Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sáng tác âm nhạc tự động bằng trí tuệ nhân tạo (AI) đã chuyển dịch mạnh mẽ từ các phương pháp tiếp cận dựa trên hệ luật cố định (rule-based) hoặc ngữ pháp sinh học sang các mô hình học máy và học sâu. Các hệ thống truyền thống trước đây—chẳng hạn như phần mềm CHORAL vào thập niên 1980 sử dụng 350 quy tắc thủ công để mô phỏng phong cách hòa âm của Johann Sebastian Bach, hay các hệ ngữ pháp tạo tiến trình hợp âm Jazz—đòi hỏi sự can thiệp lớn từ chuyên gia và thiếu tính khái quát hóa. Ngược lại, các mô hình học sâu hiện đại có khả năng tự động học trích xuất các đặc trưng tiềm ẩn từ dữ liệu âm nhạc lớn, hỗ trợ các giai đoạn sáng tác giai điệu, hòa âm, phối khí và sinh bản nhạc theo điều kiện định trước.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng AI trong âm nhạc chủ yếu tập trung vào bài toán "hiểu" âm nhạc như phân loại thể loại, phân loại giọng hát, nhận diện làn điệu dân ca truyền thống (Chèo, Quan họ) hay phân tích cảm xúc. Các công trình này thường đối mặt với thách thức về tập dữ liệu có quy mô hạn chế, mất cân bằng hoặc chưa được kiểm chứng. Lĩnh vực tạo sinh âm nhạc (music generation)—đặc biệt là bài toán sinh nhạc đa âm (polyphonic music) mang phong cách cổ điển và có khả năng điều chỉnh theo cảm xúc dựa trên biểu diễn dạng ký hiệu (symbolic music)—vẫn còn rất ít nghiên cứu chuyên sâu.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Ứng dụng trí tuệ nhân tạo sáng tác âm nhạc điều chỉnh theo cảm xúc và mang phong cách piano cổ điển" của nhóm tác giả Nguyễn Minh Quân và Phạm Hải Đăng (ngành Trí tuệ nhân tạo, Trường Đại học Thăng Long, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Huyền Châu) được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể sau:

  1. Tìm kiếm và thu thập dữ liệu âm thanh, cụ thể là các bản nhạc piano cổ điển dưới dạng file MIDI.
  2. Xử lý dữ liệu, gán nhãn và chuyển đổi sang đúng định dạng để có thể đưa vào mô hình và huấn luyện.
  3. Tìm hiểu về các mô hình sinh nhạc đa âm có cảm xúc dưới dạng ký hiệu (CVAE, v.v.).
  4. Tìm hiểu về cách cải thiện mô hình sinh nhạc.
  5. Đánh giá, phân tích và so sánh giữa các bản nhạc được sinh ra và tập dữ liệu nhạc bản gốc.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp sinh nhạc đa âm, có điều khiển cảm xúc dưới dạng ký hiệu theo phong cách piano cổ điển sử dụng các mô hình học sâu.
  • Phạm vi không gian/dữ liệu: Các tác phẩm khí nhạc piano cổ điển của hai nhà soạn nhạc Johann Sebastian Bach và Ludwig van Beethoven, được thu thập từ nguồn trực tuyến piano-midi.de và kho dữ liệu mã nguồn mở grekowj/musgenvae.
  • Phạm vi mô hình: Tập trung nghiên cứu và thử nghiệm mô hình mạng tự mã hóa biến thể có điều kiện (Conditional Variational Autoencoder - CVAE), với các biến thể kiến trúc CVAE-Mus2 và CVAE-LSTM.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực nghiệm trong thời gian 3 tháng (hoàn thành tháng 10 năm 2024).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình học máy

Khóa luận xây dựng nền tảng dựa trên các lý thuyết và mô hình tạo sinh trong học sâu:

  • Mạng tự mã hóa biến thể (VAE) và biến thể có điều kiện (CVAE): Mô hình hóa không gian tiềm ẩn (latent space) dưới dạng phân phối xác suất liên tục (Gaussian distribution) thay vì một vector cố định như Autoencoder (AE) truyền thống. CVAE mở rộng VAE bằng cách tích hợp thêm vector điều kiện (condition vector $c$), cho phép kiểm soát thuộc tính của dữ liệu đầu ra (như nhãn cảm xúc hoặc phong cách).
  • Mạng neuron hồi quy (RNN, LSTM, GRU): Cơ chế xử lý dữ liệu dạng chuỗi tuần tự theo thời gian, giải quyết vấn đề triệt tiêu đạo hàm (vanishing gradient) thông qua các cổng kiểm soát thông tin (cổng quên, cổng vào, cổng ra trong LSTM; cổng cập nhật và cổng xóa trong GRU).
  • Mô hình không gian cảm xúc của Russell (Russell's Circumplex Model): Khung lý thuyết tâm lý học phân loại cảm xúc dựa trên hai chiều kích hoạt (arousal) và hóa trị (valence), ánh xạ vào 4 nhóm cảm xúc cơ bản: Vui (happy), Buồn (sad), Giận dữ (angry) và Thư giãn (relaxed).
  • Lý thuyết nhạc lý ứng dụng: Ánh xạ thuộc tính cảm xúc vào điệu tính âm nhạc, sử dụng thang âm Đô trưởng (C major) cho các cảm xúc mang tính tươi sáng, tích cực (vui, thư giãn) và thang âm Đô thứ (C minor) cho các cảm xúc trầm buồn, căng thẳng (buồn, giận dữ).
Tiêu chí Autoencoder (AE) Variational Autoencoder (VAE) Conditional VAE (CVAE)
Mục tiêu chính Nén và tái tạo chính xác dữ liệu Học phân phối để sinh dữ liệu mới Sinh dữ liệu mới có điều kiện kiểm soát
Không gian tiềm ẩn Điểm biểu diễn xác định Phân phối xác suất liên tục (Gaussian) Phân phối xác suất kết hợp nhãn điều kiện
Hàm mất mát Reconstruction Loss (MSE/BCE) Reconstruction Loss + KL Divergence Reconstruction Loss + KL Divergence (có nhãn $c$)
Khả năng điều khiển Không có Ngẫu nhiên từ không gian ẩn Có định hướng theo vector điều kiện

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả áp dụng hai phương pháp nghiên cứu chính:

  1. Phương pháp tổng hợp tài liệu: Khảo sát, phân tích các công trình nghiên cứu về biểu diễn âm nhạc ký hiệu (symbolic representation), mạng neuron tạo sinh và các chỉ số đo lường đặc trưng âm nhạc.
  2. Phương pháp thực nghiệm: Thu thập tập dữ liệu MIDI thực tế; xây dựng quy trình tiền xử lý, chuẩn hóa nhịp độ, tông nhạc và phân đoạn; chuyển đổi dữ liệu sang dạng ma trận piano-roll; thiết kế, huấn luyện mô hình CVAE và tính toán các chỉ số thống kê định lượng để đánh giá kết quả tạo nhạc.

Nguồn dữ liệu

  • 52 bản hòa tấu và sonata cho piano của Ludwig van Beethoven (thời lượng từ 2 đến 13 phút) thu thập từ trang web piano-midi.de/beeth.
  • Tập dữ liệu các tác phẩm âm nhạc của Johann Sebastian Bach đã được tiền xử lý và gán nhãn trích xuất từ kho lưu trữ mã nguồn mở github.com/grekowj/musgenvae.

Thiết kế và tiền xử lý dữ liệu

Do bản chất dữ liệu MIDI thô từ nhiều nguồn có sự phân tán lớn về tiết tấu, độ dài và cấu trúc hòa âm, khóa luận đã thiết kế một pipeline tiền xử lý và chuẩn hóa dữ liệu gồm các bước kỹ thuật:

[File MIDI thô (Beethoven & Bach)] 
  → [Chuẩn hóa Tempo: 120 BPM] 
  → [Lọc nhịp 4/4] 
  → [Phân đoạn: 8 giây + Overlap] 
  → [Chuyển tông: Đô trưởng & Đô thứ] 
  → [Gán nhãn 4 loại cảm xúc] 
  → [Biến đổi sang Piano-Roll qua MusPy] 
  → [Ma trận 325 x 64 x 60 (.npz)]
  1. Chuẩn hóa tốc độ (Tempo Normalization): Các tác phẩm gốc có nhịp độ dao động lớn (ví dụ Sonata No. 8 'Pathétique' của Beethoven dao động từ Adagio 60–70 BPM đến Allegro 120–144 BPM). Toàn bộ dữ liệu được quy chuẩn đồng nhất về tốc độ 120 BPM (120 nhịp/phút).
  2. Lựa chọn nhịp 4/4: Chỉ chọn lọc các bản nhạc có số chỉ nhịp 4/4 nhằm tạo tính ổn định cho cấu trúc phách và tối ưu hóa khả năng nhận diện hình mẫu của mạng neuron.
  3. Phân đoạn và xử lý trùng lặp (Segmentation & Overlap): Chia nhỏ các bản nhạc dài thành các đoạn cố định có thời lượng 8 giây. Sử dụng kỹ thuật trượt cửa sổ có khoảng chồng lấn (overlap) để không làm đứt gãy mạch giai điệu, đồng thời loại bỏ các phân đoạn rỗng, phân đoạn quá ngắn hoặc có biến động cao độ thất thường.
  4. Chuyển đổi điệu tính (Key Transposition): Dịch chuyển toàn bộ các đoạn nhạc về hai tông chủ đạo là Đô trưởng (C major) và Đô thứ (C minor) nhằm thu hẹp không gian tìm kiếm nhưng vẫn bao hàm đủ các trạng thái cảm xúc.
  5. Gán nhãn cảm xúc: Dữ liệu âm nhạc của Beethoven sau khi lọc được gán 4 nhãn cảm xúc: "Vui" và "Thư giãn" (ứng với tông Đô trưởng); "Buồn" và "Giận dữ" (ứng với tông Đô thứ). Dữ liệu của Bach sử dụng các nhãn đã được chuẩn hóa sẵn.
  6. Chuyển đổi biểu diễn Piano-Roll: Sử dụng thư viện MusPy và NumPy để mã hóa các đoạn nhạc MIDI thành ma trận piano-roll nhị phân có kích thước chuẩn $64 \times 60$ (tương ứng với 64 bước thời gian/timestep và 60 cao độ/pitch khả dụng).
  7. Tập dữ liệu hoàn thiện: Sau khi kiểm tra thủ công, tập dữ liệu huấn luyện cuối cùng bao gồm 325 mẫu nhạc (mỗi mẫu 8 giây), được lưu trữ trong tệp tin định dạng .npz chứa ma trận dữ liệu $325 \times 64 \times 60$ và vector nhãn cảm xúc kích thước 325.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Phần mở đầu trình bày tính cấp thiết của bài toán sáng tác âm nhạc bằng trí tuệ nhân tạo, sự dịch chuyển từ hệ thống dựa trên quy tắc sang mô hình học sâu, và khoảng trống nghiên cứu về sinh nhạc đa âm có cảm xúc tại Việt Nam. Mục này xác định rõ mục tiêu nghiên cứu (5 mục tiêu), phương pháp nghiên cứu (tổng hợp tài liệu và thực nghiệm), đối tượng nghiên cứu và phạm vi giới hạn trong 3 tháng trên tập dữ liệu piano cổ điển của Bach và Beethoven.

Chương 1. Trí tuệ nhân tạo AI

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các kiến thức nền tảng phục vụ nghiên cứu:

  • Tổng quan AI, Học máy và Học sâu: Phân loại học có giám sát, không giám sát và học tăng cường; cấu trúc quy trình học máy (Machine Learning Pipeline) từ thu thập, tiền xử lý, huấn luyện đến tối ưu hóa.
  • Kiến trúc mạng neuron: Giới thiệu cấu trúc CNN (lớp tích chập, gộp, dropout, làm phẳng), RNN và các biến thể giải quyết triệt tiêu đạo hàm gồm LSTM (cổng quên, cổng vào, cổng ra) và GRU (cổng cập nhật, cổng xóa).
  • Mô hình tạo sinh: Trình bày chi tiết cơ chế hoạt động của VAE (Encoder, Decoder, hàm mất mát kết hợp Reconstruction Loss và phân kỳ Kullback-Leibler), GANs (mạng sinh Generator đối kháng mạng phân biệt Discriminator), mô hình khuếch tán (Diffusion Model với quá trình khuếch tán thuận và ngược), và Transformer (kiến trúc Encoder-Decoder với cơ chế Self-Attention).
  • Kỹ thuật tối ưu hóa và chống quá khớp: Trình bày các thuật toán Gradient Descent, SGD, Momentum, Adagrad, RMSprop, Adam; các hàm mất mát MSE, Cross-Entropy; kỹ thuật Regularization, Dropout và Early Stopping.
  • Đánh giá mô hình: Phân tích ma trận nhầm lẫn (Confusion Matrix), các chỉ số Precision, Recall, F1-score, đường cong ROC/AUC cho bài toán phân loại và MSE, MAE cho bài toán hồi quy.
  • Tổng quan bài toán sáng tác âm nhạc: Phân tích các hướng tiếp cận sinh nhạc đơn âm, đa âm, sinh nhạc theo phong cách và sinh nhạc có điều kiện cảm xúc.

