Tự do Firmware: Khi phần cứng tốt nhưng phần mềm bị khóa chặt

Khi chúng tôi ra mắt CoyoPedal, bài viết kết thúc bằng một đoạn về quyền sở hữu phần cứng và quyền chọn lựa thứ chạy trên đó — kèm lời hứa rằng chủ đề này xứng đáng có một bài riêng. Cuộc thảo luận sau đó trên Reddit cho thấy đúng đoạn đó là phần mọi người muốn bàn nhất. Vậy nên đây là phiên bản dài hơn, kèm một lời mời gọi ở cuối bài.

Vô vàn tùy chỉnh, nhưng chỉ hai âm thanh

Tôi chơi guitar hai mươi lăm năm và biểu diễn hai mươi năm. Trong khoảng thời gian đó, tôi đã sở hữu, mượn và diễn qua gần như mọi bộ đa hiệu quan trọng, và chiếc nào cũng bán cho tôi cùng một lời hứa: hàng trăm amp, hàng nghìn preset, định tuyến không giới hạn, menu sâu hun hút, một ứng dụng đồng hành.

Đây là điều thực sự xảy ra. Dù tôi dành bao nhiêu thời gian với những chiếc hộp này, cuối cùng tôi vẫn chỉ dùng một vài âm thanh. Một clean, một driven, có thể thêm cái thứ ba. Đó chính xác là cách nó diễn ra với một pedalboard analogue, và vẫn là cách nó diễn ra với một chiếc modeller. Tôi chơi một show ba tiếng với một hai preset và bật tắt hiệu ứng theo yêu cầu của bài hát. Công việc chỉ có vậy.

Khả năng tùy chỉnh là thật. Nhưng với một người chơi chuyên nghiệp, nó gần như không phải là vấn đề mấu chốt. Điều quyết định một thiết bị có nằm lại trên board của tôi hay không lại tầm thường hơn nhiều: nó có đủ cổng vào tôi cần không, có đủ footswitch không, đầu vào mic có hoạt động không vì tôi còn hát nữa, nó có vừa case không, và hai âm thanh tôi dùng mỗi đêm có thực sự nghe đúng không.

Ngành công nghiệp đang đặt hai câu hỏi này ngược nhau. Họ cạnh tranh bằng menu, rồi coi phần cứng chỉ là phương tiện để truyền tải menu đó. Với hầu hết chúng ta, điều ngược lại mới đúng.

Mua phần cứng vì chính nó

Lấy ví dụ Ampero II Stage. Tôi rất thích nó. Kiểu dáng đúng ý, footswitch nằm đúng chỗ chân tôi mong đợi, có đủ núm và điều khiển tôi muốn, và có đầu vào mic — với một guitarist còn hát thì đây không phải thứ "có thì tốt" mà là bắt buộc. Về mặt phần cứng, nó gần với thứ tôi sẽ tự thiết kế.

Bên trong nó còn có một nền tảng DSP ba nhân với sức mạnh xử lý mà theo ước tính của chúng tôi vào khoảng năm lần ESP32. Nhưng nó không thể chạy một profile NAM A2 cỡ đầy đủ. Không phải vì con chip không làm được, mà vì firmware chưa bao giờ được viết để làm điều đó.

Đó chính là khoảng trống mà tự do firmware nói tới. Tôi sẵn lòng trả bất cứ giá nào cho một vỏ máy tốt, converter tốt, switch tốt và màn hình tốt. Điều tôi không vui là bị nói rằng âm thanh, giao diện và quy trình làm việc của phần cứng đó bị cố định bởi người viết firmware, mãi mãi, bất kể nhu cầu thực tế của tôi về sau là gì.

Chúng ta nên mua phần cứng vì chính nó: phần cứng. Rồi chúng ta nên có thể chạy thứ mình muốn trên đó, giống như trên máy tính, trên điện thoại có bootloader mở khóa, hay trên máy đọc sách với firmware cộng đồng. Lập luận về tính trung lập của thiết bị không mới. Nó chỉ chưa từng được áp dụng cho chiếc hộp dưới chân guitarist mà thôi.

