Raspberry Pi 5 suporta apenas decodificação HEVC, sem codificação de vídeo por hardware
(raspberrypi.com)- O Raspberry Pi 5 foi anunciado com lançamento previsto para o fim de outubro de 2023 e destaca desempenho mais de 2x superior ao Raspberry Pi 4, com preços de $60 para 4GB e $80 para 8GB
- A nova placa muda amplamente a plataforma com CPU Cortex-A76, GPU VideoCore VII, saída dual 4Kp60 por HDMI, PCIe 2.0 x1, Wi‑Fi, Bluetooth, USB 3.0/2.0 e mais
- A maior limitação nos recursos de mídia é a ausência de codificador de vídeo por hardware, e o vídeo com aceleração real por hardware fica restrito à decodificação H.265/HEVC em 4Kp60
- A Raspberry Pi explica que a codificação por software permite controle mais fino de qualidade e bitrate, e que a codificação 1080p60 padrão exige cerca de apenas um processador
- Usuários que dependiam de codificação em tempo real para streaming de câmera, drones e transmissão de baixa latência agora terão de reavaliar custos de energia, latência e uso de CPU
Cronograma de lançamento e preços
- O Raspberry Pi 5 foi anunciado com lançamento previsto para o fim de outubro de 2023; o preço é de $60 para o modelo de 4GB e $80 para o de 8GB, sem impostos locais
- O produto foi revelado antes de chegar às lojas, e é possível fazer pré-venda por meio de parceiros Approved Reseller; os primeiros lotes devem ser enviados até o fim de outubro
- A Raspberry Pi afirma que reservará separadamente toda a produção do Raspberry Pi 5 vendida até pelo menos o fim do ano para venda unitária a pessoas físicas
- Assinantes impressos da The MagPi e da HackSpace recebem um código de uso único para acesso prioritário ao hardware do Raspberry Pi 5
- Mais informações sobre o Raspberry Pi 5 serão publicadas em raspberrypi.com/5
Principais especificações de hardware
- A CPU é uma Arm Cortex-A76 quad-core de 64 bits a 2,4GHz, baseada no Broadcom BCM2712, com 512KB de cache L2 por núcleo e 2MB de cache L3 compartilhado
- A GPU é a Broadcom VideoCore VII, desenvolvida em Cambridge, com suporte a OpenGL ES 3.1 e Vulkan 1.2
- Os recursos de display e mídia incluem:
- saída de vídeo dual 4Kp60 por HDMI
- decodificador HEVC 4Kp60
- novo Image Sensor Pipeline desenvolvido pela Raspberry Pi
- O I/O e a expansão foram ampliados em relação ao Raspberry Pi 4
- 2 portas USB 3.0 com suporte a operação simultânea de 5Gbps
- 2 portas USB 2.0
- Gigabit Ethernet
- interface PCIe 2.0 x1 para periféricos rápidos
- 2 transceptores MIPI de 4 lanes para câmera/display
- header GPIO padrão de 40 pinos da Raspberry Pi
- relógio de tempo real
- botão de energia
- A memória é um subsystem LPDDR4X SDRAM de 32 bits, operando a 4267MT/s, acima dos 2000MT/s efetivos do Raspberry Pi 4
Três novos chips e mudanças de arquitetura
- O Raspberry Pi 5 inclui três novos chips projetados para este programa de produto
- O BCM2712 é o novo application processor de 16nm da Broadcom, derivado do AP BCM2711 de 28nm do Raspberry Pi 4, com várias melhorias arquiteturais
- O Cortex-A76 é uma microarquitetura três gerações à frente do Cortex-A72
- Ele oferece IPC mais alto e menor consumo de energia por instrução
- O Raspberry Pi 5 usa arquitetura desagregada em chiplets em vez da arquitetura AP monolítica das gerações anteriores
- O AP cuida das principais funções digitais de alta velocidade, da interface de cartão SD, SDRAM, HDMI e PCI Express
- As demais funções de I/O são descarregadas para um controlador de I/O separado, conectado ao AP via PCI Express
- O RP1 é o controlador de I/O do Raspberry Pi 5, projetado pela equipe da Raspberry Pi que criou o microcontrolador RP2040 e implementado no processo TSMC 40LP
- 2 interfaces USB 3.0
- 2 interfaces USB 2.0
- controlador Gigabit Ethernet
- 2 transceptores MIPI de quatro lanes
- saída de vídeo analógico
- GPIO de 3,3V
- UART, SPI, I2C, I2S, PWM
- O RP1 forma com o BCM2712 um link de 16Gb/s por meio de uma interface PCI Express 2.0 de quatro lanes
