ทำไมโน้ตบางตัวฟังเหมือนกลับถึงบ้าน: งานวิจัยของครุมแฮนเซิลและเคสเลอร์ปี 1982 กับวิธีที่ AI หาคีย์เพลง สำหรับคนเรียนเปียโนยุคแอปสอนเปียโน AI

ลองฟังเพลงที่คุ้นเคยแล้วหยุดก่อนโน้ตตัวสุดท้าย หลายคนจะรู้สึกค้างจนอยากได้ยินโน้ตตัวที่ขาดไป ความรู้สึกนี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ ในดนตรีที่มีคีย์ชัดเจน โน้ตแต่ละตัวมีน้ำหนักไม่เท่ากัน บางตัวฟังมั่นคงเหมือนกลับถึงบ้าน บางตัวฟังเหมือนกำลังเดินทาง นักจิตวิทยาดนตรีวัดความรู้สึกนี้ออกมาเป็นตัวเลขได้ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 และตัวเลขชุดนั้นถูกนำไปต่อยอดในซอฟต์แวร์วิเคราะห์เพลงในเวลาต่อมา

วิธีเสียงทดสอบของครุมแฮนเซิลและเชพเพิร์ดปี 1979

ในปี 1979 แครอล ครุมแฮนเซิล ร่วมกับโรเจอร์ เชพเพิร์ด ตีพิมพ์งานวิจัยในวารสารวิชาการด้านการรับรู้ของสมาคมจิตวิทยาอเมริกัน โดยใช้วิธีที่เรียกว่าเสียงทดสอบ หรือ probe tone ผู้ฟังได้ยินบริบททางดนตรีสั้น ๆ เช่น บันไดเสียงเมเจอร์ที่ขาดโน้ตตัวสุดท้าย ตามด้วยเสียงทดสอบหนึ่งตัว จากนั้นให้คะแนนว่าเสียงนั้นเข้ากับบริบทที่เพิ่งฟังมากน้อยเพียงใด เมื่อทำซ้ำกับโน้ตครบสิบสองตัว ก็ได้ภาพว่าหูรับรู้โน้ตแต่ละตัวอย่างไร

ผลที่ได้มีรูปแบบชัดเจน โน้ตตัวแรกของคีย์หรือโทนิกได้คะแนนนำโน้ตตัวอื่นทั้งหมด ตามด้วยโน้ตขั้นที่ห้าและขั้นที่สาม ซึ่งเป็นสมาชิกของคอร์ดโทนิก ถัดลงมาคือโน้ตอื่นในบันไดเสียง และโน้ตที่อยู่นอกบันไดเสียงได้คะแนนต่ำกว่าทั้งหมด นักวิจัยเรียกรูปแบบนี้ว่าลำดับชั้นของเสียงในระบบโทนาลิตี ซึ่งตรงกับสิ่งที่ทฤษฎีดนตรีตะวันตกสอนกันมานาน แต่ครั้งนี้มาจากการวัดการรับรู้ของผู้ฟังโดยตรง ไม่ใช่จากกฎในตำรา

รูปแบบคะแนนของคีย์ในงานปี 1982

ในปี 1982 ครุมแฮนเซิลร่วมกับเอ็ดเวิร์ด เคสเลอร์ ตีพิมพ์ผลงานลงวารสาร Psychological Review ขยายวิธีเสียงทดสอบไปยังบริบทหลายแบบ ทั้งคอร์ดเดี่ยวและทางเดินคอร์ด ทั้งในคีย์เมเจอร์และไมเนอร์ แล้วเฉลี่ยคะแนนออกมาเป็นชุดตัวเลขสิบสองค่าต่อหนึ่งคีย์ ชุดตัวเลขนี้เป็นที่รู้จักในชื่อรูปแบบคะแนนของคีย์ครุมแฮนเซิลและเคสเลอร์ และยังถูกอ้างอิงในงานด้านการรับรู้ดนตรีและคอมพิวเตอร์ดนตรีจนถึงปัจจุบัน

