Розкриття доступності: Глибоке занурення у Web Speech API для розпізнавання та синтезу мовлення

Web Speech API — це революційна технологія, яка надає веб-додаткам потужність голосової взаємодії. Цей API дозволяє розробникам легко інтегрувати функції розпізнавання мовлення (Speech-to-Text або STT) та синтезу мовлення (Text-to-Speech або TTS) у свої веб-сайти, відкриваючи нові можливості для доступності, залучення користувачів та інноваційних користувацьких інтерфейсів. Цей вичерпний посібник проведе вас через основи Web Speech API, досліджуючи його ключові функції, методи реалізації та реальні застосування.

Що таке Web Speech API?

Web Speech API — це JavaScript API, який дозволяє веб-браузерам розуміти та генерувати мовлення. Він складається з двох основних компонентів:

• Розпізнавання мовлення: Перетворює розмовний аудіосигнал у текст.
• Синтез мовлення (Text-to-Speech): Перетворює текст у розмовний аудіосигнал.

API підтримується основними веб-браузерами, такими як Chrome, Firefox, Safari та Edge (з різним ступенем підтримки окремих функцій). Ця широка сумісність робить його життєздатним рішенням для охоплення широкої аудиторії по всьому світу.

Чому варто використовувати Web Speech API?

Web Speech API пропонує веб-розробникам кілька вагомих переваг:

• Покращена доступність: Робить веб-сайти доступними для користувачів з обмеженими можливостями, такими як порушення зору або рухового апарату. Користувачі можуть навігувати та взаємодіяти з веб-сайтами за допомогою голосових команд або прослуховувати контент. Уявіть студента з вадами зору в Індії, який отримує доступ до онлайн-освітніх ресурсів за допомогою голосових інструкцій та отримує інформацію на слух.
• Покращений користувацький досвід: Забезпечує більш природний та інтуїтивно зрозумілий спосіб взаємодії користувачів з веб-сайтами, особливо в ситуаціях, коли руки зайняті або введення тексту є незручним. Подумайте про шеф-кухаря в Бразилії, який отримує доступ до веб-сайту з рецептами без допомоги рук під час готування.
• Підвищене залучення: Створює більш захоплюючі та інтерактивні враження для користувачів, наприклад, ігри з голосовим керуванням, віртуальні асистенти та додатки для вивчення мов. Наприклад, додаток для вивчення мови в Іспанії може використовувати розпізнавання мовлення для оцінки вимови студента.
• Економічно вигідне рішення: Web Speech API є безкоштовним у використанні, що усуває потребу у дорогих сторонніх бібліотеках або сервісах.
• Нативна підтримка браузером: Будучи нативним API браузера, він усуває потребу у зовнішніх плагінах або розширеннях, спрощуючи розробку та розгортання.

Реалізація розпізнавання мовлення (Speech-to-Text)

Налаштування розпізнавання мовлення

Для реалізації розпізнавання мовлення вам потрібно буде створити об'єкт SpeechRecognition. Ось базовий приклад:

            
const recognition = new (window.SpeechRecognition || window.webkitSpeechRecognition)();
recognition.lang = 'en-US'; // Set the language
recognition.interimResults = false; // Get final results only
recognition.maxAlternatives = 1; // Number of alternative transcripts to return

            

              
                Copy
              
            
          

Розберемо цей код:

• new (window.SpeechRecognition || window.webkitSpeechRecognition)(): Це створює новий об'єкт SpeechRecognition. Він використовує префікси постачальників (webkitSpeechRecognition) для забезпечення сумісності з різними браузерами.
• recognition.lang = 'en-US': Встановлює мову для розпізнавання мовлення. Ви повинні встановити її відповідно до мови користувача для оптимальної точності. Розгляньте можливість використання налаштувань мови браузера для динамічного встановлення цього параметра. Приклади: 'es-ES' для іспанської (Іспанія), 'fr-FR' для французької (Франція), 'ja-JP' для японської (Японія), 'zh-CN' для китайської (Китай). Підтримка кількох мов вимагає коректної обробки різних значень lang.
• recognition.interimResults = false: Визначає, чи повертати проміжні (незавершені) результати під час мовлення користувача. Встановлення цього значення на false повертатиме лише остаточний, повний транскрипт.
• recognition.maxAlternatives = 1: Вказує максимальну кількість альтернативних транскриптів, які потрібно повернути. Більша кількість може бути корисною для неоднозначного мовлення, але збільшує навантаження на обробку.

