVersion="8"

android:targetSdkVersion="15" />

JuliusActivity.javaは以下のようになります.
必要なファイルをSDカードではなく端末のストレージに置いているためpathを変更しています.

package jp.co.tis.stc.julius;

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;

import android.annotation.SuppressLint;
import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.content.Context;
import android.media.AudioFormat;
import android.media.AudioRecord;
import android.media.MediaRecorder;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.os.Environment;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.RadioGroup;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;

public class JuliusActivity extends Activity {
	private static final String TAG = "Julius JulisuActivity";
	private static final String INF = "info";
	private static final String CONTINUOUS_JCONF = "/julius/fast-android.jconf";
	private static final String GRAMMAR_JCONF = "/julius/demo-grammar-android.jconf";
	private static final String WAVE_PATH = "/julius/voice.wav";
	private static final int SAMPLING_RATE = 22050;
	private String path = Environment.getExternalStorageDirectory().getPath();
	
	static {
		System.loadLibrary("julius_arm");
	}
	private native boolean initJulius(String jconfpath); 
	private native void recognize(String wavpath);
	private native void terminateJulius();

	private boolean isInitialized = false;	// initJulius()に成功したらtrue

	private AudioRecord audioRec = null;
	private int bufSize = 0;
	private String resultStr = "";
    private RadioGroup radioGroup;
	private TextView resultText;
	private Button button;

	@Override
	public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_julius);
		resultText = (TextView) findViewById(R.id.result_text);

		bufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLING_RATE,
				AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,
				AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) * 2;
		audioRec = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,
				SAMPLING_RATE, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,
				AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufSize);

        radioGroup = (RadioGroup) findViewById(R.id.radiogroup);
        radioGroup.setOnCheckedChangeListener(new RadioGroup.OnCheckedChangeListener() {
            @Override
            public void onCheckedChanged(RadioGroup group, int checkedId) {
                new JuliusInitializer(JuliusActivity.this).execute(checkedId);
            }
        });
		button = (Button) findViewById(R.id.speech_button);
		button.setEnabled(false);
		button.setOnClickListener(onClickListener);
	}

	@Override
	protected void onDestroy() {
		if (isInitialized) {
			Log.d(INF, "terminateJulius() 開始");
			terminateJulius();
			Log.d(INF, "terminateJulius() 終了");
			isInitialized = false;
		}
		super.onDestroy();
	}

	// Juliusの初期化を別スレッドで実行
	@SuppressLint("StaticFieldLeak")
	private class JuliusInitializer extends AsyncTask<Integer, Void, Boolean> {
		private ProgressDialog progressDialog;
		Context context;

		public JuliusInitializer(Context context) {
			this.context = context;
		}

		// メインスレッドで実行
		@Override
		protected void onPreExecute() {
			Log.d(TAG, "JuliusInitializer:onPreExecute");
			progressDialog = new ProgressDialog(context);
			progressDialog.setMessage(JuliusActivity.this.getString(R.string.initializing_message));
			progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);
			progressDialog.show();
		}

		// メインスレッドとは別のスレッドで実行
		@Override
		protected Boolean doInBackground(Integer... params) {
			if (isInitialized) {
				Log.d(INF, "terminateJulius() 開始");
				terminateJulius();
				Log.d(INF, "terminateJulius() 終了");
			}
			String conf;
            int checkedId = params[0];
            if (checkedId == R.id.continuous) {
                Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:conf is continuous");
                conf = CONTINUOUS_JCONF;
            } else if (checkedId == R.id.grammer) {
                Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:conf is grammer");
                conf = GRAMMAR_JCONF;
            } else {
                Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:invalid conf");
                return false;
            }
			Log.d(INF, "initJulius() 開始");
			Log.d(INF, "ストレージ：" + context.getFilesDir() + conf);
			if (initJulius(path + conf)) {
				Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:init julius success");
				Log.d(INF, "initJulius() 終了");
				return true;
			} else {
				Log.e(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:init julius error");
				Log.d(INF, "initJulius() エラー終了");
				return false;
			}
		}

		// doInBackgroundメソッドの実行後にメインスレッドで実行
		@Override
		protected void onPostExecute(Boolean result) {
			Log.d(TAG, "JuliusInitializer:onPostExecute");
			progressDialog.dismiss();
			if (result) {
				isInitialized = true;
				button.setEnabled(true);
			} else {
				isInitialized = false;
				button.setEnabled(false);
				Toast.makeText(context, "initJulius Error", Toast.LENGTH_LONG).show();
			}
		}
	}

	private final View.OnClickListener onClickListener = new View.OnClickListener() {
		private boolean isRecording = false;
		private Thread writeAudioToFileThread = null;
		
