今年(2023年)の夏は猛暑のためラズパイの熱暴走？を心配された方も多いと思います。室温31℃の状態でmoOde™ audio player（以下 Moode）で192k/24bitのハイレゾ音源を再生し、ラズパイ3B+と4Bの温度を比較しました。ついでにラズパイの消費電力とCPU使用率も比較しました。
1. 温度
Raspberry Pi 3B+にヒートシンクを付けたもの（上写真の左）、Raspberry Pi 4Bにヒートシンクを付けたもの（上写真右）、Raspberry Pi 4Bにヒートシンクを付けないものの３種類のCPU温度（SoCのコア温度）を比較しました。CPU温度は以下のファイルから取得しました。
/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp
いずれもHiFiBerry DAC+ Pro（上写真中央）で再生し、HiFiBerry純正のプラスチックケース（下写真）に入れて、室温31℃で比較しました。
Moodeを起動後、すぐにLAN経由でNASから取得した192k/24bitのハイレゾ音源を60分間再生した後、再生を停止して60分間温度測定を継続しました。予想では再生を停止すると温度が下がると思ったのですが、そんなことはなく、いずれも温度は高止まりのままでした。高いと言っても67℃くらいですから、ラズパイの上限温度よりはかなり低いです。ラズパイの上限温度は85℃ですが、80℃に達するとthrottled backといってクロック周波数と電圧を下げて温度制御します。ラズパイ３にはsoft limitという機能があり60℃に達するとクロックを下げて温度管理をします。ラズパイ４は今のところsoft limitは定義されていません。詳細は下記をご覧ください。
Frequency Management and Thermal Control
以下が３種類のラズパイの温度推移です。ご覧の通りヒートシンクの効果はさほど大きくありません。
2. 消費電流
次にMoode起動時、再生停止（アイドル）時、44.1kHz/16bitのFLAC音源再生時、192k/24bitのFLAC音源再生時の最大消費電流を比較してみました。ラズパイ３より４の方が多いですが、特に気にするほどの差ではありません。いずれも1A未満です。USB接続のHDDを接続しデータベースの再構築をすると、これより電流/電力を消費すると思います。
3. CPU使用率
最後にCPU使用率です。Moodeで44.1kHz/16bitおよび192k/24bit再生時の、MPDプロセスのCPU使用率、ユーザープロセスのCPU使用率、カーネルのCPU使用率の比較です。ラズパイ３の方が非力な分、CPU使用率が高いですが、それでも6%未満です。Moodeを使うだけでしたら特にCPU使用率について心配することはないでしょう。
しかし、この写真のようにラズパイにディスプレイを接続し、MoodeのLocal DisplayをONにするとChroniumが大量のCPUリソースを使用します。ラズパイ３では明らかに音質が劣化しました。測定しなくても耳で聞いてわかるレベルです。ラズパイ４では聴覚上は劣化を感じませんでしたが、CPU使用率は通常のWeb UIや、yaMPCのようなMPD Clientを使って再生する場合と比べて、桁違いに高くなります。
ラズパイ３ではX11とChroniumで80%近いCPU％を消費します。ラズパイ４で65%程度です。私は Moode Local Displayの使用を断念しましたが、Local Displayを使用するのであれば、ラズパイ３ではなくラズパイ４、しかもメモリ4GB以上がおすすめです。
4. 結論
- ラズパイでMoodeだけを使用する限り、ラズパイ３でもラズパイ４でも発熱を気にする必要はない。
- ヒートシンクの効果は限定的。必須ではないが、有った方が良い程度。
- 消費電力の大きいローカルストレージを使わない限り、ラズパイ３もラズパイ４も2Aもあれば十分。
- Moode Web UIまたはMPD Clientを使用する限り、ラズパイ３でもラズパイ４でもCPU使用率は非常に低い。
- 以上、Moodeを使用する限り、ラズパイ３でもラズパイ４でも、どちらでも大きな違いはない。
- ただしMoode Local Displayを使用する場合はラズパイ４をお勧めする。