งานเดียวกันยังศึกษาว่าความรู้สึกเรื่องคีย์เปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อเพลงย้ายคีย์ และนำความคล้ายของรูปแบบคะแนนระหว่างคีย์ทั้งยี่สิบสี่คีย์มาวางเป็นแผนที่ ผลคือคีย์ที่อยู่ใกล้กันบนวงจรคู่ห้า เช่น โดเมเจอร์กับซอลเมเจอร์ ก็อยู่ใกล้กันบนแผนที่ด้วย และคีย์เมเจอร์อยู่ใกล้คีย์ไมเนอร์ที่สัมพันธ์กัน ภาพนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมการย้ายคีย์บางแบบฟังเป็นธรรมชาติ ขณะที่บางแบบฟังเหมือนกระโดดไปไกล

จากห้องทดลองสู่อัลกอริทึมหาคีย์

ขั้นต่อมาคือการให้คอมพิวเตอร์ใช้ความรู้นี้ ในหนังสือ Cognitive Foundations of Musical Pitch ที่ตีพิมพ์ในปี 1990 ครุมแฮนเซิลอธิบายวิธีหาคีย์ที่พัฒนาร่วมกับมาร์ก ชมัคเลอร์ หลักการคือรวมว่าโน้ตแต่ละชื่อในเพลงหรือในท่อนเพลงปรากฏนานเท่าไร ได้เป็นชุดตัวเลขสิบสองค่า จากนั้นนำไปหาค่าสหสัมพันธ์กับรูปแบบคะแนนของทั้งยี่สิบสี่คีย์ คีย์ที่ได้ค่าสหสัมพันธ์สูงสุดคือคีย์ที่ระบบประเมินว่าเป็นคีย์ของเพลงหรือท่อนนั้น

วิธีนี้เรียบง่ายแต่ใช้ได้ดีกับเพลงจำนวนมาก และกลายเป็นจุดตั้งต้นของงานวิจัยสาย Music Information Retrieval หลายแขนง ต่อมานักวิจัยหลายคนปรับปรุงต่อ เช่น เดวิด เทมเพอร์ลีย์ ที่เสนอรูปแบบคะแนนแบบปรับใหม่ในหนังสือ The Cognition of Basic Musical Structures ปี 2001 เพื่อแก้กรณีที่วิธีเดิมประเมินพลาด ระบบวิเคราะห์เพลงในปัจจุบันจำนวนไม่น้อยใช้แนวคิดการเทียบกับแบบแผนของคีย์ร่วมกับวิธีการเรียนรู้ของเครื่องที่ซับซ้อนกว่าเดิม

ข้อจำกัดก็มีเช่นกัน วิธีรวมระยะเวลาของโน้ตไม่รู้ว่าโน้ตตัวไหนอยู่ในจังหวะหนักหรือจังหวะเบา และอาจสับสนเมื่อเพลงใช้โน้ตนอกบันไดเสียงมาก หรือเมื่อเพลงย้ายคีย์บ่อย นอกจากนี้ รูปแบบคะแนนเดิมได้มาจากผู้ฟังที่คุ้นกับดนตรีตะวันตก งานวิจัยรุ่นหลังจึงศึกษาว่าผู้ฟังจากวัฒนธรรมดนตรีอื่นรับรู้ลำดับชั้นของเสียงต่างกันอย่างไร ซึ่งเป็นคำเตือนที่ดีว่าแบบจำลองใดก็ตามสะท้อนข้อมูลที่ใช้สร้างมันขึ้นมา

ใช้ลำดับชั้นของเสียงช่วยการเรียนเปียโน

สำหรับผู้เรียนเปียโน ความรู้นี้ใช้ได้ทันทีในสามเรื่อง เรื่องแรกคือการอ่านเพลงใหม่ ก่อนเริ่มเล่นให้ดูเครื่องหมายแปลงเสียงประจำกุญแจและโน้ตตัวสุดท้ายของเพลง แล้วลองเดาคีย์ก่อน เมื่อรู้ว่าโทนิกคือโน้ตใด ผู้เรียนจะคาดได้ว่าโน้ตไหนเป็นจุดพัก และโน้ตไหนเป็นโน้ตผ่าน การอ่านจึงเร็วขึ้นเพราะไม่ต้องแปลทุกตัวจากศูนย์ และเห็นว่าเพลงหลายเพลงใช้โครงเดียวกันซ้ำ ๆ