		@Override
		public void onClick(View v) {
			if (!isRecording) {
				Log.d(TAG, "start recording");
				isRecording = true;
				writeAudioToFileThread = new Thread(writeAudioToFile);
				button.setText(R.string.recording);
				resultText.setText(JuliusActivity.this.getString(R.string.init_text));//ここに認識した音声が表示されます
				audioRec.startRecording();
				writeAudioToFileThread.start();
			}
			else {
				Log.d(TAG, "call recognize");
				isRecording = false;			// レコード中のループを抜ける
				try {
					writeAudioToFileThread.join();
				} catch (InterruptedException e) {
					Log.e(TAG, e.toString());
				}
				button.setText(R.string.recogninzing);
				button.setEnabled(false);
				new JuliusRecognizer(JuliusActivity.this).execute(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);
//				new JuliusRecognizer(JuliusActivity.this).execute(Environment.getExternalStorageDirectory() + WAVE_PATH);
			}
		}
		private final Runnable writeAudioToFile = new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				Log.d(INF, "ファイル書き込み 開始" + Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);
				android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO);
				File recFile = new File(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);
				FileOutputStream fout = null;
				DataOutputStream dout = null;
				try {
					if (recFile.exists()) {
						recFile.delete();
					}
					recFile.createNewFile();
					fout = new FileOutputStream(recFile);
					dout = new DataOutputStream(fout);
				
					short buf[] = new short[bufSize];
					int cnt = 0;
					long ls = 0L;
					long lrs = 0L;
					Log.d(TAG, "******* start");
					while (isRecording) {
						audioRec.read(buf, 0, buf.length);
						for (short s : buf) {
							short rs = Short.reverseBytes(s);
							ls += Math.abs(s);
							lrs += Math.abs(rs);
							dout.writeShort(rs);
							if (++cnt >= 10000) {
								Log.d(TAG, "******* " + ls + " " + lrs);
								cnt = 0;
								ls = 0;
								lrs = 0;
							}
						}
					}
					audioRec.stop();
				} catch (IOException e) {
					Log.e(TAG, e.toString());
				} finally {
					try {
						dout.close();
						fout.close();
					} catch (IOException e) {
						Log.e(TAG, e.toString());
					}
				}
				Log.d(INF, "ファイル書き込み 終了");
				Log.d(TAG, "end recording");
			}
		};
	};

	// Juliusを別スレッドで実行
	private class JuliusRecognizer extends AsyncTask<String, Void, Void> {
		private ProgressDialog progressDialog;
		Context context;

		public JuliusRecognizer(Context context) {
			this.context = context;
		}

		@Override
		protected void onPreExecute() {
			Log.d(TAG, "JuliusRecognizer:onPreExecute");
			progressDialog = new ProgressDialog(context);
			progressDialog.setMessage(JuliusActivity.this.getString(R.string.recognizing_message));//音声認識処理中
			progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);
			progressDialog.show();			// プログレスダイアログを表示する
		}

		@Override
		protected Void doInBackground(String... params) {
			String wavepath = params[0];
			Log.d(INF, "recognize() 開始");
			recognize(wavepath);
			Log.d(INF, "recognize() 終了");
			return null;
		}

		@Override
		protected void onPostExecute(Void result) {
			Log.d(TAG, "JuliusRecognizer:onPostExecute");
			progressDialog.dismiss();		// プログレスダイアログを閉じる
			TextView resultView = (TextView) findViewById(R.id.result_text);
			resultView.setText(resultStr);
			button.setText(R.string.speech);
			button.setEnabled(true);
		}
	}

	//ここで認証結果を取得
	public void callback(byte[] result) {
		Log.d(TAG, "callbacked");
		StringBuilder bld = new StringBuilder();
		for (byte b : result) {
			bld.append(String.format("%02x ", b));
		}
		Log.d(TAG, "result:" + bld.toString());

		try {
			resultStr = new String(result, "Shift_JIS");//dictation-kitの場合はUTF-8
		} catch (UnsupportedEncodingException e) {
			Log.e(TAG, e.toString());
		}
		Log.d(TAG, "callbacked " + resultStr);
	}
}

