Chép nhạc đơn âm và đa âm khác nhau thế nào?

Bài viết thuộc bộ hướng dẫn về thuật ngữ ký âm.

Mỗi công cụ chép nhạc xử lý âm thanh theo một cách khác nhau. Khác biệt lớn nhất nằm ở chỗ công cụ theo dõi được một nốt hay nhiều nốt cùng lúc. Để biết công cụ thực sự làm được gì, bạn nên xem công cụ hỗ trợ chép nhạc đơn âm hay đa âm thay vì chỉ dựa vào những con số quảng cáo về độ chính xác.

Chép nhạc đơn âm là gì?

Chép nhạc đơn âm chuyển âm thanh chỉ có một nốt tại mỗi thời điểm thành bản nhạc. “Đơn âm” ở đây nghĩa là một bè: tại bất kỳ thời điểm nào cũng chỉ nghe một cao độ.

Vì vậy, chép nhạc đơn âm là bài toán đơn giản hơn. Khi một tần số chiếm ưu thế trong tín hiệu, thuật toán có thể theo dõi thay đổi cao độ với độ tin cậy cao và ít bị nhiễu.

Ví dụ về âm thanh đơn âm

Sáo độc tấu là ví dụ quen thuộc. Phần lớn nhạc cụ hơi được thiết kế để phát một cao độ tại một thời điểm. Giọng hát không có nhạc đệm, như hát solo a cappella hay một giai điệu dân ca, cũng thuộc nhóm này.

Một câu nhạc chơi trên một dây đàn cũng vậy, kể cả khi nhạc cụ đó chơi được hợp âm. Chẳng hạn, người chơi guitar đàn một giai điệu trên dây Mi cao mà không chạm vào dây khác sẽ tạo ra âm thanh đơn âm, loại âm thanh mà công cụ chép nhạc xử lý dễ dàng. Một câu bass tách riêng cũng là âm thanh đơn âm, dù chơi bằng bass điện, contrabass hay synth.

Vì sao âm thanh đơn âm dễ chép hơn

Âm thanh đơn âm cho thuật toán một tín hiệu rõ hơn. Khi không bị các tần số khác hay họa âm chồng lên nhau gây nhiễu, phần mềm ít nhầm lẫn hơn nhiều so với khi xử lý nguồn âm đa âm. Nhờ đó, phần mềm theo dõi tần số cơ bản theo thời gian dễ hơn.

Công đoạn xử lý tín hiệu gồm xác định tần số nổi bật, theo dõi tần số đó thay đổi ra sao theo thời gian rồi chuyển các giá trị thành tên nốt và tiết tấu. Vì vậy, phần mềm chép nhạc thời kỳ đầu tập trung vào âm thanh đơn âm. Phân tích tần số cơ bản đủ dùng cho âm thanh một bè, nhưng không đủ để xử lý hợp âm và các bè chồng lên nhau.

Chép nhạc đa âm là gì?

Âm thanh đa âm có nhiều hơn một nốt vang lên cùng lúc. Chẳng hạn, người chơi piano đánh một hợp âm trong khi tay trái giữ một nốt bass, hoặc người chơi guitar quạt dây trong khi giai điệu vẫn ngân trên các dây cao. Bất kỳ thời điểm nào có nhiều cao độ cùng vang đều là đa âm.

Chép nhạc đa âm chuyển âm thanh đó thành bản nhạc và ghi lại từng bè đang vang, thay vì chỉ lấy bè to nhất. Công cụ phải tách nhiều bè chồng lên nhau và ghi lại chính xác, chẳng hạn hai bè đan xen trong phần của một nhạc cụ, hoặc giai điệu và câu bass do hai tay chơi độc lập trên piano.

Ví dụ về âm thanh đa âm

Nhạc piano là một bài toán đa âm thường gặp. Ngay cả một hợp âm ba đơn giản cũng đòi hỏi công cụ nhận diện nhiều cao độ cùng lúc và đặt chúng đúng vị trí trên khuông nhạc.

Guitar độc tấu cũng nhanh chóng tạo ra âm thanh đa âm. Chơi một dây buông cùng với một nốt bấm, hoặc vừa quạt hợp âm vừa gảy giai điệu, là đã có nhiều bè độc lập cần theo dõi riêng. Phần lớn âm nhạc người ta chơi đều có nhiều bè như vậy.

