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2. Piper と OpenAI による TTS

前のレッスンでは、Raspberry Pi 上で動作するシンプルなオフライン TTS エンジン Espeak と Pico2Wave を紹介しました。 ここではさらに一歩進んで、 より高品質な音声 と柔軟性を備えた 高度な TTS オプション を試してみます：

• Piper — ニューラルネットワークベースの高速 TTS エンジンで、Raspberry Pi 上で 完全にオフライン で動作します。

• OpenAI TTS — 非常に自然で人間らしい音声 を提供するオンラインサービスで、表現豊かな読み上げに適しています。

これらのエンジンを使うことで、Fusion HAT+ の音声はよりリアルで生き生きとしたものになります。

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1. Piper のテスト

Piper は オフラインのニューラル TTS エンジン で、モデルを一度インストールすればインターネット接続は不要です。 複数の 言語 と 音声モデル に対応しており、組み込み用途の音声出力として非常に強力な選択肢です。

プログラムを実行する

cd ~/ai-lab-kit/llm
sudo python3 tts_piper.py

• 初回実行時には、選択した 音声モデル が自動的にダウンロードされます。

• その後、Fusion HAT+ から Hello! I'm Piper TTS. と聞こえるはずです。

• set_model() に別のモデル名を指定することで、音声や言語を変更できます。

コード

from fusion_hat.tts import Piper

tts = Piper()

# List supported languages
print(tts.available_countrys())

# List models for English (en_us)
print(tts.available_models('en_us'))

# Set a voice model (auto-download if not already present)
tts.set_model("en_US-amy-low")

# Say something
tts.say("Hello! I'm Piper TTS.")

コードの説明：

• available_countrys() — サポートされている言語の一覧を表示します。

• available_models() — 指定した言語で利用可能なモデルを表示します。

• set_model() — 音声モデルを設定します。モデルが未インストールの場合は自動でダウンロードされます。

• say() — テキストを音声に変換して再生します。

💡 ヒント： モデルごとに速度、音質、アクセントが異なるため、複数のモデルを試して比較してみてください。軽量モデルは高速ですが、より高品質なモデルもあります。

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2. OpenAI TTS のテスト

API キーの取得と保存

1. OpenAI Platform にアクセスしてログインします。 API keys ページで Create new secret key をクリックします。

   

2. 必要な情報（Owner、Name、Project、必要に応じて権限）を入力し、 Create secret key をクリックします。

   

3. キーが作成されたら、すぐにコピーしてください。後から再表示することはできません。紛失した場合は新しいキーを生成する必要があります。

   

4. プロジェクトフォルダ（例： ~/ai-lab-kit/llm ）に secret.py というファイルを作成します：

   cd ~/ai-lab-kit/llm
   sudo nano secret.py
   

5. 次のように API キーを保存します：

   # secret.py
   # Store secrets here. Never commit this file to Git.
   OPENAI_API_KEY = "sk-xxx"
   

プログラムを実行する

cd ~/ai-lab-kit/llm
sudo python3 tts_openai.py

• プログラムは OpenAI の TTS サービスに接続し、Fusion HAT+ が 自然で表現豊かな音声 で話します。

• 音声スタイル を変更したり、 instructions を追加することで、声のトーンや感情（悲しい、ドラマチック、楽しいなど）を制御できます。

• そのため、OpenAI TTS はインタラクティブロボット、ストーリーテリング、教育アシスタントなどに最適です。

コード

from fusion_hat.tts import OpenAI_TTS
from secret import OPENAI_API_KEY

# Export your OpenAI_API_KEY before running the script
# export OPENAI_API_KEY="sk-proj-xxxxxx"

tts = OpenAI_TTS(api_key=OPENAI_API_KEY)
# tts.set_model('tts-1')
tts.set_voice('alloy')
tts.set_model('gpt-4o-mini-tts')

msg = "Hello! I'm OpenAI TTS."
print(f"Say: {msg}")
tts.say(msg)

msg = "with instructions, I can say word sadly"
instructions = "say it sadly"
print(f"Say: {msg}, with instructions: '{instructions}'")
tts.say(msg, instructions=instructions)

msg = "or say something dramaticly."
instructions = "say it dramaticly"
print(f"Say: {msg}, with instructions: '{instructions}'")
tts.say(msg, instructions=instructions)