- O RP1 está em desenvolvimento desde 2016, custou $15 million e é apresentado como o programa mais longo, complexo e caro já realizado pela Raspberry Pi
- O terceiro novo chip é o PMIC Renesas DA9091 “Gilmour”
- integra 8 fontes de alimentação chaveadas
- inclui uma alimentação de núcleo quad-phase de 20A capaz de energizar os núcleos Cortex-A76 do BCM2712 e outras lógicas digitais
- oferece RTC e função de botão de energia no estilo PC
Limitações de decodificação e codificação de vídeo
- Em respostas nos comentários, a Raspberry Pi corrigiu que o recurso real de vídeo por hardware do Raspberry Pi 5 é apenas a decodificação H.265/HEVC em 4Kp60
- O Raspberry Pi 5 não tem codificador de vídeo por hardware
- H.264 é processado por software
- também não há codificador HEVC por hardware
- Gordon Hollingworth avaliou que a codificação por hardware do Raspberry Pi 1, 2, 3 e 4 tinha qualidade relativamente baixa para o bitrate entregue
- Ao codificar no processador, o usuário pode escolher com mais precisão o equilíbrio entre qualidade e bitrate, mas isso aumenta o consumo de energia
- Foi explicado que, na configuração padrão, a codificação em 1080p60 exige cerca de apenas um processador e oferece qualidade melhor que o codificador por hardware do Raspberry Pi 4
- Com ajustes adequados, também seria possível atingir codificação 4K a cerca de 24fps, embora essa direção ainda não tenha sido otimizada
- No longo prazo, será preciso “fazer alguma coisa”, mas no Raspberry Pi 5 um codificador por hardware ficou “mm² too far” em termos de área de silício
- Há uma resposta de Liz Upton nos comentários dizendo que AV1 pode ser decodificado, mas não em 4K; em 1080p deve ser possível
Mudanças no layout da placa e nos conectores
- O Raspberry Pi 5 mantém o formato do tamanho de um cartão de crédito, mas algumas posições mudaram para acompanhar os recursos do novo chipset
- O jack de vídeo composto e áudio analógico de quatro polos foi removido
- o vídeo composto é gerado pelo RP1 e continua disponível em um par de pads com espaçamento de 0,1 polegada na borda inferior da placa
- No espaço onde ficavam o jack de quatro polos e o conector de câmera antigos, foram colocados 2 conectores FPC
- as duas interfaces MIPI são transceptores bidirecionais, então cada uma pode ser ligada a uma câmera CSI-2 ou a um display DSI
- No espaço à esquerda da placa onde ficava o antigo conector de display, entra um conector FPC menor para ligação PCI Express 2.0 de lane única
- O jack Gigabit Ethernet volta à posição tradicional no canto inferior direito da placa
- O conector PoE de quatro pinos também foi movido e não é compatível com os HATs PoE e PoE+ existentes
- Foram adicionados dois furos de montagem para dissipador e os seguintes conectores JST
- 2 pinos para bateria do RTC
- 3 pinos para debug Arm e UART
- 4 pinos para ventoinha com suporte a controle PWM e feedback de tacho
Energia, refrigeração e acessórios
- O Raspberry Pi 5 foi projetado para lidar com cargas de trabalho típicas de cliente mesmo sem gabinete e sem refrigeração ativa
- Para uso contínuo sob carga pesada sem throttling, mesmo sem gabinete, é possível adicionar o Active Cooler de $5
- O gabinete atualizado para Raspberry Pi 5 custa $10 e integra uma ventoinha de até 2,79 CFM
- a ventoinha se conecta ao conector JST de quatro pinos e fornece refrigeração controlada por temperatura
- a ventoinha do gabinete usa fluid dynamic bearing
- Tanto o gabinete quanto o Active Cooler conseguem manter o Raspberry Pi 5 bem abaixo do ponto de thermal throttling em temperatura ambiente normal e sob carga worst-case
- Na mesma carga de trabalho, o Raspberry Pi 5 consome consideravelmente menos energia e opera mais frio que o Raspberry Pi 4
- Nas cargas mais pesadas, especialmente workloads do tipo “power virus”, o consumo máximo sobe para cerca de 12W, ante 8W do Raspberry Pi 4