Chúng tôi đã chứng minh điều này ở quy mô nhỏ. iRig HD X là một interface guitar với đầu vào tốt, đầu ra tai nghe và một núm âm lượng. Firmware của nó biến nó thành interface. Một firmware khác biến nó thành amp modeller, và không có gì trong phần cứng thay đổi.

Chip đã đủ tốt, và đủ rẻ

Nửa còn lại của lập luận này liên quan tới giá một bộ xử lý vào năm 2026.

ESP32-S3 có giá khoảng 3 USD cho một con chip. Chúng tôi đã chạy A2-Full trên nó ở chế độ live, với sáu hiệu ứng và một tuner quanh amp, đồng thời host một USB audio interface và kéo một màn hình cảm ứng. Đó là giới hạn của S3, và đây là con chip mà CoyoPedal dùng.

ESP32-P4 có giá khoảng 4 USD. Khi lần đầu viết về nó, nó chạy một model A2-Full. Giờ nó chạy hai model A2-Full cùng lúc, ở cấu hình stereo hai làn hoàn chỉnh, kèm thêm mười khối hiệu ứng nữa. Đó là một rig hai amp wet/dry/wet trên một con chip rẻ hơn một bộ dây đàn.

Đặt cạnh những DSP chuyên dụng mà các nền tảng lâu đời được xây quanh, so sánh này không hề có lợi cho DSP. Các vi điều khiển đa dụng với đơn vị vector đã bắt kịp về mặt tính toán, rẻ hơn hẳn, và đi kèm miễn phí một toolchain hiện đại, USB host, Wi-Fi lẫn Bluetooth. Thiết kế một board tùy chỉnh quanh một trong những con chip này để cạnh tranh về âm thanh với các nền tảng lớn là — tin hay không — một quyết định quá dễ dàng. Chúng tôi đang làm đúng như vậy.

Không có công thức bí mật nào

Đây là phần khiến ngành công nghiệp thấy khó chịu, nên tôi xin nói thẳng.

Không có công thức bí mật nào trong bất cứ thứ này. Các model amp là mở: Neural Amp Modeler là mã nguồn mở, và các thư viện capture thì khổng lồ và miễn phí. Các hiệu ứng là DSP sách giáo khoa. Những phần khó — làm cho nó vừa một con chip nhỏ và làm cho nó "cảm giác như một chiếc pedal" — là kỹ thuật, không phải phép thuật, và chúng tôi đã viết lại cách mình làm suốt cả mùa hè.

Việc viết một hiệu ứng mới giờ cũng thực sự nhanh. Nếu bạn có gu và biết mình đang nghe tìm điều gì, thiết kế hiệu ứng trong mơ của bạn chỉ mất một hai buổi chiều, với các công cụ AI hiện đại đảm nhiệm một phần đáng kể khâu gõ code. Gần đây tôi đã tự xây một spring reverb mô phỏng vật lý, tinh chỉnh theo đúng tai mình, bằng cách đó. Xin nói rõ: tôi được đào tạo như một kỹ sư điện tử và bắt đầu làm mạch audio từ hai mươi năm trước, nên tôi có lợi thế xuất phát. Nhưng điều đó là khả thi, và chúng tôi sẽ phát hành reverb đó dưới dạng plugin sớm thôi để bạn tự đánh giá.

Khi model đã mở, hiệu ứng đã ai cũng biết, và chip thì rẻ, thứ duy nhất còn lại để độc quyền chính là firmware. Các công ty giữ nó đóng kín vì đó là thứ duy nhất còn đóng, chứ không phải vì bên trong nó có gì không thể xây lại.

Vòng tròn khép kín

Mười lăm năm trước tôi xây pedalboard.js, một thư viện để tạo hiệu ứng guitar trên trình duyệt với Web Audio API. Nó là một món đồ chơi theo nghĩa đẹp nhất: bạn kéo các pedal quanh một trang web và chơi xuyên qua chúng.

Hôm nay CoyoPedal chạy trên trình duyệt theo cách gần như y hệt, chỉ khác là cùng đoạn code đó cũng biên dịch được xuống một vi điều khiển giá 3 USD và chạy một model amp thật. Chúng tôi đã đi hết một vòng tròn, và tôi nghĩ thời điểm cuối cùng đã chín muồi cho thứ mà pedalboard.js còn quá sớm để trở thành: một hệ sinh thái mở cho hiệu ứng guitar không thuộc về bất kỳ nhà sản xuất nào.