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package jp.co.tis.stc.julius;

import java.io.DataOutputStream;

import java.io.File;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

import android.annotation.SuppressLint;

import android.app.Activity;

import android.app.ProgressDialog;

import android.content.Context;

import android.media.AudioFormat;

import android.media.AudioRecord;

import android.media.MediaRecorder;

import android.os.AsyncTask;

import android.os.Bundle;

import android.os.Environment;

import android.util.Log;

import android.view.View;

import android.widget.Button;

import android.widget.RadioGroup;

import android.widget.TextView;

import android.widget.Toast;

public class JuliusActivity extends Activity {

private static final String TAG = "Julius JulisuActivity";

private static final String INF = "info";

private static final String CONTINUOUS_JCONF = "/julius/fast-android.jconf";

private static final String GRAMMAR_JCONF = "/julius/demo-grammar-android.jconf";

private static final String WAVE_PATH = "/julius/voice.wav";

private static final int SAMPLING_RATE = 22050;

private String path = Environment.getExternalStorageDirectory().getPath();

static {

System.loadLibrary("julius_arm");

}

private native boolean initJulius(String jconfpath);

private native void recognize(String wavpath);

private native void terminateJulius();

private boolean isInitialized = false; // initJulius()に成功したらtrue

private AudioRecord audioRec = null;

private int bufSize = 0;

private String resultStr = "";

private RadioGroup radioGroup;

private TextView resultText;

private Button button;

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_julius);

resultText = (TextView) findViewById(R.id.result_text);

bufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLING_RATE,

AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,

AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) * 2;

audioRec = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,

SAMPLING_RATE, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO,

AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bufSize);

radioGroup = (RadioGroup) findViewById(R.id.radiogroup);

radioGroup.setOnCheckedChangeListener(new RadioGroup.OnCheckedChangeListener() {

@Override

public void onCheckedChanged(RadioGroup group, int checkedId) {

new JuliusInitializer(JuliusActivity.this).execute(checkedId);

}

});

button = (Button) findViewById(R.id.speech_button);

button.setEnabled(false);

button.setOnClickListener(onClickListener);

}

@Override

protected void onDestroy() {

if (isInitialized) {

Log.d(INF, "terminateJulius() 開始");

terminateJulius();

Log.d(INF, "terminateJulius() 終了");

isInitialized = false;

}

super.onDestroy();

}

// Juliusの初期化を別スレッドで実行

@SuppressLint("StaticFieldLeak")

private class JuliusInitializer extends AsyncTask<Integer, Void, Boolean> {

private ProgressDialog progressDialog;

Context context;

public JuliusInitializer(Context context) {

this.context = context;

}

// メインスレッドで実行

@Override

protected void onPreExecute() {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:onPreExecute");

progressDialog = new ProgressDialog(context);

progressDialog.setMessage(JuliusActivity.this.getString(R.string.initializing_message));

progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);

progressDialog.show();

}

// メインスレッドとは別のスレッドで実行

@Override

protected Boolean doInBackground(Integer... params) {

if (isInitialized) {

Log.d(INF, "terminateJulius() 開始");

terminateJulius();

Log.d(INF, "terminateJulius() 終了");

}

String conf;

int checkedId = params[0];

if (checkedId == R.id.continuous) {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:conf is continuous");

conf = CONTINUOUS_JCONF;

} else if (checkedId == R.id.grammer) {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:conf is grammer");

conf = GRAMMAR_JCONF;

} else {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:invalid conf");

return false;

}

Log.d(INF, "initJulius() 開始");

Log.d(INF, "ストレージ：" + context.getFilesDir() + conf);

if (initJulius(path + conf)) {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:init julius success");

Log.d(INF, "initJulius() 終了");

return true;

} else {

Log.e(TAG, "JuliusInitializer:doInBackground:init julius error");

Log.d(INF, "initJulius() エラー終了");

return false;

}

// doInBackgroundメソッドの実行後にメインスレッドで実行

@Override

protected void onPostExecute(Boolean result) {

Log.d(TAG, "JuliusInitializer:onPostExecute");

progressDialog.dismiss();

if (result) {

isInitialized = true;

button.setEnabled(true);

} else {

isInitialized = false;

button.setEnabled(false);

Toast.makeText(context, "initJulius Error", Toast.LENGTH_LONG).show();

}

private final View.OnClickListener onClickListener = new View.OnClickListener() {

private boolean isRecording = false;

private Thread writeAudioToFileThread = null;