- Com um adaptador USB-C padrão de 5V 3A e 15W, a corrente USB downstream fica limitada por padrão a 600mA
- Para garantir margem tanto para periféricos de alta potência quanto para workloads de pico, será oferecido um adaptador de energia USB-C de $12
- suporta modo de operação de 5V 5A e 25W
- quando o firmware detecta essa fonte, ele eleva o limite de corrente USB para 1,6A
- isso adiciona 5W de energia extra para dispositivos USB downstream e mais 5W ao orçamento de energia on-board
M.2, PoE+, cabos de câmera e display
- O Raspberry Pi 5 adiciona uma interface PCI Express 2.0 de lane única para periféricos rápidos
- A partir do início de 2024, a Raspberry Pi pretende oferecer dois mechanical adapter boards que convertem o conector PCIe FPC para partes do padrão M.2
- o primeiro adaptador M.2 se encaixa no form factor padrão de HAT e serve para instalar dispositivos maiores
- o segundo adaptador M.2 compartilha um form factor em L e permite instalar dispositivos nos formatos 2230 e 2242 dentro do gabinete do Raspberry Pi 5
- Um novo PoE+ HAT também deve ser oferecido no início de 2024
- suporta a nova posição do header PoE de quatro pinos
- usa um form factor em L que cabe dentro do gabinete do Raspberry Pi 5
- as imagens divulgadas são de protótipo, e a versão final de produção deverá ser diferente
- Por causa do novo pinout de conector MIPI de maior densidade, será necessário um adaptador para conectar câmeras/displays Raspberry Pi existentes e produtos de terceiros
- A Raspberry Pi oferecerá cabos FPC de câmera/display para converter do formato mini para o formato padrão
- comprimentos de 200mm, 300mm e 500mm
- preços de $1, $2 e $3, respectivamente
Raspberry Pi OS e compatibilidade
- O novo Raspberry Pi OS é baseado no Bookworm, release mais recente de Debian e Raspbian
- No Raspberry Pi 4 e 5, há mudança do X11 para o compositor Wayfire Wayland
- O Raspberry Pi OS tem lançamento previsto para meados de outubro e será o único sistema operacional first-party com suporte ao Raspberry Pi 5
- O Raspberry Pi 5 precisa rodar o Bookworm; em respostas sobre executar Bullseye ou Buster, foi dito que o Bookworm é necessário
- Em resposta à pergunta se a imagem 32-bit Bookworm dá suporte ao Pi 5, foi dito que a imagem 32-bit Bookworm não oferece suporte ao Pi 5
- O OMXplayer não pode rodar no Pi 5, então passa a ser importante fazer alternativas como VLC e FFMPEG funcionarem
- Ao migrar de Bullseye para Bookworm, é necessária uma instalação limpa; foi explicado que migrar as personalizações do usuário tende a gerar menos erros do que atualizar a imagem existente no local
Pontos levantados nos comentários
- As preocupações com oferta e preço se repetiram, e a Raspberry Pi respondeu que haverá estoque inicial com revendedores autorizados locais e que o preço recomendado não inclui impostos locais
- Há uma resposta de Liz Upton dizendo que o Raspberry Pi 4 não será descontinuado ao menos até a década de 2030
- Houve reclamações sobre a adoção do micro-HDMI, e a Raspberry Pi explicou que, pelo espaço na placa, no espaço de um conector HDMI full-size cabem 2 micro-HDMI, o logo HDMI e um novo conector UART
- Foi respondido que a porta de alimentação USB-C tem a mesma capacidade de interface dwc-otg do Pi 4 e dá suporte a gadget mode
- À pergunta se a porta USB-C suporta host USB3, a resposta foi não
- Foi respondido que o Raspberry Pi 5 não tem uma implementação completa de segurança TrustZone, então a certificação completa Widevine é praticamente impossível
- Foi respondido que Wake-on-LAN via Ethernet provavelmente não estará disponível, e que o hardware não facilita isso nem torna provável uma implementação de contorno por software no RP1
- O RP1 tem PIO, mas não é exatamente igual ao PIO do RP2040, e no lançamento não há suporte de software para expor esse recurso
