‘I heard him sing a lovely song’. In this sentence 'sing' is a/an-

let, bid, make, see, hear, ইত্যাদি-এর পরে Verb-এর Bare Infinitive (to-বিহীন infinitive form) বসে থাকে। তাই, sing verb-টি to-বিহীন infinitive form।
সুতরাং, সঠিক উত্তর infinitive।
Source: www.englishgrammar.org