XÂY DỰNG TRỜ CHƠI NHỊP ĐIỆU SINH NHẠC TỰ ĐỘNG TỪ BÀI NHẠC

Abstract

Đề tài “Xây dựng trò chơi nhịp điệu sinh tự động từ bài nhạc” nhằm nghiên cứu và triển khai một hệ thống rhythm game có khả năng tự động sinh màn chơi (beatmap) trực tiếp từ dữ liệu âm thanh đầu vào thông qua việc ứng dụng các phương pháp học máy hiện đại. Mục tiêu của đề tài là giảm thiểu sự phụ thuộc vào quá trình thiết kế beatmap thủ công vốn tốn nhiều thời gian và công sức, đồng thời mở rộng khả năng tạo nội dung cho trò chơi một cách linh hoạt và hiệu quả. Hệ thống đề xuất sử dụng mô hình học sâu Transformer theo hướng sequenceto-sequence để sinh chuỗi beatmap từ bài nhạc đầu vào. Cụ thể, các đặc trưng âm thanh như nhịp điệu và cấu trúc giai điệu được phân tích và đưa vào mô hình nhằm tạo ra chuỗi nốt nhạc bao gồm thông tin thời điểm xuất hiện, làn chơi và loại nốt tương ứng. Mô hình được sử dụng dưới dạng suy luận (inference) từ một mô hình đã được huấn luyện trước trên tập dữ liệu beatmap lớn, cho phép sinh beatmap cho các bài nhạc chưa từng xuất hiện trong dữ liệu huấn luyện. Bên cạnh việc nghiên cứu mô hình học máy, đề tài còn tập trung vào quá trình triển khai và tích hợp hệ thống AI vào môi trường ứng dụng thực tế. Mô hình học máy được cài đặt bằng Python và tích hợp vào game engine Unity thông qua cơ chế gọi suy luận tự động, đảm bảo tính ổn định, khả năng xử lý lỗi và hiệu năng phù hợp với môi trường trò chơi. Trò chơi nhịp điệu được xây dựng cho phép người chơi lựa chọn bài nhạc và độ khó, sau đó hệ thống sẽ tự động sinh và tải beatmap tương ứng để bắt đầu chơi. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng sinh beatmap đồng bộ tốt với nhịp điệu và giai điệu của âm nhạc, tạo ra các mẫu chơi đa dạng và có tính chơi được cao. So với phương pháp sinh beatmap đơn giản, phương pháp dựa trên học máy cho chất lượng beatmap tốt hơn rõ rệt, đặc biệt về tính đồng bộ và tính tự nhiên của các mẫu chơi. Kết quả đạt được cho thấy tiềm năng ứng dụng của học máy trong việc sinh nội dung tự động cho trò chơi nhịp điệu, góp phần mở rộng hướng nghiên cứu và phát triển rhythm game trong tương lai.