コードの説明：

• OpenAI_TTS() — API キーを使って OpenAI TTS エンジンを初期化します。

• set_model() — 使用する TTS モデルを選択します（例： gpt-4o-mini-tts ）。

• set_voice() — 使用する音声（例： alloy ）を選択します。

• say(text) — テキストを音声に変換して再生します。

• say(text, instructions=...) — 音声表現の指示 を追加し、話し方のスタイルを動的に制御できます。

例：

• “say it sadly” → やわらかく感情的なトーン

• “say it dramatically” → ドラマチックで強調された話し方

• “say it excitedly” → 明るく興奮したトーン

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トラブルシューティング

• No module named 'secret'

  secret.py が Python ファイルと同じフォルダに存在しない可能性があります。 スクリプトを実行しているディレクトリに secret.py を移動してください。例：

  ls ~/
  # Make sure you see both: secret.py and your .py file
  

• OpenAI: Invalid API key / 401

  • API キーが正しくコピーされているか確認してください（ sk- で始まる）。余分なスペースや改行がないかも確認してください。

  • コードで正しく読み込んでいるか確認してください：

    from secret import OPENAI_API_KEY
    

  • Raspberry Pi からネットワーク接続できるか確認してください（ ping api.openai.com ）。

• OpenAI: Quota exceeded / billing error

  • OpenAI ダッシュボードで課金設定またはクォータを確認してください。

  • アカウント設定を修正した後に再度実行してください。

• Piper: tts.say() は動くが音が出ない

  • 音声モデルが実際に存在するか確認してください：

    ls ~/.local/share/piper/voices
    

  • コード内のモデル名が正しいか確認してください：

    tts.set_model("en_US-amy-low")
    

  • Raspberry Pi の音声出力設定と音量を確認してください（ alsamixer ）。スピーカーが接続されて電源が入っているかも確認してください。

• ALSA / sound device エラー（例：「Audio device busy」「No such file or directory」）

  • 音声デバイスを使用している他のプログラムを終了してください。

  • デバイスが解放されない場合は Raspberry Pi を再起動してください。

  • HDMI とイヤホンジャックの出力を切り替える場合は、Raspberry Pi OS の音声設定で正しいデバイスを選択してください。

• Python 実行時に Permission denied

  • 環境によっては sudo を使用してください：

    sudo python3 tts_piper.py
    

TTS エンジンの比較

Feature comparison: Espeak vs Pico2Wave vs Piper vs OpenAI TTS

Item	Espeak	Pico2Wave	Piper	OpenAI TTS
Runs on	Raspberry Pi 内蔵（オフライン）	Raspberry Pi 内蔵（オフライン）	Raspberry Pi / PC（オフライン、モデル必要）	クラウド（オンライン、API キー必要）
Voice quality	機械的	Espeak より自然	自然（ニューラル TTS）	非常に自然 / 人間らしい
Controls	速度、ピッチ、音量	限定的	音声モデルを選択	モデルと音声を選択
Languages	多言語（品質はモデル依存）	限定的	多くの言語・音声モデル	英語が最も高品質（他言語はモデルによる）
Latency / speed	非常に高速	高速	Pi 4/5 でリアルタイム（low モデル）	ネットワーク依存（通常は低遅延）
Setup	最小限	最小限	.onnx と .onnx.json モデルをダウンロード	API キー作成、クライアント設定
Best for	簡単なテストや基本音声	少し自然なオフライン音声	ローカルで高品質音声	最高品質・表現力の高い音声