## ระบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยด้วยคอมพิวเตอร์
A THAI TEXT-TO-SPEECH SYSTEM

| ## ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สุดาพร ลักษณียนาวิน อาจารย์วิโรจน์ อรุณมานะกุล ภาควิชาภาษาศาสตร์ คณะอักษรศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ดร.เอกชัย ลีลารัศมี ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์

ศาสตร์ทางด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) อันได้แก่การจำลองสมรรถนะด้านต่างๆ ของมนุษย์ให้แก่เครื่อง คอมพิวเตอร์ได้เจริญเติบโตขึ้นมากในช่วงสองทศวรรษสุดท้าย ของศตวรรษนี้ ศาสตร์นี้อาจแบ่งได้เป็น 3 แขนงใหญ่ๆ คือ ศาสตร์แห่งหุ่นยนตร์ (Robotics) ซึ่งเน้นการจำลองสมรรถนะ ทางกาย ศาสตร์แห่งระบบความเชี่ยวชาญ (Expert System) ซึ่งเน้นการจำลองสมรรถนะในการแก้ปัญหา และศาสตร์แห่ง การประมวลผลภาษาธรรมชาติ (Natural Language Processing) ซึ่งเน้นการจำลองสมรรถนะทางภาษาของมนุษย์ งานวิจัยทางด้าน การประมวลผลภาษาต้องอาศัยความรู้พื้นฐานทางภาษาศาสตร์ ทั้งที่เป็นสากล และความรู้พื้นฐานทางภาษาศาสตร์เฉพาะภาษา แต่ละภาษาเป็นอย่างมาก ในประเทศต่างๆทั่วโลกการวิจัยทาง ด้านการประมวลผลคำและข้อความ (Word and Text Processing) ได้พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้การเก็บและประมวลผลภาษาเขียนที่เป็นข้อมูลที่จัดพิมพ์ไว้บนคอมพิวเตอร์เป็นไปอย่างมี ประสิทธิภาพ งานวิจัยประเภทนี้เป็นประโยชน์อย่างมากในการจัด ทำต้นฉบับ เพื่อการพิมพ์หรือการพิมพ์ด้วยคอมพิวเตอร์ (Desk Top Publishing) ในประเทศไทยงานดังกล่าวก็มีการพัฒนาและ เป็นที่สนใจของชุมชนวิชาการทางด้านการประมวลผลภาษา ธรรมชาติเป็นอย่างมาก เพราะภาษาไทยเป็นภาษาที่ไม่มีการใช้ เครื่องหมายวรรคตอนคั่นระหว่างประโยคหรือวลี มีแต่การใช้ การเว้นวรรคคั่นระหว่างข้อความ อีกทั้งยังไม่มีการเว้นวรรค ระหว่างคำอีกด้วย ทำให้การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการประมวล ผลคำในภาษาไทยได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตลอดมา อย่างไรก็ตามการวิจัยที่จะนำไปสู่การพัฒนาสมรรถนะ ในการพูดและการอ่านออกเสียงตลอดจนการรู้จำคำพูดที่เป็น เสียงพูด (Speech Technology) ยังมีการพัฒนาไปน้อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิจัยที่จะจำลองสมรรถนะในการอ่านออก เสียงภาษาไทยยังไม่มีผู้สนใจศึกษาแต่อย่างใด ได้เคยมีการศึกษา การเก็บเสียงข้อความต่างๆเข้ารหัสคอมพิวเตอร์ (Speech Coding) แทนการเก็บบันทึกลงบนแถบแม่เหล็กเพื่อใช้ในการตอบรับโทรศัพท์ กล่าวขอบคุณหรือกล่าวต้อนรับโดยอัตโนมัติ แต่งานดังกล่าว ไม่นับเป็นการวิจัยที่มุ่งสร้างสมรรถนะทางภาษาให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ เพราะจะทำงานโดยกล่าวเฉพาะคำพูดที่จัดเตรียม ไว้ล่วงหน้าตามระบบการทำงานที่กำหนดไว้แล้ว