- Perguntas sobre futuros produtos como Compute Module 5, Raspberry Pi 500, modelo de 16GB e RP1 como produto independente não receberam anúncio claro
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Em vez de continuar criando Pis novos, mais rápidos e mais caros, eu gostaria que focassem em tornar os Pis existentes mais baratos e fáceis de encontrar
Tenho cerca de uma dúzia de RPis, mas nenhum conectado a um monitor. Não preciso de portas HDMI duplas 4K; gostaria de ter um Pi de 20 dólares amplamente disponível em estoque. Parece que esqueceram para que o RPi foi criado originalmente
Ampliar a faixa de desempenho e permitir a conexão a monitores também parece um passo significativo para esse objetivo. Um computador de uso geral é usado de formas diferentes por cada pessoa, então dizer que “o RPi esqueceu para que foi criado originalmente” não é apenas ignorante, mas também pode ser ofensivo. Pode ser que a direção que você quer e a direção dos produtos da empresa não sejam paralelas, mas é preciso ter empatia para entender que você não é o único protagonista deste palco
https://www.microcenter.com/product/486575/Zero_W
Outros casos de uso também eram pesados demais para o Pi 4, e os concorrentes baseados no RK3588 parecem bem atraentes. A questão é que o seu caso de uso e o meu são diferentes. Gostaria que continuassem buscando desempenho mais alto e bom custo-benefício ao mesmo tempo
Então me parece que já existe um Pi amplamente disponível por menos de 20 dólares
A frase “no futuro teremos que fazer alguma coisa, mas no Pi 5 achamos que até 1 mm² para encoding por hardware é grande demais” soa, em linguagem corporativa, como “a Broadcom decidiu não nos deixar mais usar o core de IP de vídeo por baixo custo ou de graça”
O argumento da área do die faz sentido como motivo para não incluir encoding AV1/HEVC, mas não explica por que o H.264 ficou de fora. A explicação de que agora a CPU ficou forte o bastante para codificar H.264 com qualidade e taxa de quadros melhores do que o antigo encoder por hardware até é melhor, mas ainda é um retrocesso para quem precisa de baixo consumo ou precisa usar a CPU para outra coisa. No fim, outros fatores, como licenciamento, provavelmente conduziram a decisão, e essa explicação soa como uma justificativa posterior
A Broadcom, na melhor das hipóteses, sempre foi indiferente à comunidade open source; na pior, hostil
Se for assim, significa que a Raspberry Pi tem uma cultura organizacional de mentir descaradamente em vez de simplesmente dizer a verdade. Essa fala não veio do Eben Upton, mas já vi várias vezes antes ele fugir da verdade ou simplesmente mentir. Há diferença entre evitar pisar no pé de um parceiro, ou evitar um efeito Osborne fazendo um sucessor parecer próximo, e desonestidade explícita. Muito decepcionante
A fala de Gordon Hollingworth — “no futuro teremos que fazer alguma coisa, mas no Pi 5 achamos que até 1 mm² para encoding por hardware é grande demais” — parece plausível considerando a CPU rápida e as opções duvidosas de encoding com aceleração por hardware
Esse “algo” pode ser remover completamente encoding e decoding com aceleração por hardware e usar o silício liberado para uma CPU mais forte, por exemplo com unidades vetoriais maiores, mais núcleos ou algo como Cortex X. Ou poderiam incluir um encoder por hardware para um codec comum e relativamente pesado, além de decoders para esse codec e alguns outros. Também há a direção de colocar apenas o decoder, como no Pi 5, ou inserir um fabric computacional flexível e configurável para assumir as partes pesadas de codecs de vídeo populares. Além disso, há a opção de migrar para um processo mais moderno, aumentando a eficiência ou o orçamento de transistores. Qualquer que seja o caminho, pessoalmente acho decoding com aceleração por hardware muito mais útil do que encoding