Chúng tôi cũng đang nghiêm túc xây dựng phần cứng cho việc đó. Chúng tôi đã bắt tay với một trong những nhà sản xuất nhạc cụ sáng tạo nhất thế giới để đưa một thiết bị xây trên những nguyên tắc này ra đời. Sẽ nói thêm khi nó sẵn sàng để trình diện.

Điều chúng tôi muốn cùng nhau xây dựng

CoyoPedal là hạt giống. Mục tiêu là để nó phát triển thành một firmware do cộng đồng dẫn dắt cho xử lý guitar, có thể nạp lên bất kỳ nền tảng xử lý nào và bất kỳ phần cứng nào người chơi chọn. Một codebase, với engine amp, hiệu ứng, preset và giao diện, nhắm tới S3 và P4 hôm nay, và bất kỳ DSP hay vi điều khiển nào bạn hướng tới vào ngày mai. Ghép nối nhiều hộp lại là một câu trả lời cho "tôi cần thêm"; một firmware chạy cùng rig đó trên con chip lớn hơn là câu trả lời tốt hơn.

Đó không phải việc chúng tôi có thể làm một mình, và chúng tôi cũng không muốn. Nên nói thẳng:

• Cộng đồng mã nguồn mở. Mã nguồn nằm trên GitHub theo giấy phép GPLv3. Chuyển port sang board mới, hiệu ứng mới, trình biên tập tốt hơn, độ phủ kiểm thử, tài liệu — tất cả đều được hoan nghênh, và chúng tôi sẽ giúp bạn bắt đầu.

• Cộng đồng guitar. Hãy cho chúng tôi biết rig của bạn thực sự cần gì. Không phải danh sách tính năng, mà là hai âm thanh và sáu cái switch. Hãy build một pedal, capture một amp, viết một reverb bạn thích hơn của chúng tôi, rồi cho chúng tôi xem.

• Các công ty sản xuất chip. Nếu bạn làm ra một con chip có đơn vị vector và USB host, chúng tôi muốn chạy trên nó. Chúng tôi đã làm với S3 và P4; chúng tôi sẵn lòng đưa engine lên silicon của bạn và công bố các con số.

• Các công ty pedal và modeller hiện hữu. Đây là lời mời chúng tôi quan tâm nhất. Các bạn đã làm ra phần cứng mà mọi người yêu thích. Hãy mở nó ra. Công bố tài liệu về codec, switch, màn hình và DSP, mở khóa bootloader, và để firmware trở thành thứ cộng đồng có thể cải thiện. Các bạn sẽ bán được nhiều phần cứng hơn, không phải ít hơn, và khách hàng của các bạn sẽ thôi chờ đợi một model không bao giờ ra mắt.

Không ai yêu cầu ai cho đi firmware của chính họ. Chúng tôi chỉ xin cánh cửa được mở khóa để một firmware khác có thể bước vào.

Nếu bạn nằm trong số đó, hãy liên hệ. Tự do firmware là hướng mà cả lĩnh vực này đang đi tới, và chúng tôi định dẫn đầu làn sóng này. Chào mừng tới thế giới mới.

Góc nhìn cho người dùng Việt Nam

Câu chuyện này không chỉ dành cho giới chơi guitar. Nó phản ánh một xu hướng rộng hơn đang diễn ra trong cộng đồng công nghệ Việt Nam: vi điều khiển giá rẻ như ESP32 đang mở ra cơ hội cho các nhà phát triển nhỏ tự xây sản phẩm phần cứng của riêng mình.

Với mức giá chỉ vài đô-la một con chip, việc thiết kế và sản xuất một thiết bị audio, một bộ điều khiển nhà thông minh hay một thiết bị đo lường tùy chỉnh đã nằm trong tầm tay của các nhóm sinh viên, maker và startup nhỏ tại Hà Nội hay TP.HCM. Xu hướng "tự do firmware" — quyền cài đặt phần mềm mình muốn lên phần cứng mình đã mua — vì thế có ý nghĩa thực tiễn với bất kỳ ai quan tâm tới IoT và thiết bị nhúng.