Tiền xử lý dữ liệu

Phần này mô tả chi tiết quá trình thu thập và tinh chỉnh dữ liệu âm nhạc thực nghiệm:

  • Thu thập dữ liệu: Khảo sát các tác phẩm của Beethoven (52 bản hòa tấu từ piano-midi.de) và Bach (từ grekowj/musgenvae).
  • Phân tích đặc trưng âm nhạc: Xác định 3 yếu tố nền tảng cần mô hình hóa gồm Giai điệu (Melody), Tông/Điệu tính (Tone/Key) và Tốc độ (Tempo).
  • Thực hiện tiền xử lý: Trình bày chi tiết giải pháp kỹ thuật đưa toàn bộ dữ liệu về nhịp 120 BPM, số chỉ nhịp 4/4, kỹ thuật cắt đoạn 8 giây có chồng lấn (overlap), thuật toán chuyển dịch tông về Đô trưởng và Đô thứ, phân loại và gán 4 nhãn cảm xúc.
  • Mã hóa đầu ra: Chuyển đổi định dạng từ MIDI sang ma trận piano-roll $64 \times 60$ bằng thư viện MusPy và đóng gói thành tệp .npz gồm 325 mẫu chuẩn.

Xây dựng mô hình

Mục này tập trung vào thiết kế kiến trúc mạng CVAE chuyên biệt cho bài toán sinh nhạc đa âm:

  • Kiến trúc CVAE tổng thể: Mô hình bao gồm bộ mã hóa (Encoder) nhận đầu vào là ma trận piano-roll kết hợp với vector điều kiện cảm xúc để ước lượng kỳ vọng $\mu$ và phương sai $\sigma^2$ của phân phối Gaussian.
  • Lấy mẫu biến tiềm ẩn (Latent Variable Sampling): Sử dụng kỹ thuật tái tham số hóa (reparameterization trick) $z = \mu + \sigma \odot \epsilon$ (với $\epsilon \sim \mathcal{N}(0, I)$) để cho phép lan truyền ngược qua không gian ngẫu nhiên.
  • Bộ giải mã (Decoder): Nhận vector tiềm ẩn $z$ ghép nối cùng vector điều kiện cảm xúc $c$, đi qua các lớp neuron kết hợp hàm kích hoạt LeakyReLU/ReLU để tái tạo ma trận piano-roll $64 \times 60$.
  • Hàm mất mát (Loss Function): Kết hợp giữa sai số tái tạo (Reconstruction Loss - đo độ khớp của các nốt nhạc được kích hoạt) và độ phân kỳ Kullback-Leibler ($D_{KL}$ - ép không gian ẩn tuân theo phân phối chuẩn).
  • Cấu hình mô hình: Xây dựng và thiết lập siêu tham số cho mô hình thực nghiệm CVAE-Mus2 và mô hình so sánh CVAE-LSTM.

Thử nghiệm và đánh giá

Chương cuối cùng trình bày phương pháp và kết quả đo lường chất lượng âm nhạc tạo ra từ mô hình:

  • Hệ thống chỉ số đánh giá âm nhạc ký hiệu:
    • Tỷ lệ nốt trong thang âm Đô trưởng (Pitch in scale C major rate): Đo lường tỷ lệ các cao độ sinh ra thuộc 7 nốt của gam Đô trưởng (C, D, E, F, G, A, B).
    • Tỷ lệ nốt trong thang âm Đô thứ (Pitch in scale C minor rate): Đo lường tỷ lệ các cao độ sinh ra thuộc thang âm Đô thứ.
    • Tỷ lệ đa âm (Polyphony rate): Tỷ lệ các bước thời gian có từ 2 nốt nhạc trở lên vang lên đồng thời.
    • Khoảng cao độ (Pitch range): Khoảng cách giữa cao độ thấp nhất và cao độ cao nhất xuất hiện trong bản nhạc.
  • Phân tích định lượng: Tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và mức độ chênh lệch (%) giữa tập các bản nhạc do mô hình sinh ra so với tập dữ liệu huấn luyện gốc.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  • Xây dựng tập dữ liệu chuẩn hóa: Tạo lập thành công bộ dữ liệu gồm 325 mẫu piano cổ điển (thời lượng 8 giây/mẫu, cấu trúc nhịp 4/4, tempo 120 BPM, biểu diễn ma trận $64 \times 60$) được gán nhãn 4 trạng thái cảm xúc rõ ràng trên hai thang âm Đô trưởng và Đô thứ.
  • Hiện thực hóa mô hình CVAE sinh nhạc: Huấn luyện thành công kiến trúc CVAE có khả năng sinh các đoạn nhạc piano đa âm mới từ nhiễu ngẫu nhiên kết hợp vector điều kiện, thể hiện được các đặc tính âm nhạc theo nhãn cảm xúc yêu cầu.
  • Mức độ tương đồng về mặt nhạc lý: Kết quả đo lường thực nghiệm cho thấy các bản nhạc do mô hình sinh ra duy trì được tính quy luật nhạc lý cao, tỷ lệ nốt rơi vào thang âm chỉ định (Đô trưởng/Đô thứ) và tỷ lệ đa âm bám sát phân phối của tập dữ liệu gốc của Bach và Beethoven.

Đóng góp của khóa luận

  1. Đóng góp học thuật: Đề xuất và kiểm chứng quy trình thực nghiệm ứng dụng mô hình tự mã hóa biến thể có điều kiện (CVAE) cho bài toán sinh nhạc đa âm có kiểm soát cảm xúc dạng ký hiệu tại Việt Nam.
  2. Đóng góp phương pháp: Xây dựng quy trình xử lý dữ liệu âm nhạc hoàn chỉnh: từ chuẩn hóa tốc độ, phách nhịp, chuyển đổi điệu tính theo mô hình tâm lý học cảm xúc Russell, đến kỹ thuật mã hóa ma trận piano-roll qua thư viện MusPy.
  3. Đóng góp thực tiễn: Cung cấp bộ dữ liệu ký hiệu 325 mẫu .npz đã được tinh chỉnh, đóng vai trò làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo về AI tạo sinh trong nghệ thuật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Quy mô tập dữ liệu còn nhỏ: Do hạn chế về thời gian thực hiện (3 tháng) và yêu cầu rà soát thủ công nghiêm ngặt, tập dữ liệu chỉ đạt 325 mẫu 8 giây.
  • Phạm vi phong cách và nhạc lý hẹp: Dữ liệu chỉ giới hạn ở 2 nhà soạn nhạc (Beethoven, Bach), 1 loại tiết tấu (nhịp 4/4, 120 BPM), 2 điệu tính (Đô trưởng, Đô thứ) và 4 nhóm cảm xúc cơ bản.
  • Giới hạn dạng biểu diễn ký hiệu: Mô hình mới dừng lại ở việc sinh ma trận piano-roll (symbolic), chưa tích hợp bộ tổng hợp âm thanh (sound synthesizer) để tạo ra file âm thanh biểu diễn thực tế hoàn chỉnh với sắc thái biểu cảm (velocity, articulation).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng tập dữ liệu: Thu thập thêm các tác phẩm từ nhiều thời kỳ âm nhạc khác (Lãng mạn, Baroque, Hiện đại) và các nhạc cụ khác ngoài piano.
  • Đa dạng hóa cấu trúc âm nhạc: Nâng cấp mô hình để xử lý các số chỉ nhịp phức tạp (3/4, 6/8), cấu trúc thay đổi tempo linh hoạt và toàn bộ 24 cung bậc điệu tính.
  • Thử nghiệm các kiến trúc tiên tiến: Ứng dụng mô hình Transformer (Music Transformer) hoặc Diffusion Models để nâng cao tính liên kết dài hạn (long-term structure) cho các tác phẩm có độ dài lớn.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên ngành Trí tuệ nhân tạo, Khoa học dữ liệu: Tham khảo phương pháp xây dựng pipeline tiền xử lý dữ liệu phi cấu trúc (âm thanh, MIDI) thành dạng biểu diễn ma trận số học.
  • Nghiên cứu viên về Generative AI: Tham khảo chi tiết thiết kế kiến trúc mạng CVAE, kỹ thuật đưa vector điều kiện vào không gian tiềm ẩn và cách xây dựng hàm mất mát kết hợp.
  • Người làm đề tài về Music Information Retrieval (MIR): Tham khảo hệ thống chỉ số đo lường thống kê âm nhạc (Pitch in scale, Polyphony rate, Pitch range) để đánh giá chất lượng sản phẩm âm nhạc tạo sinh một cách khách quan.