Até entendo em certo grau, mas ainda é uma pena. Nem todo dispositivo de reprodução oferece suporte a HEVC, e o HEVC provavelmente ficará preso a patentes por mais tempo do que codecs como H.264
Eu gostaria que houvesse pelo menos mais um formato aberto com aceleração por hardware. AV1 talvez ainda seja um pouco cedo, mas, por exemplo, VP9 pode ser usado em dispositivos iOS e Android recentes. Também fico curioso para saber quanto os custos de licenciamento influenciaram. RPis antigos tinham codecs desbloqueáveis por software justamente por esse motivo
O fato de o decoding AV1 por hardware ter demorado tanto parece ser um problema de fabricantes de hardware relutantes em oferecer suporte. Do lado de HEVC e VVC, há mais suporte por hardware
Há realmente muitas placas derivadas do Pi, e a faixa de configurações também é bem ampla. Eu sempre vi o Pi como o produto representativo para o consumidor comum
O Pi 4B também foi bastante impressionante; eu só queria que fosse mais fácil encontrá-lo. Por exemplo, há Banana PI M5: https://www.banana-pi.org/, Odroid C4: https://wiki.odroid.com/start, Odroid N2+: Odroid C4: https://wiki.odroid.com/start, Libre "Le Potato": https://libre.computer/, Libre "Renegade": https://libre.computer/, Orange Pi 3 LTS: http://www.orangepi.org/, Orange Pi 5: http://www.orangepi.org/, Rock Pi 4C+: https://rockpi.org/, Nano Pi M4B: http://nanopi.io/
Comprar um RPi significa pagar não só pelo hardware, mas também por um enorme volume de suporte, tutoriais e padronização. Muita gente no HN provavelmente daria conta das bases de conhecimento menores existentes para BPi, OPi, ROCK etc.
O novo kit de desenvolvimento da Nvidia, o Jetson Orin Nano, também surpreendentemente não tem codificador de vídeo por hardware
Em vez disso, é preciso codificar vídeo pela CPU, o que é muito estranho considerando que codificação de vídeo é um caso de uso comum em muitas aplicações de vídeo
Ainda assim, parece que, se configurado corretamente, ele consegue codificar pela CPU 4 streams 1080p a 30 fps em H.264: https://www.ridgerun.com/post/jetson-orin-nano-how-to-achiev...
Como o OBS faz então? https://www.nvidia.com/en-us/geforce/guides/broadcasting-gui...
Em 2023, não ter decodificação H.264 por hardware é meio absurdo
Mesmo que hoje o uso de CPU tenha diminuído, ainda é disparado o codec mais usado
Hoje todos os serviços de streaming priorizam a entrega de conteúdo em AV1, VP9 e HEVC para economizar largura de banda[0], e os clientes dos últimos 5 anos — celulares, GPUs, smart TVs, boxes de streaming etc. — dão suporte a um desses novos formatos. 0: https://www.etcentric.org/netflix-switching-from-vp9-codec-t...
Se você não precisa de formato portátil, GPIO e baixo consumo de energia, dá para comprar algo como um HP Prodesk G3 400 recondicionado por US$ 60, e o desempenho de hardware é muito melhor
Como servidor doméstico, na verdade é um negócio melhor
É rápido o bastante para rodar um LLM de 7B a 1–2 tokens por segundo
Prodesk G3: 24 horas * 365 dias * 35 W * 1000 W/kW * US$ 0,30/kWh = US$ 91. Raspberry Pi 5: 24 horas * 365 dias * 12 W * 1000 W/kW * US$ 0,30/kWh = US$ 31. Os 12 W do Raspberry Pi 5 provavelmente estão superestimados e os 35 W do chip Intel provavelmente estão subestimados, então a diferença real pode ser ainda pior
Custa o dobro, mas o consumo de energia é de cerca de 4 W na tomada com 50% de carga, muito menor que os 30 W do comparativo, e o desempenho é muito mais rápido
Concorrentes diretos como o Orange Pi 5, baseado no Rockchip RK3588S, são diferentes nesse aspecto?
Acho que a falta de opções de codificação/decodificação de vídeo aceleradas por hardware pode ser algo comum em dispositivos de baixo custo para reduzir custos
Se você quer codificação de vídeo por hardware, veja este computador de placa única que usa a geração mais recente AMD 7840
Ele tem toda a codificação, incluindo H.264, AV1 e HEVC, e uma GPU AMD de última geração: https://youtu.be/WCRK-Uwb0EA?si=BlxaYkg7Ecq2rALJ