Vì sao chép nhạc đa âm khó hơn

Các họa âm chồng lên nhau tạo ra bài toán tách tín hiệu mà mô hình cũ xử lý chưa tốt. Khi nhiều nốt cùng vang, âm cơ bản và họa âm của chúng hòa vào một dạng sóng. Phần mềm thời kỳ đầu có ít cách để xác định tần số nào thuộc về nốt nào.

Một hợp âm piano gồm nhiều hơn vài âm riêng biệt. Mỗi nốt tạo ra một chuỗi họa âm, trong đó họa âm cao của nốt trầm có thể trùng đúng với âm cơ bản của một nốt cao hơn đang vang cùng lúc. Thuật toán trước đây không phải lúc nào cũng phân biệt được chúng.

Những mô hình AI hiện đại được huấn luyện riêng trên nhạc đa âm xử lý bài toán này tốt hơn nhiều. Các công cụ như công cụ chép nhạc piano của Songscription được xây dựng để giải quyết bài toán đó. Mô hình học cách tách các bè và nhận diện cách sắp xếp nốt trong hợp âm thay vì mặc định lấy tần số nổi bật nhất. Kết quả chưa hoàn hảo với mọi bản ghi, nhưng đã khác xa những gì các phương pháp cũ làm được.

Những khác biệt chính giữa chép nhạc đơn âm và đa âm

Khác biệt nằm ở độ phức tạp của tín hiệu và cách thuật toán phải xử lý tín hiệu đó.

• Chép nhạc đơn âm theo dõi một tần số nổi bật theo thời gian. Thuật toán có một mục tiêu rõ ràng và kỹ thuật nhận diện cao độ cho trường hợp này đã khá hoàn thiện. Nếu có lỗi, lỗi thường nằm ở tiết tấu hơn là sai nốt.
• Chép nhạc đa âm phải theo dõi nhiều tần số chồng lên nhau cùng lúc và phân biệt âm cơ bản với họa âm của chúng.
• Nguồn âm khác nhau. Âm thanh đơn âm đến từ nhạc cụ hơi độc tấu, giọng hát không có nhạc đệm hoặc câu nhạc chơi riêng trên một dây. Âm thanh đa âm có trong phần lớn những bản nhạc bạn thường chơi: hợp âm piano, tiếng quạt dây guitar và bất kỳ đoạn nào có nhiều bè cùng vang.
• Kết quả khác nhau. Chép nhạc đơn âm tạo ra một dòng giai điệu. Chép nhạc đa âm phải xử lý nhiều bè, cách sắp xếp nốt trong hợp âm, cách chuyển bè và tiết tấu phức tạp giữa các phần độc lập.

Vì sao phần lớn người chơi nhạc cần chép nhạc đa âm

Âm nhạc thực tế hiếm khi chỉ có một âm. Ngay cả khi chơi guitar độc tấu, dây buông vẫn có thể ngân trong lúc bạn bấm nốt mới. Với piano, âm thanh đã thành đa âm ngay khi bạn nhấn thêm phím thứ hai, như trong phần lớn những gì người chơi piano thường đàn. Công cụ đơn âm chỉ ghi lại được một phần âm thanh đó.

Nhạc càng dày thì công cụ càng khó xử lý đa âm. Người mới học có thể tập giai điệu đơn giản với từng nốt riêng lẻ. Khi chơi nâng cao hơn, họ gặp vòng hợp âm, đối âm và bản phối nhiều lớp, những thứ công cụ đơn âm không được thiết kế để xử lý. Nếu muốn chép phần lớn âm nhạc mình quan tâm, bạn cần công cụ hỗ trợ đa âm.

AI xử lý âm thanh đa âm và đơn âm thế nào?

Với giai điệu gồm từng nốt riêng lẻ, thuật toán có thể tập trung theo dõi một tần số nổi bật theo thời gian bằng phương pháp nhận diện cao độ khá đơn giản. Khi nhiều nốt cùng vang, mô hình phải nhận diện và tách các dạng tần số chồng lên nhau. Mạng nơron được huấn luyện trên nhạc đa âm giúp ích rất nhiều cho bài toán này.

Học sâu đã giúp việc chép nhạc đa âm tiến xa hơn. Những phương pháp xử lý tín hiệu cũ gặp giới hạn khi các cao độ chồng lên nhau. Mạng nơron hiện đại học cách nhận ra kiểu hợp âm và cách kết hợp nhạc cụ mà các phương pháp đó không làm được.

Khó khăn vẫn nằm ở các họa âm chồng lấn. Mỗi nốt có một chuỗi họa âm tạo nên độ đầy và âm sắc riêng. Khi nhiều nhạc cụ cùng chơi, các chuỗi này chồng lên và gây nhiễu cho nhau, khiến công cụ khó xác định mỗi tần số đến từ nguồn nào.