Обробка подій розпізнавання мовлення

Об'єкт SpeechRecognition генерує кілька подій, які ви можете прослуховувати:

• start: Спрацьовує, коли розпізнавання мовлення починається.
• result: Спрацьовує, коли розпізнавання мовлення видає результат.
• end: Спрацьовує, коли розпізнавання мовлення закінчується.
• error: Спрацьовує, коли виникає помилка під час розпізнавання мовлення.

Ось як обробляти ці події:

            
recognition.onstart = function() {
 console.log('Speech recognition started.');
}

recognition.onresult = function(event) {
 const transcript = event.results[0][0].transcript;
 const confidence = event.results[0][0].confidence;
 console.log('Transcript: ' + transcript);
 console.log('Confidence: ' + confidence);
 // Update your UI with the transcript
 document.getElementById('output').textContent = transcript;
};

recognition.onend = function() {
 console.log('Speech recognition ended.');
}

recognition.onerror = function(event) {
 console.error('Speech recognition error:', event.error);
 // Handle errors appropriately, such as network issues or microphone access denied
};

            

              
                Copy
              
            
          

Ключові моменти:

• Подія onresult надає доступ до розпізнаного транскрипту та його оцінки впевненості. Властивість event.results є двовимірним масивом. Зовнішній масив представляє різні результати (наприклад, якщо maxAlternatives більше 1). Внутрішній масив містить можливі транскрипції для цього результату.
• Оцінка confidence вказує на точність розпізнавання. Вища оцінка означає більш точний транскрипт.
• Подія onerror є надзвичайно важливою для обробки потенційних помилок. Поширені помилки включають проблеми з мережею, відмову в доступі до мікрофона та відсутність мовлення. Надавайте користувачеві інформативні повідомлення про помилки.

Запуск та зупинка розпізнавання мовлення

Щоб запустити розпізнавання мовлення, викличте метод start():

            
recognition.start();

            

              
                Copy
              
            
          

Щоб зупинити розпізнавання мовлення, викличте метод stop() або abort():

            
recognition.stop(); // Stops gracefully, returning final results
recognition.abort(); // Stops immediately, discarding any pending results

            

              
                Copy
              
            
          

Приклад: Простий додаток для перетворення мовлення в текст

Ось повний приклад простого додатку для перетворення мовлення в текст:

            
<button id="startButton">Start Recognition</button>
<p id="output"></p>

<script>
  const startButton = document.getElementById('startButton');
  const output = document.getElementById('output');
  const recognition = new (window.SpeechRecognition || window.webkitSpeechRecognition)();
  recognition.lang = 'en-US';
  recognition.interimResults = false;
  recognition.maxAlternatives = 1;

  recognition.onstart = function() {
   console.log('Speech recognition started.');
   startButton.textContent = 'Listening...';
  }

  recognition.onresult = function(event) {
   const transcript = event.results[0][0].transcript;
   const confidence = event.results[0][0].confidence;
   console.log('Transcript: ' + transcript);
   console.log('Confidence: ' + confidence);
   output.textContent = transcript;
   startButton.textContent = 'Start Recognition';
  };

  recognition.onend = function() {
   console.log('Speech recognition ended.');
   startButton.textContent = 'Start Recognition';
  }

  recognition.onerror = function(event) {
   console.error('Speech recognition error:', event.error);
   output.textContent = 'Error: ' + event.error;
   startButton.textContent = 'Start Recognition';
  };

  startButton.addEventListener('click', function() {
   recognition.start();
  });
</script>

            

              
                Copy
              
            
          

Цей код створює кнопку, яка при натисканні запускає розпізнавання мовлення. Розпізнаний текст відображається в елементі параграфа.

Реалізація синтезу мовлення (Text-to-Speech)

Налаштування синтезу мовлення

Для реалізації перетворення тексту в мовлення вам потрібно буде використовувати інтерфейс SpeechSynthesis. Ось базовий приклад:

            
const synth = window.speechSynthesis;
let voices = [];

function populateVoiceList() {
 voices = synth.getVoices();
 // Filter voices to only include those with language codes defined
 voices = voices.filter(voice => voice.lang);
 const voiceSelect = document.getElementById('voiceSelect');
 voiceSelect.innerHTML = ''; // Clear existing options
 voices.forEach(voice => {
  const option = document.createElement('option');
  option.textContent = `${voice.name} (${voice.lang})`;
  option.value = voice.name;
  voiceSelect.appendChild(option);
 });
}

populateVoiceList();
if (synth.onvoiceschanged !== undefined) {
 synth.onvoiceschanged = populateVoiceList;
}