Câu hỏi thường gặp

1. Dữ liệu âm nhạc trong khóa luận được thu thập từ nguồn nào và quy mô sau xử lý là bao nhiêu?

Dữ liệu được thu thập từ 52 bản hòa tấu piano của Ludwig van Beethoven trên trang piano-midi.de/beeth và tập dữ liệu tác phẩm của Johann Sebastian Bach từ kho mã nguồn mở grekowj/musgenvae. Sau các bước chuẩn hóa và kiểm duyệt, tập dữ liệu hoàn chỉnh gồm 325 mẫu nhạc độ dài 8 giây, được mã hóa thành ma trận $325 \times 64 \times 60$ lưu trong file .npz.

2. Khóa luận sử dụng phương pháp nào để ánh xạ cảm xúc vào dữ liệu âm nhạc?

Tác giả dựa trên mô hình vòng tròn cảm xúc của Russell kết hợp với nhạc lý truyền thống để phân chia 4 trạng thái cảm xúc thành 2 nhóm điệu tính: các bản nhạc mang cảm xúc "Vui" (happy) và "Thư giãn" (relaxed) được chuyển dịch về thang âm Đô trưởng (C major); các bản nhạc mang cảm xúc "Buồn" (sad) và "Giận dữ" (angry) được chuyển dịch về thang âm Đô thứ (C minor).

3. Ma trận Piano-Roll đầu vào cho mô hình học sâu có kích thước bao nhiêu và ý nghĩa từng chiều là gì?

Ma trận piano-roll chuẩn hóa có kích thước $64 \times 60$. Trong đó, chiều thứ nhất biểu thị 64 bước thời gian (timesteps) trong đoạn nhạc 8 giây, và chiều thứ hai biểu thị 60 cao độ phím đàn (pitches) khả dụng. Giá trị trong ma trận là các biến nhị phân biểu thị trạng thái nốt nhạc được kích hoạt hay không tại mỗi thời điểm.

4. Mô hình CVAE kiểm soát cảm xúc của bản nhạc sinh ra bằng cơ chế nào?

CVAE sử dụng một vector điều kiện nhãn cảm xúc $c$ (đại diện cho 1 trong 4 cảm xúc). Trong quá trình huấn luyện, vector $c$ được ghép nối (concatenate) với dữ liệu đầu vào tại bộ mã hóa (Encoder) và ghép nối với vector biến tiềm ẩn $z$ tại bộ giải mã (Decoder). Khi sinh nhạc mới, người dùng chỉ cần truyền vector $c$ mong muốn cùng một vector nhiễu ngẫu nhiên vào Decoder để tạo ra bản nhạc mang cảm xúc tương ứng.

5. Các chỉ số chính nào được sử dụng để đánh giá chất lượng âm nhạc sinh ra?

Khóa luận sử dụng 4 chỉ số thống kê khách quan:

  • Tỷ lệ nốt thuộc thang âm Đô trưởng (Pitch in scale C major rate).
  • Tỷ lệ nốt thuộc thang âm Đô thứ (Pitch in scale C minor rate).
  • Tỷ lệ đa âm (Polyphony rate - tỷ lệ các bước thời gian có nhiều nốt phát cùng lúc).
  • Khoảng cao độ (Pitch range - chênh lệch giữa nốt cao nhất và thấp nhất).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Minh Quân và Phạm Hải Đăng đã giải quyết thành công bài toán sáng tác âm nhạc piano cổ điển đa âm có điều khiển cảm xúc bằng mô hình CVAE. Thông qua quy trình tiền xử lý chặt chẽ từ chuẩn hóa tốc độ 120 BPM, nhịp 4/4, chuyển tông Đô trưởng/Đô thứ đến mã hóa piano-roll $64 \times 60$, nhóm tác giả đã xây dựng được bộ dữ liệu 325 mẫu chuẩn và huấn luyện mô hình sinh nhạc đạt chất lượng nhạc lý ổn định. Công trình cung cấp cơ sở thực nghiệm rõ ràng và phương pháp luận hữu ích cho các nghiên cứu tiếp theo về trí tuệ nhân tạo tạo sinh trong lĩnh vực âm nhạc tại Việt Nam.