Độ chính xác trong thực tế

Kết quả chép nhạc đa âm đáng tin cậy là một bản nhạc rõ ràng, với các nốt trong hợp âm được sắp xếp đúng và ít nốt thừa. Các bè bass, giai điệu và hòa âm được ghi riêng, đúng thời điểm. Những lỗi thường gặp gồm thiếu nốt bass ở đoạn nhạc dày, nốt bị ghi trùng do họa âm mạnh và nốt luyến láy bị đọc nhầm thành nốt ngân dài.

Chất lượng giảm khi bản phối phức tạp hoặc âm thanh kém. Với bản ghi piano độc tấu rõ tiếng, một mô hình được huấn luyện tốt cho kết quả tốt. Nhưng với bản thu trực tiếp có nhiều lớp âm thanh, tiếng các nhạc cụ lẫn vào nhau, bạn sẽ phải sửa kết quả của cùng mô hình đó nhiều hơn. Những công cụ kết hợp chép nhạc với trình chỉnh sửa piano roll hoặc chế độ xem bản nhạc, như quy trình chuyển âm thanh thành bản nhạc của Songscription, giúp bạn kiểm tra và sửa mà không phải chuyển qua lại giữa các ứng dụng.

Cần tìm gì ở một công cụ chép nhạc đa âm?

Khả năng xử lý đa âm khác nhau giữa các công cụ, kể cả những công cụ đều nói rằng có hỗ trợ. Bạn nên kiểm tra vài điểm trước khi chọn.

Thử trước với bản ghi của bạn

Đừng chỉ tin lời quảng cáo về hỗ trợ đa âm. Nhiều công cụ quảng cáo độ chính xác nhờ AI nhưng chỉ theo dõi một nốt tại mỗi thời điểm. Tải lên một hợp âm piano đơn giản hoặc một đoạn quạt dây ngắn rồi xem kết quả. Công cụ xử lý đa âm tốt sẽ hiện nhiều nốt tại cùng một thời điểm, thay vì chỉ lấy tần số mạnh nhất ở mỗi lúc.

Kiểm tra mô hình thực sự hỗ trợ nhạc cụ nào

Chất lượng chép nhạc đa âm có thể khác nhau nhiều giữa các nhạc cụ. Một công cụ có mô hình piano tốt vẫn có thể cho kết quả kém hơn rõ rệt với guitar hoặc nhạc cụ hơi đồng. Chuỗi họa âm và kỹ thuật chơi của mỗi loại khác nhau đủ nhiều để cần dữ liệu huấn luyện riêng. Nên chọn công cụ nói rõ nhạc cụ nào nó xử lý tốt thay vì quảng cáo hỗ trợ tốt mọi loại. Nếu bạn chủ yếu làm việc với một nhạc cụ, mô hình chuyên biệt được huấn luyện cho nhạc cụ đó thường cho kết quả tốt hơn mô hình tổng quát.

Nếu cần ghi mỗi nhạc cụ thành một phần riêng thay vì đặt mọi nốt trên cùng một khuông, bạn có thể xem bài tổng hợp phần mềm chép nhạc đa nhạc cụ tốt nhất.

Các định dạng đầu ra

Sau khi chép nhạc, bạn có thể cần bản nhạc để biểu diễn, MIDI để làm việc trong DAW hoặc MusicXML để mở trong trình biên tập bản nhạc. Mỗi định dạng phục vụ một mục đích khác nhau. Nếu công cụ chỉ xuất một định dạng, các bước sau sẽ bất tiện hơn. Để tìm hiểu kỹ hơn về đầu ra MIDI, xem hướng dẫn chuyển âm thanh thành MIDI.

Lời kết

Phần lớn âm nhạc là đa âm, nên phần lớn người chơi nhạc cần một công cụ xử lý được loại âm thanh này. Chép nhạc đơn âm vẫn hữu ích cho một dòng giai điệu độc tấu hay một phần bass tách riêng, nhưng chỉ đáp ứng một phần nhỏ những gì người chơi muốn ghi lại.

Mô hình hỗ trợ đa âm tốt sẽ xử lý dễ dàng âm thanh có từng nốt riêng lẻ. Còn công cụ chỉ hỗ trợ đơn âm sẽ không chép được hợp âm bạn chơi bằng tay phải. Khi chưa chắc nên chọn công cụ nào, hãy thử với đoạn khó nhất bạn định chép: một hợp âm thay vì một âm giai.