            

              
                Copy
              
            
          

Розберемо цей код:

• const synth = window.speechSynthesis: Отримує об'єкт SpeechSynthesis.
• let voices = []: Масив для зберігання доступних голосів.
• synth.getVoices(): Повертає масив об'єктів SpeechSynthesisVoice, кожен з яких представляє різний голос. Важливо зазначити, що голоси завантажуються асинхронно.
• populateVoiceList(): Ця функція отримує доступні голоси та заповнює випадаючий список іменами та мовами голосів. Фільтрація `voices = voices.filter(voice => voice.lang);` важлива для уникнення помилок, які можуть виникнути при використанні голосів без кодів мов.
• synth.onvoiceschanged: Прослуховувач подій, який спрацьовує, коли змінюється список доступних голосів. Це необхідно, оскільки голоси завантажуються асинхронно.

Дуже важливо дочекатися події voiceschanged перед використанням synth.getVoices(), щоб переконатися, що всі голоси завантажено. Без цього список голосів може бути порожнім.

Створення висловлювання для синтезу мовлення

Щоб озвучити текст, вам потрібно буде створити об'єкт SpeechSynthesisUtterance:

            
const utterThis = new SpeechSynthesisUtterance('Hello world!');
utterThis.lang = 'en-US'; // Set the language
utterThis.voice = voices[0]; // Set the voice
utterThis.pitch = 1; // Set the pitch (0-2)
utterThis.rate = 1; // Set the rate (0.1-10)
utterThis.volume = 1; // Set the volume (0-1)

            

              
                Copy
              
            
          

Розберемо цей код:

• new SpeechSynthesisUtterance('Hello world!'): Створює новий об'єкт SpeechSynthesisUtterance з текстом, який потрібно озвучити.
• utterThis.lang = 'en-US': Встановлює мову для синтезу мовлення. Вона повинна відповідати мові тексту, що озвучується.
• utterThis.voice = voices[0]: Встановлює голос, який буде використовуватися. Ви можете вибрати один з доступних голосів, отриманих з synth.getVoices(). Дозвіл користувачеві обирати голос покращує доступність.
• utterThis.pitch = 1: Встановлює висоту голосу. Значення 1 є нормальною висотою.
• utterThis.rate = 1: Встановлює швидкість мовлення. Значення 1 є нормальною швидкістю. Користувачам з когнітивними відмінностями може знадобитися повільніша або швидша швидкість.
• utterThis.volume = 1: Встановлює гучність. Значення 1 є максимальною гучністю.

Озвучування тексту

Щоб озвучити текст, викличте метод speak():

            
synth.speak(utterThis);

            

              
                Copy
              
            
          

Обробка подій синтезу мовлення

Об'єкт SpeechSynthesisUtterance генерує кілька подій, які ви можете прослуховувати:

• start: Спрацьовує, коли синтез мовлення починається.
• end: Спрацьовує, коли синтез мовлення закінчується.
• pause: Спрацьовує, коли синтез мовлення призупинено.
• resume: Спрацьовує, коли синтез мовлення відновлено.
• error: Спрацьовує, коли виникає помилка під час синтезу мовлення.
• boundary: Спрацьовує, коли досягається межа слова або речення (корисно для підсвічування озвученого тексту).

            
utterThis.onstart = function(event) {
 console.log('Speech synthesis started.');
};

utterThis.onend = function(event) {
 console.log('Speech synthesis ended.');
};

utterThis.onerror = function(event) {
 console.error('Speech synthesis error:', event.error);
};

utterThis.onpause = function(event) {
 console.log('Speech synthesis paused.');
};

utterThis.onresume = function(event) {
 console.log('Speech synthesis resumed.');
};

utterThis.onboundary = function(event) {
 console.log('Word boundary: ' + event.name + ' at position ' + event.charIndex);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Пауза, відновлення та скасування синтезу мовлення

Ви можете призупиняти, відновлювати та скасовувати синтез мовлення за допомогою наступних методів:

            
synth.pause(); // Pauses speech synthesis
synth.resume(); // Resumes speech synthesis
synth.cancel(); // Cancels speech synthesis

            

              
                Copy
              
            
          

Приклад: Простий додаток для перетворення тексту в мовлення

Ось повний приклад простого додатку для перетворення тексту в мовлення:

            
<label for="textInput">Enter Text:</label>
<textarea id="textInput" rows="4" cols="50">Hello world!</textarea>
<br>
<label for="voiceSelect">Select Voice:</label>
<select id="voiceSelect"></select>
<br>
<button id="speakButton">Speak</button>

<script>
 const synth = window.speechSynthesis;
 const textInput = document.getElementById('textInput');
 const voiceSelect = document.getElementById('voiceSelect');
 const speakButton = document.getElementById('speakButton');
 let voices = [];

 function populateVoiceList() {
  voices = synth.getVoices();
  voices = voices.filter(voice => voice.lang);
  voiceSelect.innerHTML = '';
  voices.forEach(voice => {
   const option = document.createElement('option');
   option.textContent = `${voice.name} (${voice.lang})`;
   option.value = voice.name;
   voiceSelect.appendChild(option);
  });
 }

 populateVoiceList();
 if (synth.onvoiceschanged !== undefined) {
  synth.onvoiceschanged = populateVoiceList;
 }

 speakButton.addEventListener('click', function() {
  if (synth.speaking) {
   console.error('speechSynthesis.speaking');
   return;
  }
  const utterThis = new SpeechSynthesisUtterance(textInput.value);
  const selectedVoiceName = voiceSelect.value;
  const selectedVoice = voices.find(voice => voice.name === selectedVoiceName);
  if (selectedVoice) {
   utterThis.voice = selectedVoice;
  } else {
   console.warn(`Voice ${selectedVoiceName} not found. Using default voice.`);
  }
  utterThis.onstart = function(event) {
   console.log('Speech synthesis started.');
  };
  utterThis.onend = function(event) {
   console.log('Speech synthesis ended.');
  };
  utterThis.onerror = function(event) {
   console.error('Speech synthesis error:', event.error);
  };
  utterThis.lang = 'en-US'; // Or get from user selection
  utterThis.pitch = 1;
  utterThis.rate = 1;
  utterThis.volume = 1;

  synth.speak(utterThis);
 });

</script>

            

              
                Copy
              
            
          

Цей код створює текстове поле, де користувач може вводити текст, випадаючий список для вибору голосу та кнопку для озвучення тексту. Вибраний голос використовується для синтезу мовлення.

Сумісність з браузерами та поліфіли

Web Speech API підтримується більшістю сучасних браузерів, але можуть бути відмінності у рівні підтримки та доступних функціях. Ось загальний огляд:

• Chrome: Відмінна підтримка як розпізнавання мовлення, так і синтезу мовлення.
• Firefox: Хороша підтримка синтезу мовлення. Підтримка розпізнавання мовлення може вимагати увімкнення прапорців.
• Safari: Хороша підтримка як розпізнавання мовлення, так і синтезу мовлення.
• Edge: Хороша підтримка як розпізнавання мовлення, так і синтезу мовлення.

Для забезпечення сумісності з різними браузерами ви можете використовувати поліфіли. Поліфіл — це фрагмент коду, який забезпечує функціональність, що не підтримується браузером нативно. Існує кілька поліфілів для Web Speech API, наприклад:

• annyang: Популярна бібліотека JavaScript, яка спрощує розпізнавання мовлення.
• responsivevoice.js: Бібліотека JavaScript, яка забезпечує послідовний досвід перетворення тексту в мовлення у різних браузерах.

Використання поліфілів може допомогти вам охопити ширшу аудиторію та забезпечити послідовний користувацький досвід, навіть у старих браузерах.

Найкращі практики та рекомендації

При впровадженні Web Speech API враховуйте наступні найкращі практики:

• Запитуйте доступ до мікрофона відповідально: Завжди пояснюйте користувачеві, чому вам потрібен доступ до мікрофона, і запитуйте його лише за потреби. Надайте чіткі інструкції щодо надання доступу до мікрофона. Користувач у будь-якій країні оцінить прозорість.
• Витончено обробляйте помилки: Впроваджуйте надійну обробку помилок для виявлення потенційних проблем, таких як помилки мережі, відмова в доступі до мікрофона та відсутність мовлення. Надавайте користувачеві інформативні повідомлення про помилки.
• Оптимізуйте для різних мов: Встановлюйте властивість lang відповідно до мови користувача для оптимальної точності. Розгляньте можливість надання опцій вибору мови. Точне визначення мови є важливим для глобальної аудиторії.
• Надавайте візуальний зворотний зв'язок: Надавайте користувачеві візуальний зворотний зв'язок, щоб вказати, що розпізнавання або синтез мовлення триває. Це може включати відображення іконки мікрофона або підсвічування озвученого тексту. Візуальні підказки покращують користувацький досвід.
• Поважайте конфіденційність користувача: Будьте прозорими щодо того, як ви використовуєте голосові дані користувача, і переконайтеся, що ви дотримуєтеся всіх застосовних правил конфіденційності. Довіра користувача є першочерговою.
• Ретельно тестуйте: Тестуйте свій додаток на різних браузерах та пристроях, щоб забезпечити сумісність та оптимальну продуктивність. Тестування в різноманітних середовищах є життєво важливим для глобально доступного додатку.
• Враховуйте пропускну здатність: Розпізнавання та синтез мовлення можуть споживати значну пропускну здатність. Оптимізуйте свій додаток, щоб мінімізувати використання пропускної здатності, особливо для користувачів з повільним інтернет-з'єднанням. Це особливо важливо в регіонах з обмеженою інфраструктурою.
• Проектуйте з думкою про доступність: Переконайтеся, що ваш додаток доступний для користувачів з обмеженими можливостями. Надайте альтернативні методи введення та формати виведення.

Реальні застосування

Web Speech API має широкий спектр потенційних застосувань у різних галузях. Ось кілька прикладів:

• Електронна комерція: Пошук товарів та замовлення за допомогою голосового керування. Уявіть клієнта в Німеччині, який використовує голосові команди для пошуку та купівлі товарів на веб-сайті електронної комерції.
• Освіта: Додатки для вивчення мов зі зворотним зв'язком щодо вимови. Як згадувалося раніше, студент в Іспанії, який вивчає англійську, може використовувати розпізнавання мовлення для практики вимови.
• Охорона здоров'я: Системи медичних записів та інструменти для спілкування з пацієнтами з голосовим керуванням. Лікар у Канаді може диктувати нотатки пацієнта за допомогою розпізнавання мовлення.
• Ігри: Ігри з голосовим керуванням та інтерактивні розповіді. Гравець у Японії може керувати ігровим персонажем за допомогою голосових команд.
• Розумні будинки: Системи домашньої автоматизації з голосовим керуванням. Власник будинку в Австралії може керувати світлом, побутовою технікою та системами безпеки за допомогою голосових команд.
• Навігація: Пошук на карті та покрокові маршрути за допомогою голосової активації. Водій в Італії може використовувати голосові команди, щоб знайти ресторан та отримати маршрут.
• Обслуговування клієнтів: Голосові чат-боти та віртуальні асистенти для підтримки клієнтів. Клієнти по всьому світу можуть взаємодіяти з бізнесом за допомогою природних голосових розмов.

Майбутнє голосової взаємодії в Інтернеті

Web Speech API постійно розвивається, з постійними покращеннями точності, продуктивності та набору функцій. Оскільки голосова взаємодія стає все більш поширеною в нашому повсякденному житті, Web Speech API відіграватиме все більш важливу роль у формуванні майбутнього Інтернету.

Ось деякі потенційні майбутні розробки:

• Покращена точність та обробка природної мови (NLP): Прогрес у NLP дозволить більш точне та нюансоване розпізнавання мовлення, що дозволить додаткам розуміти складні команди та контекст.
• Більш природні голоси: Голоси для синтезу мовлення стануть більш природними та схожими на людські, роблячи синтезоване мовлення більш захоплюючим та менш роботизованим.
• Крос-платформна сумісність: Постійні зусилля зі стандартизації Web Speech API забезпечать послідовну сумісність між різними браузерами та пристроями.
• Інтеграція зі штучним інтелектом (ШІ): Інтеграція з платформами ШІ дозволить створювати більш інтелектуальні та персоналізовані голосові взаємодії.
• Покращена безпека та конфіденційність: Покращені заходи безпеки захистять конфіденційність користувачів та запобігатимуть несанкціонованому доступу до голосових даних.

Висновок

Web Speech API — це потужний інструмент, який може покращити доступність, покращити користувацький досвід та створювати захоплюючі веб-додатки. Використовуючи потужність розпізнавання мовлення та синтезу мовлення, розробники можуть відкрити нові можливості для взаємодії з користувачами та створення інноваційних рішень, які принесуть користь глобальній аудиторії. Оскільки технологія продовжує розвиватися, ми можемо очікувати ще більш захоплюючих застосувань Web Speech API у найближчі роки.