เรื่องที่สองคือการฝึกหู ลองให้คนในบ้านเล่นบันไดเสียงโดเมเจอร์ขึ้นไปถึงโน้ตทีแล้วหยุด ผู้เรียนจะรู้สึกชัดว่าเสียงอยากไปต่อที่โด จากนั้นลองเล่นทำนองสั้น ๆ แล้วจบที่โน้ตตัวอื่น เช่น เร หรือ ฟา แล้วเทียบความรู้สึกของการจบแต่ละแบบ แบบฝึกนี้ใช้หลักเดียวกับวิธีเสียงทดสอบในห้องทดลอง และช่วยให้หูจับคีย์ของเพลงได้เร็วขึ้นเมื่อได้ฟังเพลงใหม่

เรื่องที่สามคือการแต่งทำนองหรือด้นสด ผู้เรียนวัยทำงานในกรุงเทพฯ หลายคนอยากเล่นเปียโนประกอบเพลงที่ชอบ หรือแต่งทำนองสั้น ๆ ของตัวเอง หลักง่าย ๆ ที่ได้จากลำดับชั้นของเสียงคือ วางโทนิก ขั้นที่สาม และขั้นที่ห้าไว้ที่จังหวะหนักหรือจุดจบวลี แล้วใช้โน้ตอื่นในบันไดเสียงเป็นโน้ตเชื่อม ทำนองที่ได้จะฟังมั่นคงและมีทิศทาง ก่อนค่อย ๆ ทดลองโน้ตนอกบันไดเสียงเพื่อเพิ่มสีสัน

เมื่อแอปสอนเปียโน AI ฟังโน้ตและจังหวะไปพร้อมผู้เรียน

หลักการที่ให้คอมพิวเตอร์เปรียบเทียบสิ่งที่ได้ยินกับแบบแผนที่เก็บไว้ก่อน คือแนวคิดพื้นฐานของ AI ด้านดนตรีหลายแบบ TIGA ALPHA นำแนวคิดการฟังเชิงเปรียบเทียบมาใช้ในบทบาทของแอปสอนเปียโน AI ระบบรับเสียงเปียโนจากการซ้อมแล้วนำไปเทียบกับโน้ตและจังหวะในบทเรียน เมื่อมีจุดคลาดเคลื่อนก็แสดงให้เห็นทันที แอปพลิเคชันสอนเปียโนออนไลน์นี้พัฒนาโดยทีมคนไทยในนามองค์กรไฮเทคด้านการศึกษาที่ขับเคลื่อนด้วย AI ซึ่งมุ่งให้การซ้อมที่บ้านมีระบบตรวจทานทุกรอบ

เนื้อหาการสอนอยู่ในความดูแลของครูอั้ม CEO ของบริษัท ซึ่งมีประสบการณ์สอนเปียโน 20 ปี บทเรียนเริ่มจากเพลงในคีย์ที่อ่านง่าย ให้ผู้เรียนคุ้นกับโทนิกและคอร์ดหลักก่อน แล้วจึงขยายไปยังคีย์ที่มีเครื่องหมายแปลงเสียงมากขึ้น การเรียงลำดับแบบนี้เข้ากันได้ดีกับโรงเรียนดนตรีแบบทั่วไปที่ผู้เรียนเจอครูตามวันเวลาที่นัดกัน เพราะแอปสอนเปียโนช่วยตรวจในวันที่ไม่มีครูอยู่ข้าง ๆ

ใครที่อยากเรียนเปียโนออนไลน์ในเวลาที่สะดวก แอปสอนเปียโนออนไลน์ช่วยให้ซ้อมได้ทุกวันโดยมีผลตรวจประกอบ ผู้ที่ต้องการเส้นทางที่ชัดเจนอาจเลือกคอร์สเรียนเปียโนออนไลน์ AI เป็นหลัก และเพิ่มคอร์สเปียโนแบบเรียนสดเมื่อต้องการความเห็นด้านน้ำเสียงและการตีความ คอร์สเรียนเปียโนที่ครบถ้วนต้องมีทั้งความเข้าใจทฤษฎีและการฝึกมือ การสอนเปียโนด้วยเอไอทำหน้าที่ตรวจทานอย่างสม่ำเสมอ ส่วนผู้ที่สอนดนตรีก็มีเวลาอธิบายเรื่องคีย์และเสียงประสานให้ลึกขึ้น