@Override

public void onClick(View v) {

if (!isRecording) {

Log.d(TAG, "start recording");

isRecording = true;

writeAudioToFileThread = new Thread(writeAudioToFile);

button.setText(R.string.recording);

resultText.setText(JuliusActivity.this.getString(R.string.init_text));//ここに認識した音声が表示されます

audioRec.startRecording();

writeAudioToFileThread.start();

}

else {

Log.d(TAG, "call recognize");

isRecording = false; // レコード中のループを抜ける

try {

writeAudioToFileThread.join();

} catch (InterruptedException e) {

Log.e(TAG, e.toString());

}

button.setText(R.string.recogninzing);

button.setEnabled(false);

new JuliusRecognizer(JuliusActivity.this).execute(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);

// new JuliusRecognizer(JuliusActivity.this).execute(Environment.getExternalStorageDirectory() + WAVE_PATH);

}

private final Runnable writeAudioToFile = new Runnable() {

@Override

public void run() {

Log.d(INF, "ファイル書き込み開始" + Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);

android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO);

File recFile = new File(Environment.getExternalStorageDirectory().getPath() + WAVE_PATH);

FileOutputStream fout = null;

DataOutputStream dout = null;

try {

if (recFile.exists()) {

recFile.delete();

}

recFile.createNewFile();

fout = new FileOutputStream(recFile);

dout = new DataOutputStream(fout);

short buf[] = new short[bufSize];

int cnt = 0;

long ls = 0L;

long lrs = 0L;

Log.d(TAG, "******* start");

while (isRecording) {

audioRec.read(buf, 0, buf.length);

for (short s : buf) {

short rs = Short.reverseBytes(s);

ls += Math.abs(s);

lrs += Math.abs(rs);

dout.writeShort(rs);

if (++cnt >= 10000) {

Log.d(TAG, "******* " + ls + " " + lrs);

cnt = 0;

ls = 0;

lrs = 0;

}

audioRec.stop();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, e.toString());

} finally {

try {

dout.close();

fout.close();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, e.toString());

}

Log.d(INF, "ファイル書き込み終了");

Log.d(TAG, "end recording");

}

};

// Juliusを別スレッドで実行

private class JuliusRecognizer extends AsyncTask<String, Void, Void> {

private ProgressDialog progressDialog;

Context context;

public JuliusRecognizer(Context context) {

this.context = context;

}

@Override

protected void onPreExecute() {

Log.d(TAG, "JuliusRecognizer:onPreExecute");

progressDialog = new ProgressDialog(context);

progressDialog.setMessage(JuliusActivity.this.getString(R.string.recognizing_message));//音声認識処理中

progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);

progressDialog.show(); // プログレスダイアログを表示する

}

@Override

protected Void doInBackground(String... params) {

String wavepath = params[0];

Log.d(INF, "recognize() 開始");

recognize(wavepath);

Log.d(INF, "recognize() 終了");

return null;

}

@Override

protected void onPostExecute(Void result) {

Log.d(TAG, "JuliusRecognizer:onPostExecute");

progressDialog.dismiss(); // プログレスダイアログを閉じる

TextView resultView = (TextView) findViewById(R.id.result_text);

resultView.setText(resultStr);

button.setText(R.string.speech);

button.setEnabled(true);

}

//ここで認証結果を取得

public void callback(byte[] result) {

Log.d(TAG, "callbacked");

StringBuilder bld = new StringBuilder();

for (byte b : result) {

bld.append(String.format("%02x ", b));

}

Log.d(TAG, "result:" + bld.toString());

try {

resultStr = new String(result, "Shift_JIS");//dictation-kitの場合はUTF-8

} catch (UnsupportedEncodingException e) {

Log.e(TAG, e.toString());

}

Log.d(TAG, "callbacked " + resultStr);

}

実行画面

「Speech」ボタンを押すと「録音モード」になります.
その状態で何か話した後に「Recording」ボタンを押下すると、一旦wavファイルとして保存したのちにその音声ファイルを使って認証を開始します.

試しに「りんごが1個」と言ってみました.

続いて「連続音声認識」を選択し、「こんにちは」と言ってみました.

juliusのバージョンが4.2.2ということもあるのか認識がとにかく悪いです.
悪すぎます…

終わりに

音響モデルを変え、Julius4.5のlibjulius,libsentを共有ライブラリ(.so)として作ることができれば改善するかもしれませんが、今度は共有ライブラリの作成に骨が折れそうです…
とりあえずはAndroidでJuliusが動かすことが今回の目的だったので、次は共有ライブラリの作成目指してぼちぼちとまた調べていこうかと思います.

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