เปรียบเสมือน การพูดของนกแก้วนกขุนทอง ผู้วิจัยจึงได้คิดศึกษาวิจัยระบบ ต้นแบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยนี้ขึ้น โดยอาศัยความรู้จาก การวิจัยพื้นฐานที่ได้ศึกษามาแล้วเกี่ยวกับระบบการเขียนและการ สะกดคำภาษาไทย (Thai Orthography) สัทศาสตร์และสัทวิทยา ภาษาไทย (Thai Phonetics and Phonology) ความรู้ทางการ ประมวลผลทางเสียง (Speech Computing) และเทคนิคการ สังเคราะห์เสียงแบบต่างๆ (Speech Synthesis Techniques) ทั้งนี้เพราะคิดว่าระบบดังกล่าวจะสามารถจะนำไปประยุกต์ใน ด้านการศึกษาของคนตาบอด การสอนภาษาไทยให้กับเด็กไทย ที่มิได้พำนักอยู่ในประเทศไทย หรือคนต่างชาติที่ต้องการเรียน ภาษาไทย การให้ข้อมูลแก่ผู้ทำงานที่ต้องใช้สายตาระหว่างการ ทำงาน ตลอดจนการให้ข้อมูลที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา แก่มวลชนตามสถานีรถไฟ รถโดยสาร หรือสนามบิน รวมทั้งนำไป ประยุกต์ใช้ได้กว้างไกลมากในการติดต่อสื่อสารระบบพหุภาษา (Mutilingual System) ในอนาคตอันใกล้ของยุคเทคโนโลยี สารสนเทศของโลก วัตถุประสงค์ 1. ได้ระบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยที่จะนำไปประยุกต์ใช้งาน ได้กว้างขวาง 2. เกิดการวิจัยทางด้านภาษาศาสตร์ภาษาไทยอย่างลึกซึ้ง หลายด้าน อันจะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีทางเสียงอื่นๆ ของไทยต่อไปในอนาคต 3. การวิจัยที่นำระบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยไปประยุกต์ ใช้งาน และทดสอบในผู้ใช้จริงทำให้ทราบปัญหาต่างๆของระบบ ได้ชัดเจน ทำให้มีการพัฒนาตัวระบบและฮาร์ดแวร์อย่างต่อเนื่อง และดีขึ้นจนเป็นที่น่าพอใจ หลักการ วิธีการ และกรรมวิธี ระบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยนี้ประกอบด้วยส่วนการทำงานที่สำคัญ (Modules) 3 ส่วนใหญ่ ๆ คือ 1.ระบบการประมวลผลคำจากข้อความที่พิมพ์เข้าไปหรือ ที่เก็บไว้ในเป็นไฟล์ข้อมูล (Text Processing) 2. ระบบการแปลงข้อมูลคำให้เป็นรูปแทนหน่วยเสียง (Text to Phonological Representation) 3.ระบบการสังเคราะห์รูปแทนหน่วยเสียงเหล่านี้ ให้เป็น เสียง (Phonological Representation to Phonetic Realization) ระบบการทำงานดังกล่าวสามารถแสดงในผังการทำงาน ดังนี้ (รูป) เครื่องหมายที่ใช้ < >ใช้คร่อมรูปอักขระ (Orthographic Representation) / / ใช้คร่อมรูปหน่วยเสียง (Phonological Representation) [ ] ใช้คร่อมรูปเสียง (Phonetic Realization) ^ ใช้แสดงขอบเขตพยางค์ (Syllable Boundary) + ใช้แสดงขอบเขตคำ (Word Boundary) รายละเอียดของ การทำงานทั้ง 3 ส่วนการทำงานมีดังนี้ (1) การประมวลผลคำจากข้อความที่พิมพ์เข้าไปหรือที่ เก็บไว้เป็นไฟล์ข้อมูลอาศัยระบบการแจงส่วน(Parser) 3 ระบบ คือ 1.1 ระบบการแจงส่วนวลี (Phrase Parser) ซึ่งเป็นการ ประมวลผลข้อความอย่างคร่าวๆ ก่อนการประมวลผลคำ (Preprocessing) โดยการแบ่งข้อความที่เขียนติดกันยาวๆ ออกจากกัน โดยอาศัยข้อมูลจากการวิจัยพื้นฐานทำงวากยสัมพันธ์กับการแบ่ง ความในการพูด(Syntactic Constituents and Pause Defined Unit) 1.2 ระบบการแจงส่วนพยางค์ (Syllable Parser) จะแจง ส่วนข้อความนั้นให้เป็นพยางค์ พยางค์นั้นอาจเป็นคำหรือไม่เป็น คำก็ได้ 1.3 ระบบการแจงส่วนคำ (Word Parser) จะแจง ส่วนว่าพยางค์ใดบ้างที่เป็นคำ และพยางค์ใดที่ไม่เป็นคำและ กำหนดขอบเขตของคำ (2) การแปลงข้อมูลคำให้เป็นรูปแทนทางเสียง ใช้กฎในการสะกดตามอักขรวิธีแปลงคำให้เป็นรูปแทนทางเสียง และเทียบกับข้อมูลที่ป้อนเข้าโดยมนุษย์ หากรูปแทนทางเสียงที่ แปลงมาโดยอัตโนมัติตรงกับข้อมูลของมนุษย์ก็จะไม่เก็บรูปแทน ทางเสียงไว้เพราะเป็นไปตามกฎการสะกดคำ แต่ถ้าหากรูปแทน ทางเสียงที่แปลงมาโดยอัตโนมัติไม่ตรงกับข้อมูลของมนุษย์ก็จะไม่ เก็บรูปแทนทางเสียงไว้ ตัวอย่างเช่น คำว่า นิวัติ ปฏิวัติ ประวัติ คำ เครื่องอ่าน คนอ่าน เก็บ/ไม่เก็บรูปแทนทางเสียง < นิวัติ> /ni3 wat3/ /ni3wat3/ ไม่เก็บ <ปฏิวัติ> /pa1 ti1 wat3/ /pa1 ti1 wat3/ ไม่เก็บ <ประวัติ> /pra1 wat3/ /pra1 wat1/ เก็บ (3) การสังเคราะห์เสียง(Speech Synthesis) วิเคราะห์ ระบบเสียงภาษาไทยทั้งในด้านระบบ (System) โครงสร้าง (Structure) และการกระจายของหน่วยแทนรูปเสียงในคำ (Selectional Distribution) เพื่อหาหน่วยแทนรูปเสียงจำนวนจำกัดเพื่อเก็บไว้ ในรูปพจนานุกรมรูปเสียง ซึ่งหน่วยแทนรูปเสียงเหล่านี้จะถูกเรียก ออกมาเชื่อมต่อกันด้วยเทคนิคการสังเคราะห์เสียงแบบเชื่อมต่อ คลื่นเสียง (Waveform Concatenation) ระบบต้นแบบใช้หน่วย จำนวนจำกัดนี้ประมาณ 1,200 หน่วย มีเนื้อที่ในการเก็บข้อมูล ประมาณ 3 MB ผู้วิจัยได้ศึกษาและพัฒนาวิธีการในการสังเคราะห์ ซ้ำ(Luksaneeyanawin 1995) คาดว่าสามารถลดหน่วยรูปเสียงนี้ ได้ลงกว่าครึ่ง ทั้งยังจะพัฒนาคุณภาพเสียงสังเคราะห์ให้ดีขึ้น อีกด้วย (4) ในการประยุกต์ใช้งาน คณะผู้วิจัยได้พัฒนา CU talk ซึ่งรวมระบบการทำงานทั้ง 3 ไว้ในบอร์ด 2 บอร์ด ตามความ ต้องการของผู้ใช้ที่เป็นคนตาบอด และพัฒนาซอฟท์แวร์ที่จะใช้ ในการทำงานของคนตาบอด 2 โปรแกรม คือระบบการอ่าน จอภาพสำหรับคนตาบอด (Chulalongkorn University Screenreader for the Blind-CUSCB) และระบบบรรณากรณ์ สำหรับคนตาบอด (Chulalongkorn University Text Editor for the Blind-CUTEB) ซึ่งอ่านได้ 2 ภาษา คือ อ่านภาษาอังกฤษด้วย ระบบ Double Talk และอ่านภาษาไทยด้วย CU Talk นอกจากนี้ ยังพัฒนาซอฟท์แวร์สำหรับสอนอ่านออกเสียงภาษาไทยใน ระดับต้นเรียกว่า แบบเรียนเร็วอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic First Book) อีกด้วย คุณสมบัติและลักษณะเด่น 1. ระบบต้นแบบเป็นซอฟท์แวร์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ เหมาะสมกับประเทศไทย เพราะราคาถูกและไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์ ในการสังเคราะห์เสียงราคาแพง