แม้ระบบจะช่วยฟังได้ละเอียด แต่ความรู้สึกว่าโทนิกมั่นคงเป็นประสบการณ์ที่ผู้ฟังต้องสร้างขึ้นเอง ผ่านการฟังเพลงหลากหลายและการเล่นดนตรีร่วมกับคนอื่น การฮัมทำนองให้ได้ก่อนลงมือกดคีย์ การกดคอร์ดโทนิกช้า ๆ แล้วฟังเสียงที่ค้างอยู่ และการเปลี่ยนคีย์ของเพลงง่าย ๆ ที่เล่นได้แล้ว ล้วนเป็นวิธีสร้างความคุ้นเคยกับลำดับชั้นของเสียงที่ทำได้ทุกวันโดยใช้เวลาไม่นาน

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ลำดับชั้นของเสียงในบันไดเสียงคืออะไร ตอบ: คือรูปแบบที่ผู้ฟังรับรู้ว่าโน้ตแต่ละตัวในคีย์หนึ่งมั่นคงไม่เท่ากัน งานของครุมแฮนเซิลพบว่าโทนิกได้คะแนนนำโน้ตตัวอื่น ตามด้วยโน้ตขั้นที่ห้าและขั้นที่สาม แล้วจึงเป็นโน้ตอื่นในบันไดเสียง ส่วนโน้ตนอกบันไดเสียงได้คะแนนต่ำกว่าทั้งหมด

ถาม: คอมพิวเตอร์หาคีย์ของเพลงได้อย่างไร ตอบ: วิธีพื้นฐานที่ครุมแฮนเซิลอธิบายในหนังสือปี 1990 คือรวมระยะเวลาที่โน้ตแต่ละชื่อปรากฏในเพลง แล้วนำไปหาค่าสหสัมพันธ์กับรูปแบบคะแนนของทั้งยี่สิบสี่คีย์ คีย์ที่ได้ค่าสหสัมพันธ์สูงสุดคือคีย์ที่ระบบประเมิน ระบบรุ่นหลังปรับปรุงวิธีนี้และใช้ร่วมกับเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่อง

ถาม: แอปสอนเปียโนออนไลน์ช่วยฝึกเรื่องคีย์ได้หรือไม่ ตอบ: ระบบเทียบสิ่งที่เล่นกับโน้ตในแบบฝึก เมื่อกดโน้ตนอกคีย์โดยไม่ตั้งใจ ผู้ใช้จะรู้ได้เร็วว่าควรแก้ห้องไหน ส่วนความรู้สึกต่อโทนิกและการจบวลี ผู้เรียนฝึกเพิ่มได้ด้วยการฟังและร้องตามแบบฝึกในบทความนี้

งานของครุมแฮนเซิลและเคสเลอร์แสดงให้เห็นว่าความรู้สึกว่าเพลงจบแล้วหรือยังไม่จบนั้นวัดได้และจำลองได้ จากห้องทดลองการรับรู้ในทศวรรษ 1970 และ 1980 แนวคิดนี้เดินทางมาถึงซอฟต์แวร์วิเคราะห์เพลงในปัจจุบัน สำหรับคนเรียนดนตรี บทเรียนที่นำไปใช้ได้ทันทีคือ ฟังหาโทนิกให้เจอก่อน แล้วโน้ตทุกตัวในเพลงจะมีตำแหน่งและหน้าที่ที่เข้าใจได้

ครั้งหน้าที่ฟังเพลงที่ชอบ ลองหยุดก่อนโน้ตตัวสุดท้ายแล้วเดาว่าโทนิกคือตัวไหน ถ้าอยากฝึกฟังคู่กับการเล่นโดยมีระบบช่วยตรวจ เริ่มบทเรียนแรกกันไหม? เริ่มกับ TIGA ALPHA ได้ที่ https://tigaalpha.github.io/landing/ — ทุกคนเล่นแพ็กเกจพรีเมียมฟรี 7 วัน แล้วต่อเดือนละ 799 บาท หากอยากเรียนสดกับครูอั้ม ดูรายละเอียดได้ที่ https://www.tigastudio.net/ ซึ่งเปิดสอนสดไม่เกิน 30 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ ดูข้อมูลบริษัทและเทคโนโลยีของ TIGA ALPHA ได้ที่ https://www.tigaalpha.com