ใช้เพียงการ์ดเสียงก็สามารถ ทำงานได้ 2. ตัวระบบสร้างขึ้นโดยการคิดเทคนิคการสังเคราะห์เสียง ที่สามารถสังเคราะห์ภาษาไทยโดยใช้หน่วยรูปเสียง (Speech Units) จำนวนจำกัดประมาณ 1,200 หน่วย ใช้เนื้อที่เก็บประมาณ 3 MB ระบบนี้สามารถสังเคราะห์คำพูดในภาษาไทยได้โดย ไม่มีข้อจำกัดทั้งคำที่มีในพจนานุกรม หรือคำที่ไม่มีในพจนานุกรม สำหรับคำที่ไม่มีในพจนานุกรมระบบจะอ่านออกเสียงตามกฎ การสะกด เช่น ชาเลนเจอร์ จะอ่านว่า (ชา-เลน-เจอ) 3. ในปัจจุบันได้พัฒนาให้สามารถอ่านคำที่สะกดผิดได้ คือไม่ได้เป็นการอ่านเฉพาะข้อความที่ปราศจากข้อผิด (Error Free) แต่อย่างเดียว เพราะในการประยุกต์ใช้งานนั้นข้อมูลเข้ามักจะเต็ม ไปด้วยข้อผิด อันเกิดจากการพิมพ์ผิดหรือสะกดผิด 4. ระบบทั้งหมดใช้เนื้อที่ 4 MB คือ ใช้เนื้อที่ประมาณ 1 MB สำหรับระบบการแจงส่วนและประมาณ 3 MB สำหรับ หน่วยรูปเสียง เนื้อที่ที่ใช้นี้นับว่าน้อยมาก ในยุคที่เทคโนโลยี หน่วยความจำ (Memory Tecnology) พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว และมีราคาถูกลงอย่างยิ่งในปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะผู้วิจัยได้พยายาม ประดิษฐ์คิดค้นในกรอบของความประหยัดและเทคโนโลยีที่ เหมาะสมกับประเทศไทย 5. ในการนำไปประยุกต์ใช้งาน อาจใช้ในรูปซอฟท์แวร์ ล้วนๆ หรือพัฒนาเป็นหน่วยต่อเข้า (Plug In Unit) ซึ่งผู้ใช้สามาถ พกพาไปต่อเข้ากับเครื่อง PC ใด ๆ โดยสะดวก ดังที่คณะผู้วิจัยได้ พัฒนาหน่วยต่อเข้านี้ขึ้นตามความต้องการของผู้ใช้ตาพิการ (ดู ภาพประกอบ) โดยตั้งชื่อว่า ซียูทอล์ก (CU Talk) อีกทั้งสามารถ นำไปพัฒนาเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ (Chip) ที่ฝังในเครื่องมือ อิเล็กทรอนิกส์ เช่น พจนานุกรมอิเล็กทรอนิกส์ หรือเพจเจอร์พูดได้ และอื่น ๆ ได้อีกมาก 6. ระบบการอ่านออกเสียงภาษาไทยสามารถนำไป ประยุกต์ใช้งานได้กว้างขวางทั้งทางด้านการศึกษา การติดต่อ สื่อสารระหว่างคนกับเครื่องด้วยเสียงพูด และการสื่อสารข้ามภาษา และวัฒนธรรม อันเป็นยุคต่อไปของเทคโนโลยีสารสนเทศ แบบพหุภาษา (Multilingual Information Technology) การนำผลงานไปใช้ประโยชน์ (1) จะนำระบบพร้อมซอฟท์แวร์ CUSCB และ CUTEB ไปใช้ในการศึกษาของคนตาบอดที่วิทยาลัยราชสุดา (2) จะนำระบบพร้อมซอฟท์แวร์ EFB ไปทดลองใช้ตาม ความต้องการของกรมวิชาการ (3) นำระบบไปพัฒนาพจนานุกรมพูดภาษาไทย (Thai Talking Dictionary) (4) นำระบบไปถอดเสียงคำให้เป็นคำอ่านให้กับพจนา- นุกรมพหุภาษา (Multilingual Dictionary) ซึ่งจะพัฒนาเป็นพจนา- นุกรมที่ใช้บนระบบอินเตอร์เน็ตได้ในอนาคต (5) นำระบบไปพัฒนาเพจเจอร์พูดภาษาไทย (Voice Pager) ได้ถ้ามีผู้สนใจ (6) นำระบบไปพัฒนาการให้ข้อมูลเป็นเสียงแก่มวลชน ตามสถานีขนส่งต่างๆ โรงพยาบาล อันจะเป็นประโยชน์ทั้งกับ คนตาบอด คนที่มีปัญหาทางสายตา เช่น คนแก่ ซึ่งในต่าง ประเทศจะมีระบบดังกล่าวให้กับคนกลุ่มนี้ด้วย